论文部分内容阅读
摘 要：变压器正常运行时，铁芯需要有一点接地。通过测量变压器铁芯接地电流可直接反映出变压器的故障状态——是否存在铁芯多点接地。通过某巡维中心所管辖子站的变压器铁芯电流测量历史数据的统计，对于可能引发铁芯接地电流测量不准确的要因进行了逐一分析，提出相应的解决方案，并应用于实际工作中，取得了较为理想的结果。
关键词：变压器;铁芯接地电流;一点接地;多点接地
中图分类号：X9
文献标识码：A
文章编号：1672-3198（2011）15-0258-03
变压器的绕组和铁芯是传递、变换电磁能量的主要部件，保证它们的安全是变压器可靠运行的关键。统计资料表明因铁芯问题造成故障，占变压器总事故中的第三位。
正常运行时，变压器铁芯需要有一点接地，避免铁芯因悬浮电位放电，其铁芯接地电流很小，约为几毫安到几十毫安，当变压器发生铁芯多点接地故障时，会产生涡流，其铁芯接地电流将增大到几安培甚至几十安培，从而会导致局部铁芯过热，引起铁芯局部过热导致绝缘油分解，还可能使接地片熔断或烧坏铁芯，导致铁芯电位悬浮，产生放电，造成轻瓦斯动作甚至重瓦斯动作跳闸，甚至损坏变压器，造成主变重大事故。
通过测量变压器铁芯接地电流可直接反映出变压器的故障状态——是否存在铁芯多点接地。我国在《电力设备预防性试验规程》（Q/CSG 1 0007-2004）中5.1“油浸式电力变压器”关于“铁芯及夹件绝缘电阻”的要求：“运行中铁芯接地电流一般不应大于0.1A”。
因此，准确、及时地诊断与处理变压器铁芯多点接地故障，对保证变压器的安全运行具有重要意义。
1 现状分析
本文查阅了某巡维中心所管辖的5个子站半年来测量的铁芯电流数据如表1。
正常情况下，在变压器没有故障的情况下，每个月的铁芯接地电流的变化是比较缓和的，不会有明显的突变。然而从上面的5张散点图可以看出：在没有故障的情况下，5个子站变压器铁芯接地电流的数据变化极其不规律，跳跃变动，而且有些幅度还比较大。
1.2 均方差分析
为了进一步分析这些数据跳跃幅度，本文引进了均方差分析和偏离度分析对这些历史数据做进一步的分析。
均方差（mean squre error），指各数据偏离平均数的距离（离均差）的平均数。计算公式如为：
S=ni=1（Si-）2n
其中n为月份数，Si为第i个月铁芯接地电流，为铁芯接地电流的平均值。
各子站变压器2009年7月至12月铁芯接地电流均方差柱形图6所示：
各子站变压器铁芯接地电流均方差的平均数值为1143mA。
1.3 偏差度分析
偏差度计算公式为：δ=S×100%
其中S为变压器铁芯接地电流的均方差，为接地电流的平均值。
各子站变压器2009年7月至12月铁芯接地电流偏离度柱形图7所示：
从上面的柱形图可以看出：各子站变压器铁芯接地电流的偏离度范围为24.05%至42.62%，平均偏离度为30.52%。
因此，2009年7月至12月五个子站所测量的铁芯接地电流的历史数据准确度不高。
2 要因分析
2.1 仪表管理体制不完善
仪表管理体制包括：仪表的定期校验、存放、防潮等方面。
由于钳形表的使用频率不是太频繁，巡维中心的钳形表大部分仪表的校验期已过，甚至有些钳形表的校验记录都没，这些不规范的钳形表容易被忽视。钳形表的准确度（精确度）会随着使用时间的延长而逐渐降低，经过一段时间，其准确度就会出现误差现象。
