电力变压器铁芯接地电流在线监测系统研究

电力变压器在线监测及故障诊断分析系统说明报告华中科技大学目录1. 概述 (3)1.1. 用途 (3)1.2. 使用环境 (3)1.3. 技术特点 (3)2. 主要技术参数 (4)2.1. 额定数据 (4)2.2. 通信方式 (4)2.3. 诊断方式 (4)2.4. 设定参数 (4)3. 诊断工作原理 (5)4. 通信软件使用说明 (7)4.1. 连接MIS系统 (7)4.2. 连接铁芯接地电流装置 (7)5. 客户端软件使用说明 (9)5.1. 主界面 (9)5.2. 用户管理 (10)5.3. 数据获取 (11)5.4. 系统查询 (13)5.5. 诊断分析 (14)5.6. 系统设置 (15)6. 运行与维护 (17)6.1. 一般检查 (17)6.2. 投运前装置的设置与检查． (17)6.3. 运行时检查 (17)6.4. 使用注意事项 (17)6.5. 常见故障处理指南 (17)1.概述1.1. 用途对主变压器进行在线监测，获取反映变压器绝缘状况的关键参数，包括铁芯接地电流、油中气体组分两部分在线获取数据，以及预防性试验、油化学试验、缺陷等历史数据，从多个角度实时全面反映运行变压器的绝缘状态，并对其绝缘状况做出分析、诊断。

系统实现自动运行及数据上网功能，对监测结果建立状态监测数据库，并进行数据管理、分析、统计、整合，为电力变压器状态检修提供辅助分析和决策依据。

1.2. 使用环境本系统服务器安装于变电站内。

为便于与“变压器铁心接地电流报警系统”进行RS485通信，需安装在该系统工控机附近；同时，系统需连接供电局局域网，以实现数据获取和上网功能。

1.3. 技术特点1)软件平台采用Visual C++6.0编写，使用操作系统为WindowsXP系统，数据库采用SQLServer2000 SP4。

2)实现与“变压器铁心接地电流报警系统”、“MIS生产管理数据整合与集中应用业务平台”、“在线油气色谱分析系统”通信，获取与变压器相关数据，并整合录入数据库。

变压器铁芯接地电流浅析发布时间：2022-01-21T01:46:19.991Z 来源：《中国科技人才》2021年第29期作者：旋宇政[导读] 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。

广东电网有限责任公司惠州供电局摘要：根据常见变压器铁芯结构及接地方式，结合日常工况，探究变压器铁芯多点接地电流的原因，以及其故障原因和解决方法，为电网安全运行提供维护检修的理论依据。

关键词：铁芯；一点接地；接地故障0前言电力变压器是电网运行的主要设备之一。

变压器的作用是多方面的，不仅能升高电压把电能送到用电地区，还能把电压降低为各级使用电压，以满足用电的需要。

其中，绕组和铁芯作为电力变压器传递、变换电磁能量的主要部件，是变压器可靠运行的关键。

据资料可知，铁芯问题造成的故障占变压器总事故中的第3位。

铁芯多点接地会在接地点形成闭合回路，造成环流，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，甚至损坏变压器。

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变压器铁芯结构与接地方式1.1常见铁芯结构铁芯是电力变压器主要导磁结构，主要由铁芯叠片、绝缘件和铁芯结部件等三个部件构成。

