变压器铁芯状态监测及过电流控制

牛湘智 李介夫

摘要 随着我国电网规模的日益扩张，电网十分重视电力设备的状态检修工作，因此对表征设备健康状态的各种特征量如主变铁芯、夹件、中性点、套管等设备的泄漏电流实行在线监测已经成为目前检修部门制定检修策略的主要技术手段。变压器铁芯接地故障主要表现为多点接地情况，由于电位差的存在会产生较大的接地环流从而引起铁芯过热，如不加控制会导致事故发生。本装置在监测铁芯或夹件接地电流的同时具备对过大的接地电流实现限流的功能，可以发现主变的早期故障隐患，对预防事故发生将起到重要作用，同时限流系统可以减缓事故隐患的发展，为检修赢得时间。目前，该装置已经在吉林某变电站投入使用，运行效果良好，表明该装置具有可行性与实用性。

【关键词】变压器 铁芯接地电流 限流电阻

1 课题背景及研究的目的和意义

长期以来电力检修部门為保障变压器安全运行，一般采用定期的停电预防性试验来检测变压器的潜伏性故障，主要通过测量变压器铁芯接地电流大小的方法来判断变压器铁芯接地情况，铁芯接地电流正常运行时大小为毫安级，当达到lOOmA及以上时，就需要对该变压器进行跟踪处理。而计划检修不可避免会存在检修过剩或检修不足的问题，导致变压器设备的事故隐患。变压器铁芯状态监测及过电流控制系统解决了上述问题，可提高铁心绝缘的在线监测技术水平，发挥一定的经济效益和社会效益。

2 变压器铁芯状态监测及过电流控制系统原理

大量的变压器运行实际数据及经验理论分析表明，当变压器铁心一点接地时，监测的接地电流的有效值约为几十毫安，当铁心多点接地的情况下，流过铁心接地线中的电流迅速升高，最大可达几十安培。当接地电流超过lOOmA后，就预示着变压器铁心可能存在多点接地故障，需要马上采取一定措施，但由于变压器是电力系统中的枢纽设备，若即刻停电检修将会带来巨大的经济损失和社会影响。因此本装置监测到铁心地线电流超标后会及时的在接地回路中串接合适阻值的大功率电阻，将接地电流控制在lOOmA以内，待情况允许时再进行检修作业。

本装置可进行变压器铁心电流信号的提取、模数转换、数据波形显示、历史数据的自动保存和调阅、控制继电器实现大功率电阻投切等功能。

3 变压器铁芯电流实时监测、报警、限流控制技术方案

在变压器主体现场安装变压器铁心接地在线监测及限流装置，实施在线监测、显示、限流电阻自动投切和报警功能，并通过通讯线实现远程监控，将在线监测的信息以图形和数据形式实时传输到变电站监控室，监控室内设置的上位机（计算机）将传输的数据存储在数据库中，可随时提供主变铁心接地电流状况。如监控室的在线监测上位机与公司局域网络连接，则局域网内的指定计算机也可实现远程监控，保证变压器安全运行。

4 限流装置现场安装施工方案

4.1 方案1现场在线监控安装施工方案

（1）将装置安装于变压器油池旁的水泥基座上，装置箱体下留有φ14螺丝孔四个（见底脚安装图），水泥基座上栽好螺丝凝固后，将箱体安装紧固，并将箱体可靠接地，引至装置的导线对地应绝缘。

（2）铁心接地引下线的连接方式与主变铁心接地引线的形式和线形有关，如为TMY-30*3的铜排，则连接方式采用TMY-30*3的铜排，保证主变铁心安全接地。

（3）现场电源线的连接。电源线的长度由主变附近的铁心装置（下位机）到现场配电柜（电源箱）的距离而定，其电源线的规格，充分考虑现场用电安全，可选用3x2.5mm2带铠甲电缆。现场施工由厂家与用户协商，装置调试和培训由厂家负责。

4.2 方案2有线远程监控安装施工方案

（1）装置下位机的安装与施工方案1相同。 （见现场在线监测安装施工方案）

（2）装置上位机的安装施工。监控室需配置一台计算机（即为装置的上位机），该计算机应有RS232（九针）接口，该接口不能被占用，用于实时监测。远程监控上位机（计算机）需要.net 2.0支持，要求系统安装NetFx20SPl_ x86.exe用于数据保存和分析。

（3）铺设远程监测用通讯线，型号为：3x0.3mm2+屏蔽护套线，阻燃型。要求此线无结点（即一根），其长度根据安装现场而定，即主变附近安装的铁心装置（下位机）到主控室的监控电脑（上位机）的距离。

（4）远程监控用通讯线应铺设于变电站的电缆沟内或直埋敷设。现场铺设通讯线施工由厂家与用户协商，装置调试和培训由厂家负责。

4.3 方案3 无线通讯远程监控安装施工方案

（1）装置下位机的安装与施工方案1相同。（见现场在线监测安装施工方案）。

（2）装置上位机的安装施工。监控室需配置一台计算机（即为装置的上位机），该计算机应有RS232（九针）接口，该接口不能被占用，用于实时监测。远程监控上位机（计算机）需要.ner 2.0支持，要求系统安装NetFx20SPl x86.exe用于数据保存和分析。

（3）装置上位机（计算机）需配置短信模块附件，录入各变电站及主变信息以及接受人员或计算机网址，以准确提供被监测设备在线监测的数据。

5 总结

本文设计的变压器铁芯状态监测及过电流控制装置在现场实际应用中，监测装置工作稳定可靠，测量精度高，还具有数据存储、越限自动报警、采样周期短信发送、报警阈值和通信参数可设置等功能。

参考文献

[1]方浩，基于STM32的铁芯接地电流无线在线监测装置设计[J].无线互联科技，2015（03）：21-22.

[2]徐康宁，张科峻.变压器在线监测技术的发展趋势[J]，电力安全技术，2014 （09）：64-67.

[3]杨俊，林玮，向冬冬等，变压器在线监测设计优选研究[J]电工电气，2014 （10）：44-47.

[4]叶启明，变压器铁芯接地电流在线监测装置[J].电气时空，2010 （04）： 24-25.