珠海地区为沿海地址，空气中含盐份、水份较大，年平均湿度在80%左右。在这种情况下，钳形表或多或少的存在着受潮的迹象。仪表若长期受潮容易使仪表内部的集成电路块等元器件绝缘性能下降，甚至出现半短路状态，严重影响仪表的使用和测量的精确度。同时由于长期使用过的钳形表，外观、电池电量或多或少的出现点问题，测量时出现了问题，才重新换新的钳形表进行测量，严重影响了工作效率。
2.2 变电站电磁场干扰
根据磁场毕奥-萨伐尔定律：dB=μ04πIdlsinθr2，在其它因素不变的情况下，某点的磁场强度与距离的平方成反比。变电站最强的辐射源在变压器，变压器铁芯的接地线就在变压器边上，因此测量铁芯接地电流时，钳形表受到变压器磁场的强烈干扰。
3 制定对策与实施
根据第二大点的分析，本文制定了二个相应的对策来提高变压器铁芯接地电流测量的准确度。
3.1 完善仪表管理体制
完善仪表管理体制主要从仪表的检验周期、仪表的保管二方面入手。
3.1.1 仪表检验周期
钳形表的检验周期一般是二年，相比绝缘工器具的检验周期是比较长，加上使用不是太频繁，钳形表在过了检验周期后，容易忘记送审检验。为此，本文结合绝缘工具的检验周期，设计了“绝缘工具仪表检验周期”表，见表2，将绝缘工具及仪表的检验周期写在表上，如下面所示，方便于巡维中心对绝缘工具及仪表的维护管理。
3.1.2 仪表保管
将钳形表放入目前装绝缘工具的智能工具柜内保存，集防潮、除湿、防尘、防损、整齐美观于一体的智能安全工具柜系将有效地减少钳形表的受潮机会，保证钳形表能够正常使用。
3.2 减小变电站电磁场干扰
针对变电站的电磁干扰，采用金属纤维混纺布料屏蔽变电站电磁干扰。金属纤维已经有4-5年的历史了，技术比较成熟，这种屏蔽织物把极细的金属纤维和棉花先混合织在一起，起防护作用的是其中的金属纤维，含金属纤维的纱线相互交织形成纵横交错的隔离网能使电磁波的能量衰减到一定程度，屏蔽率在20db-35dB之间，从而在一定效果上减小变电站电磁干扰对钳形表的影响。目前大量运用于孕妇防辐射服中。
用金属纤维混纺布料将钳形表包着，靠近主变旁，此时的钳形表的误差大大减小，读数为：9mA，相比不用金属纤维混纺布料包着时钳形表的读数28mA，已经小的67.8%。因此，用金属纤维混纺布料包裹着钳形表，能将变压器的铁芯接地电流的误差大大减小。
4 效果检查
在2010年7月～2010年12月期间，巡维中心加强了仪表的管理，运用新方法对巡维中心所辖五个子站的变压器铁芯接地电流进行了测量，数据如下表3所示。
从2010年7月到12月的5张散点图可以看出：5个子站变压器铁芯接地电流的数据变化趋于平缓，幅度变化不大。
五个子站变压器铁芯接地电流数据均方差柱形图如图15所示：
各子站变压器均方差的平均值为2.14mA。
五个子站变压器铁芯接地电流数据偏离度柱形图如下所示：
从上面的柱形图可以看出：各子站变压器铁芯接地电流的偏离度在4.08%至8.94%，平均偏离度6.90%，相比2009年7月至12月改进前测量的历史数据的平均偏离度30.52%，下降了23.62%，从而也就提高变压器铁芯接地电流测量准确度。
5 结论
本文通过加强仪表管理体制和采用新的测量方法，来提高变压器铁芯接地电流测量的准确度，从而避免了因铁芯接地电流测量的不准确带来的变压器损坏的隐患，是值得在其它巡维中心推广的。
参考文献
［1］王长勇，吴喜旺.变压器的铁芯接地故障及处理［J］.内蒙古煤炭经济，2003，（2）.
［2］孙松，杨阳，姜华.变压器的铁芯接地故障的诊断与处理［J］.湖南电力，2008，（5）.