铁芯本体是采用硅钢片叠制或绕制而成，为使不同绕组能感应出和匝数成正比的电压，需要两个绕组交链的磁通量相同，并且要求绕组拥有很高的导磁率。

铁芯叠片和各附件之间均覆盖有绝缘件，此举可避免铁芯内部形成环流和涡流，消除相互干扰，保证变压器在强电磁环境下稳定运行。

1.2铁芯的一点接地铁芯必须接地且是一点接地。

不接地的铁芯处于带电线圈对地的高压电场中，由于线圈、铁芯和油箱之间因电容C1和C2的耦合作用，将有较大的电容电流I1和I2通过C1和C2。

，使铁芯对地产生一定的悬浮电位。

在铁芯上，因电磁感应产生的悬浮电位的高低取决于C1和C2的比值。

分析主变压器的油色谱、温度（光纤测温）、铁芯接地、局部放电、套管介损等五种在线监测，得出配置主变压器在线监测是安全，可靠、经济的结论。

1.前言 大型电力变压器的安全稳定运行日益受到各界的关注，尤其越来越多的大容量变压器进网运行，一旦造成变压器故障，将影响正常生产和人民的正常生活，而且大型变压器的停运和修复将带来很大的经济损失，在这种情况下实时监测变压器的绝缘数据，使变压器长期在受控状态下运行，避免造成变压器损坏，对变压器安全可靠运行具有一定现实意义。

主变压器在线监测主要包括：油色谱、温度（光纤测温）、铁芯接地、局部放电、套管介损监测。

2.变压器油色谱在线监测 变压器油中溶解气体分析是诊断充油电气设备最有效的方法之一，能够及早发现潜在性故障。

由于试验室分析的取样周期较长，且脱气误差较大及耗时较多等问题，因此不能做到实时监测、及时发现潜伏性故障，很难满足安全生产和状态检修的要求。

油色谱在线监测采用与实验室相同的气相色谱法。

能够对变压器油中溶解故障气体进行实时持续色谱分析，可以监测预报变压器油中七种故障气体，包括氢气（H2），二氧化碳（CO2），一氧化碳（CO），甲烷（CH4），乙烯（C2H4），乙烷（C2H6）和乙炔（C2H2）。

该系统目前已广泛应用于变压器的在线故障诊断中，并且建立起模式识别系统可实现故障的自动识别，是当前在变压器局部放电检测领域非常有效的方法。

3.变压器光纤测温在线监测 变压器寿命的终结能力最主要因素是变压器运行时的绕组温度。

传统的绕组温度指示仪（WTI）是利用"热像"原理间接测量绕组温度的仪表，安装在变压器油箱顶部感测顶层油温，WTI指示的温度是基于整个变压器的油箱内平均油温的变化，很难反映出绕组温度的快速变化。

光纤测温系统能实时直接地测量绕组热点温度，分布型光纤传感系统测温精度可达1度，非常适合于大型变压器绕组在线测量。

其基本原理是将具有一定能量和宽度的激光脉冲耦合到光纤，它在光纤中传输，同时不断产生背向信号。

变压器铁芯接地电流监测系统摘要：变压器铁芯问题占变压器总事故的第三位，准确、实时监测变压器铁芯及夹件的接地电流，及时发现变压器的铁芯故障，对变压器的安全运行具有重要意义。

本文设计了多通道、高精度的泄露电流采集系统，采用高精度传感器对泄露电流进行测量，同时采用通道复用技术解决了系统的成本问题，用线性光耦实现了系统的抗干扰设计，实验结果表明本系统具有较高的抗干扰能力和较高的精度。

关键词：变压器接地电流通道复用线性光耦0 引言变压器是电力系统中最重要的元件之一，是电力系统安全、稳定、可靠、经济运行的重要保证。

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, 必须将铁芯和夹件可靠接地，使其在变压器运行中始终保持接地电位，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。

如果变压器铁芯出现多点接地，将会在铁芯内形成短接回路，短接回路所包括面积中的磁通或漏磁通将会在回路内产生很大的环流，而且接点越多，短接回路越多，环流越大，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。

我国在《电力设备预防性试验规程》(Q/CSG10007-2004)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。

对于铁芯接地故障，电力部门通常采用钳形电流表测量变压器铁芯接地下引线的电流。

这样不仅测量误差大还浪费了大量的人力物力，而且对一些电压等级低的电站不能完全检测，为变电站电气设备的运行留下了安全隐患。

实时、准确的对变压器铁芯接地电流的监测是行业发展的趋势。

本文设计了一种多通道、低成本的变压器铁芯接地电流监测系统，系统采用通道复用技术将监测通道扩展至32路，采用隔离设计，极大的提高了系统的抗干扰性能，同时采用开启式、高精度的零磁通传感器，减少了外部磁场对泄漏电流采集精度的影响的同时还减少了系统安装的难度。

