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摘要：为了解决定期主变铁芯接地限流电阻测量无法及时发现其突发变化的问题，确保铁芯能够稳定运行，本文主要研究了一种用于主变铁心夹件接地限流电阻智能计算装置，旨在实现对变压器铁芯接地限流电阻进行实时监测及计算，快速分析产生变化时的变压器运行工况，从而为技术人员正确制定应对策略提供有价值的参考。
关键词：主变；铁芯；接地电流；计算
1概述
变压器铁芯接地电流是变压器运行的一项重要指标，一般不大于100mA值，变压器正常运行中铁芯应接地且仅有一点接地，铁芯发生多点接地会使接地电流异常增大，并存在铁芯局部过热、严重时烧损铁芯片和铁芯绝缘。值班员定期测量铁芯电流不能及时发现铁芯电流突发变化，未能及时做出运维策略，防范风险，极易造成设备损坏。现有的是在变压器铁芯接地回路串接限流电阻作为应急措施，但应注意所串电阻不宜太大，以保持铁芯基本处于接地电位；也不宜过小，以能将环流限制在0.5A以下。同时还需注意所串电阻的热容量，以防烧坏电阻造成铁芯开路。但现无专用的计算装置，无法准确的判断限流电阻值的大小，对检修工作带来了很大的不便。 因此，急需研制一种装置来实时监测及计算主变铁芯接地电流，保证主变系统稳定运行。
变压器铁芯多点接地故障会造成铁芯局部过热，引起铁芯局部温升增加，造成轻瓦斯动作，甚至会造成重瓦斯动作而跳闸的事故。烧熔的局部铁芯形成铁芯片间的短路故障，使铁损变大，严重影响变压器的性能和正常工作，以至必须更换铁芯硅钢片加以修复。变压器铁芯两点及以上接地时，如若不能及时发现，让其继续运行，则具有很大的危害，因此有必要对主变铁芯电流进行监测，及时发现铁芯两点及以上接地故障，并及时处理，从而减少铁芯接地故障时变压器继续运行造成的损失。因此主变压器铁芯接地电流的测量是变电运行人员必须开展的巡视项目[1]。
对于部分变电站，主变铁芯接地设置在主变本体与冷却器之间，要测量主变铁芯接地电流需要运行人员蹲下从主变冷却器下方穿过，人员移动困难，活动空间狭小，算上钳形电流表及绝缘手套等工器具的准备与检查时间，完成一相主变铁芯接地电流测试需要耗时较长。且移动、测量过程中存在摔绊、磕碰导致人员受伤的风险。因此迫切需要研发一种新方法代替传统的人工测量方法来提高工作效率、规避工作过程中人员受伤的风险。
2现行测量方法介绍
目前部分变电站，由于设计时没有考虑到运行维护的需要，主变铁芯接地扁铁设置在难以测量的部分。如图1所示。
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图1 主变铁芯接地扁铁设置图
当前变电站内测量铁芯接地电流的方法是使用钳形电流表直接测量，这就需要运行人员从主风机下穿过，到达接地扁铁设置地点附近测量，整个测量过程耗时较长。表1是500kV草铺变电站500kV1号主变A相铁芯接地电流测量耗时统计结果，测试人员为在班组中随机抽选。
表1 电流测量耗时统计结果
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由表1可见，对于部分铁芯设置在难以测量位置的变压器，运行人员在进行铁芯、夹件电流测试过程中工作耗时较长。
3主变铁芯接地电流智能计算装置
所开发的变压器铁芯接地电流智能计算装置由信号测量、信号采集与处理电路、通信及显示接口等组成，其组成结构如图2所示。
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图2 主变铁芯接地电流在线监测结构图
3.1信号测量
穿心式电流互感器不破坏接地引下线，对变压器的安全运行无任何影响，故选取穿心式电流互感器作为接地电流测量元件。
3.2信号处理与传输
将测量到的电量信号经转换、滤波与放大等调理电路，由模数转换器变换为数字信号，送入单片计算机。单片机经过数字滤波与运算获得铁芯接地电流，并将结果通过485总线模块传送到主变测控装置[2]。
3.3实时显示与报警
通过测控的显示接口可显示实时接地电流，并预设报警值，当超过报警限值时具有LED指示。可设置2级报警限值（预警限和报警限），电流超过预警限值时主动通过通信接口上传数据，超过报警限值时装置本地发光报警并通过通信报警；采用5位数码管本地显示实时接地电流，具备电源、运行、通信、报警各种状态指示。
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图3 钳形电流表现场测量与智能计算装置测量值对比
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图4 钳形电流表现场测量与智能计算装置测量耗时对比
4主变铁芯接地电流智能计算装置在变电站日常巡视中的应用
该成果通过改进主变铁芯接地电流的测试方法，优化了作业流程，无需使用钳形电流表及绝缘手套，省去了相应的准备及检查流程，极大缩短了作业准备时间。同时采用新的测量方法运行人员可在显示器设置处直接读取数值，不再需要穿过冷却器，消除了作业过程中摔绊、磕碰导致人员受伤的风险[3-4]。该装置目前已经应用于某500kV变电站6台单相变压器铁芯接地电流测量，测量结果如图3、图4所示。
分析图3、图4所示测量结果可知，智能计算装置测量结果与钳形电流表现场测量值基本一致，但是极大缩短了作业时间，同时消除了作业过程中人员受伤的风险[5]。
4结语
（1）该智能计算装置可在显示器设置处直接读取数值，优化了作业流程，无需使用钳形电流表及绝缘手套，省去了相应的准备及检查流程，极大缩短了作业准备时间。另外，不再需要穿过冷却器，消除了作业过程中摔绊、磕碰导致人员受伤的风险。
（2）该装置可以预设报警值，当测量值超过报警限值时，报警装置发出声光报警信号，及时提醒运行人员处理，有效避免变压器接地故障时继续运行所造成的损失。
参考文献
[1]牛湘智, 李介夫. 变压器铁芯状态监测及过电流控制[J]. 电子技术与软件工程, 2018(10):124-125.
[2]文胜良, 赵鸿文. 主变压器铁芯与夹件多点接地故障的分析及处理研究[J]. 水电科技, 2020(2):114-118.
[3]谢佳伟, 马云. 主变铁芯接地电流在线监测装置开发[J]. 电力系统装备, 2019(5):144-145.
[4]周昆, 任伟, 王胜辉,等. 主变铁芯夹件监测及过电流控制系统研究与应用[J]. 中国新通信, 2017(4):92-92.
[5]曾竣波. 一起变压器铁芯夹件接地电流过大的分析及处理[J]. 电工电气, 2018(9):73-74.