［3］孙晓亮，茅坚刚.浅析变压器铁芯接地故障及处理［J］.供用电，2006，（10）.
［4］肖飞.大中型变压器铁芯接地故障的分析、判断及处理，2004，（2）.
关键词：变压器;铁芯接地电流;一点接地;多点接地
中图分类号：X9
文献标识码：A
文章编号：1672-3198（2011）15-0258-03
变压器的绕组和铁芯是传递、变换电磁能量的主要部件，保证它们的安全是变压器可靠运行的关键。统计资料表明因铁芯问题造成故障，占变压器总事故中的第三位。
正常运行时，变压器铁芯需要有一点接地，避免铁芯因悬浮电位放电，其铁芯接地电流很小，约为几毫安到几十毫安，当变压器发生铁芯多点接地故障时，会产生涡流，其铁芯接地电流将增大到几安培甚至几十安培，从而会导致局部铁芯过热，引起铁芯局部过热导致绝缘油分解，还可能使接地片熔断或烧坏铁芯，导致铁芯电位悬浮，产生放电，造成轻瓦斯动作甚至重瓦斯动作跳闸，甚至损坏变压器，造成主变重大事故。
通过测量变压器铁芯接地电流可直接反映出变压器的故障状态——是否存在铁芯多点接地。我国在《电力设备预防性试验规程》（Q/CSG 1 0007-2004）中5.1“油浸式电力变压器”关于“铁芯及夹件绝缘电阻”的要求：“运行中铁芯接地电流一般不应大于0.1A”。
因此，准确、及时地诊断与处理变压器铁芯多点接地故障，对保证变压器的安全运行具有重要意义。
1 现状分析
本文查阅了某巡维中心所管辖的5个子站半年来测量的铁芯电流数据如表1。
正常情况下，在变压器没有故障的情况下，每个月的铁芯接地电流的变化是比较缓和的，不会有明显的突变。然而从上面的5张散点图可以看出：在没有故障的情况下，5个子站变压器铁芯接地电流的数据变化极其不规律，跳跃变动，而且有些幅度还比较大。
1.2 均方差分析
为了进一步分析这些数据跳跃幅度，本文引进了均方差分析和偏离度分析对这些历史数据做进一步的分析。
均方差（mean squre error），指各数据偏离平均数的距离（离均差）的平均数。计算公式如为：
S=ni=1（Si-）2n
其中n为月份数，Si为第i个月铁芯接地电流，为铁芯接地电流的平均值。
各子站变压器2009年7月至12月铁芯接地电流均方差柱形图6所示：
各子站变压器铁芯接地电流均方差的平均数值为1143mA。
1.3 偏差度分析
偏差度计算公式为：δ=S×100%
其中S为变压器铁芯接地电流的均方差，为接地电流的平均值。
各子站变压器2009年7月至12月铁芯接地电流偏离度柱形图7所示：
从上面的柱形图可以看出：各子站变压器铁芯接地电流的偏离度范围为24.05%至42.62%，平均偏离度为30.52%。
因此，2009年7月至12月五个子站所测量的铁芯接地电流的历史数据准确度不高。
2 要因分析
2.1 仪表管理体制不完善
仪表管理体制包括：仪表的定期校验、存放、防潮等方面。
由于钳形表的使用频率不是太频繁，巡维中心的钳形表大部分仪表的校验期已过，甚至有些钳形表的校验记录都没，这些不规范的钳形表容易被忽视。钳形表的准确度（精确度）会随着使用时间的延长而逐渐降低，经过一段时间，其准确度就会出现误差现象。
珠海地区为沿海地址，空气中含盐份、水份较大，年平均湿度在80%左右。在这种情况下，钳形表或多或少的存在着受潮的迹象。仪表若长期受潮容易使仪表内部的集成电路块等元器件绝缘性能下降，甚至出现半短路状态，严重影响仪表的使用和测量的精确度。同时由于长期使用过的钳形表，外观、电池电量或多或少的出现点问题，测量时出现了问题，才重新换新的钳形表进行测量，严重影响了工作效率。