变压器铁芯及夹件接地电流在线监测装置的设计和应用摘要：针对当前变压器铁芯及夹件接地电流需要运行人员定时人员测量，存在时效差及缺乏系统数据记录的问题，研制了一套能够实时在线监测变压器铁芯及夹件接地电流的装置。

该装置能够实时监测到变压器铁芯及接地电流数值，并实现就地显示和PC端、移动端实时查询数据的功能。

并且装置具有报警功能，当接地电流超过设定值后，能够通过短信、微信等方式实时进行告警，有助运行人员及时发现异常。

此外，装置还有具有数据存储功能，有助于历史数据的分析。

关键词：变压器；铁芯；夹件；接地电流；在线监测0 引言电力变压器是变电站的核心设备之一，为防止变压器正常运行时铁芯及夹件因对悬浮电压而造成对地断续性击穿放电，要求铁芯及夹件必须有一点可靠接地，消除形成铁芯及夹件悬浮电位的可能[1]。

但当铁芯及夹件出现两点以上接地时，导致的不均匀电位便会在接地点之间形成环流，进而造成变压器发热损坏的情况[2]。

按照相关电力规程的要求，变压器铁心夹件的接地电流应小于100mA[3]。

当前对铁芯及夹件接地电流的测量手段是运行人员在一定的时间周期内，借助钳形电流表对变压器的铁芯及夹件的接地下引线电流进行测量，存在着数据的精确度和时效性问题，无法对变压器的状态做出一个准确有效的判断。

并且，当变压器发生故障时，运行人员进行测量工作也存在着发生人身伤亡的可能性。

因些，亟需研制一种能够实时地对变压器铁芯及夹件接地电流进行监测的装置，不仅能够就地采集显示数值，同时还能将数据上传到网络端并在PC端或者移动端实时读取到数据，并且在电流超过某个设定数值时，能够提醒告警，确保及时发生变压器的异常情况。

1 在线监测装置设计铁芯及夹件接地电流在线监测装置首先应确保装置采集数据具有较高的精确度，运行人员不仅可就地读取到接地电流的数值，而且还可通过移动、PC端随时随地读取电流数值，并且通过装置的告警功能及时发现设备的异常。

针对以上设计的功能要求，装置整体结构图如图1所示。

变压器铁心接地电流在线监测装置应用研究摘要:电力变压器的铁芯若发生多点接地，会导致环流的产生，进而引起铁芯发热，使绝缘油分解，甚至会烧损铁芯，造成变压器的损坏，影响正常运行。

本文中的装置可以实现实时监测铁芯接地电流的功能，并进行数据存储，当接地线电流大于标准值时，进行报警，同时自动投切限流电阻，实现接地电流的限制，另外利用GSM无线射频收发芯片进行无线通讯，实现了下位机与上位机的无线数据传输。

关键词:变压器GSM 接地监测铁心是电力变压器的基本部件，由铁心叠片、铁心结构件和绝缘件等组成。

为了减少铁心涡流，叠片间有绝缘电阻，同时片间的电容非常大，当处于交变电场时，视为通路，因此只需发生一点接地就能把整叠叠片的电位钳制为地电位。

大型变压器的铁心直径较大，为了减少铁损，增强散热，常把铁心分割成几组用铜片相连的油道，并连接至接地套管。

根据国标规定:为了防止铁心与其他构件之间的悬浮电位的放电，大型变压器铁心需通过油箱可靠接地。

变压器铁心不允许多点接地的发生，但若铁心同时出现另一点接地，就会形成闭合回路，在磁场的作用下，产生数值极大的环流。

一方面会造成变压器铁心局部过热，严重时甚至会导致铁心的烧损;另一方面，铁心接地线上环流的产生，造成变压器局部温度上升，绝缘损坏或降低，由此产生放电性故障;再者，局部过热会使油质劣化，产生可燃气体，引起变压器重瓦斯动作跳闸。

因此，如何及时准确地对铁心的接地故障进行诊断，并且采取积极有效的措施，是电力系统亟待解决的问题。

1 铁心的接地故障类型变压器铁心发生多点接地的常见类型有以下几种。

(1)铁心装配或焊接过程中遗留的金属杂物。

(2)铁轭的压钉碰住铁轭。

(3)铁心运输或运行时，振动导致夹件移位，使得铁心与夹件两者接触。

(4)安装工作的疏忽，未及时卸掉油箱的定位钉。

(5)油箱内残留安装时的金属异物。

(6)铁轭与夹件间的垫块的绝缘性能降低。

通过上述分析，可以总结，从变压器的制造过程，到安装调试，以及运行维护，无论其中哪个环节处理不当都会导致环流的产生，进而引起铁心局部发热，甚至造成铁心烧损，导致必须进行硅钢片更换的重大故障。

220kV 主变铁芯接地电流在线监测在普渡河流域水电站应用探讨摘要：变压器是水电站系统的核心部分,在变压器运行过程中，铁芯接地故障时有发生，变压器铁芯的故障发生率对水电站安全生产起着至关重要的作用,通过在线监测变压器铁芯接地电流，运用统计分析手段，对监测数据进行分析研究，可实现对铁芯多点接地故障的有效预判,进而避免变压器故障发生，保障设备安全运行。

本文以该技术措施在普渡河流域水电站的应用为实例，对相关技术应用进行了论述及总结。

关键词：水电站变压器铁芯接地电流在线监测应用一、概述水电站设备运行故障中，变压器铁芯接地故障占据了一定比列，而变压器作为水电站的主设备，一旦发生故障将对电站经营、电网保供等造成重大影响和损失。

结合设备可靠性分析数据来看，在变压器各类设备故障中，铁芯多点接地故障在变压器各类故障中占到了第三位。

针对这个问题，目前水电站通常使用的是年度停电预防性试验、变压器绝缘油气体色谱分析、钳形电流表测量等方式判断并发现变压器可能存在的问题及隐患，确保变压器安全稳定运行。

然而，随着科技手段的发展和故障预判要求不断提高，这些监测手段一定程度上造成了资源浪费，同时无法满足对铁芯接地电流的连续性监测和实时掌握数据趋势变化的要求。

近些年来，随着自动化、信息化技术的应用发展，变压器铁芯接地电流在线监测技术在不断推广应用的基础上，得到了进一步发展。

电力企业通常采用在变压器铁芯接地下引线上安装接地电流在线监测装置，达到对铁芯接地电流的持续监测和数据的实时获取。

结合信号处理技术的应用，实现监测电流到达限值时自动告警。

进而做到及时发现和预判铁芯多点接地故障，科学、高效监测接地电流值，实现变压器健康状态的实时监控。

二、传统的变压器铁芯接地电流监测方式的不足（一）年度预防性试验、绝缘油气体色谱分析的不足主要存在两方面：一是不能及时发现设备安全隐患；二是通常在年度全停检修时开展，需要设备停电，当发现存在重大安全隐患时，会造成检修工期延长，扩大经济损失。

变压器故障在线监测系统的设计与研发摘要：本文主要针对变压器故障在线监测系统进行分析，明确了变压器故障在线监测系统研究和设计过程中的一些关键点，探讨了变压器故障在线监测系统的设计需求，以及今后的研发方向，供参考和借鉴。

关键词：变压器故障；在线监测系统；设计；研究前言在总结变压器故障在线监测系统的设计工作的同时，我们可以找到设计的要点，以及设计过程中的研发重点，为今后使用和研发变压器故障在线监测系统奠定更加的技术基础。

1、变压器故障在线监测的必要性电力变压器是电力系统的核心设备之一，其安全、可靠运行是保证整个电力系统可靠供电的基础。

电力变压器发生故障会直接影响电力系统的安全运行，同时会给电力企业及电力用户带来极大的经济损失。

目前电力系统向超高压、大电网及自动化方向快速发展，变压器工作故障对电力系统安全、可靠运行的影响和危害与日剧增。

由于电力变压器故障的发展过程与运行环境、负荷容量及绝缘状况相关，通过采用预防性维修方法很难及时发现一些潜在故障，预防性维修不仅费用高而且对绝缘等发展性故障反应不够灵敏。