2.2 变电站电磁场干扰
根据磁场毕奥-萨伐尔定律：dB=μ04πIdlsinθr2，在其它因素不变的情况下，某点的磁场强度与距离的平方成反比。变电站最强的辐射源在变压器，变压器铁芯的接地线就在变压器边上，因此测量铁芯接地电流时，钳形表受到变压器磁场的强烈干扰。
3 制定对策与实施
根据第二大点的分析，本文制定了二个相应的对策来提高变压器铁芯接地电流测量的准确度。
3.1 完善仪表管理体制
完善仪表管理体制主要从仪表的检验周期、仪表的保管二方面入手。
3.1.1 仪表检验周期
钳形表的检验周期一般是二年，相比绝缘工器具的检验周期是比较长，加上使用不是太频繁，钳形表在过了检验周期后，容易忘记送审检验。为此，本文结合绝缘工具的检验周期，设计了“绝缘工具仪表检验周期”表，见表2，将绝缘工具及仪表的检验周期写在表上，如下面所示，方便于巡维中心对绝缘工具及仪表的维护管理。
3.1.2 仪表保管
将钳形表放入目前装绝缘工具的智能工具柜内保存，集防潮、除湿、防尘、防损、整齐美观于一体的智能安全工具柜系将有效地减少钳形表的受潮机会，保证钳形表能够正常使用。
3.2 减小变电站电磁场干扰
针对变电站的电磁干扰，采用金属纤维混纺布料屏蔽变电站电磁干扰。金属纤维已经有4-5年的历史了，技术比较成熟，这种屏蔽织物把极细的金属纤维和棉花先混合织在一起，起防护作用的是其中的金属纤维，含金属纤维的纱线相互交织形成纵横交错的隔离网能使电磁波的能量衰减到一定程度，屏蔽率在20db-35dB之间，从而在一定效果上减小变电站电磁干扰对钳形表的影响。目前大量运用于孕妇防辐射服中。
用金属纤维混纺布料将钳形表包着，靠近主变旁，此时的钳形表的误差大大减小，读数为：9mA，相比不用金属纤维混纺布料包着时钳形表的读数28mA，已经小的67.8%。因此，用金属纤维混纺布料包裹着钳形表，能将变压器的铁芯接地电流的误差大大减小。
4 效果检查
在2010年7月～2010年12月期间，巡维中心加强了仪表的管理，运用新方法对巡维中心所辖五个子站的变压器铁芯接地电流进行了测量，数据如下表3所示。
从2010年7月到12月的5张散点图可以看出：5个子站变压器铁芯接地电流的数据变化趋于平缓，幅度变化不大。
五个子站变压器铁芯接地电流数据均方差柱形图如图15所示：
各子站变压器均方差的平均值为2.14mA。
五个子站变压器铁芯接地电流数据偏离度柱形图如下所示：
从上面的柱形图可以看出：各子站变压器铁芯接地电流的偏离度在4.08%至8.94%，平均偏离度6.90%，相比2009年7月至12月改进前测量的历史数据的平均偏离度30.52%，下降了23.62%，从而也就提高变压器铁芯接地电流测量准确度。
5 结论
本文通过加强仪表管理体制和采用新的测量方法，来提高变压器铁芯接地电流测量的准确度，从而避免了因铁芯接地电流测量的不准确带来的变压器损坏的隐患，是值得在其它巡维中心推广的。
参考文献
［1］王长勇，吴喜旺.变压器的铁芯接地故障及处理［J］.内蒙古煤炭经济，2003，（2）.
［2］孙松，杨阳，姜华.变压器的铁芯接地故障的诊断与处理［J］.湖南电力，2008，（5）.
［3］孙晓亮，茅坚刚.浅析变压器铁芯接地故障及处理［J］.供用电，2006，（10）.
［4］肖飞.大中型变压器铁芯接地故障的分析、判断及处理，2004，（2）.