因此，对变压器运行状态进行实时在线监测是非常必要的，在线监测技术结合变压器故障智能诊断可以及时发现发展中的事故隐患，降低事故风险，防患于未然。

2、变压器故障在线监测系统的设计与研发严格的说，基于振动法的电力变压器在线监测系统应包括变压器表面振动信号的采集与分析处理和故障诊断两大部分，但现在已有的大多数在线监测设备的主要功能还是在线监测变压器运行过程产生的振动信号特性及设定的相关阈值报警，一般不具备对变压器发生的故障性质、种类、定位、及发展趋势预测等功能。

2.1变压器故障在线监测系统架构设计对于整个在线监测系统而言，其组成及功能实现主要包括两个部分，即上位机与下位机，下位机作用主要就是读取监测数据，同时将数据向上位机进行传送，在变压器有故障出现情况下，可使电阻自动投切得以实现；对于上位机而言，其作用主要就是对数据进行保存，并且对其进行分析处理，并且将变压器实际运行情况向用户进行反馈。

几种电力变压器铁芯接地方式的探讨通过对几种不同的变压器铁芯接地结构的分析，从可靠性、经济性和生产操作简便等方面进行综合比较。

得出一种即能使变压器铁芯可靠接地，又能方便对铁芯电流进行实时在线监测的接地方式。

标签：铁芯接地；在线监测；接地套管；接地环流1 引言大型变压器在挂网运行或者带电试验时，铁芯必须可靠的一点接地。

如果没有接地，则会因为铁芯处在电场中形成悬浮电位，对油箱等有电位差的地方产生持续放电现象。

并且铁芯必须一点接地，当铁芯有两点及以上接地时，铁芯内部就会在各个接地点间产生环流。

环流会造成铁芯局部过热，变压器如果长期运行在接地故障下会使油中产生乙炔甲烷等气体，造成变压器本体气体继电器经常轻瓦斯报警。

为了检测铁芯是否有环流，需要在变压器生产过程中通过各种方式把铁芯接地引至油箱外部，方便铁芯接地电流的实时监测。

本文通过实际生产的经验，对几种常见的铁芯夹件接地结构进行各方面的分析比较，得出一种更合理的接地方式。

2 三种接地方式介绍2.1 接地装置这种接地方式主要是通过两根接地线和环氧接地板，分别把铁芯、夹件接地在铁芯下部引至油箱。

如图1所示：整个接地装置主要由法兰、盖板、环氧板、密封圈、接地线和接地铜片等构成。

其中法兰1焊于油箱壁上，法兰2开有6个14 的通孔和6个M10的螺纹孔，通过紧固件和密封圈把两个法兰和中间的环氧板紧密连接在一起，并在外面封上盖板。

这种结构的特点是环氧板上两边带有标识为铁芯、夹件和接地的三个螺柱，通过接地线把铁芯和夹件接地引至油箱内侧环氧板上对应的接地螺柱上，接地的螺柱则连接到油箱壁上的接地座。

油箱外侧的三个接地螺柱通过两根接地片连接在一起，这样就可以使铁芯和夹件可靠接地。

这种结构对于实现铁芯可靠接地比较方便有效。

但是其缺点就是不利于对铁芯电流的实时在线监测，需要拆去盖板并且需外接接地套管，所以如果用户需要对实现铁芯接地电流的在线监测，则这种方式不太适合。

2.2 套管铜排接地这种接地方式主要通过接地线、接地套管和接地铜排把铁芯和夹件接地引至油箱下部。

JBTA铁芯接地电流在线监测系统概述JBTA铁芯接地电流在线监测系统是一种用于检测和监测电力设备接地电流的设备，主要适用于电力变压器、高压电缆、开关柜等设备中的接地问题的检测和监测。

本系统可监测接地电流大小、波形、频率等多个关键参数，实现对电力设备的实时监测和预警，有助于提高电力设备的安全性和稳定性。

设计方案JBTA铁芯接地电流在线监测系统采用了铁芯式传感器，通过将传感器安装在电力设备的接地回路上，实时监控电力设备的接地电流情况。

传感器将接收到的数据，通过RS-485接口传输到数据采集模块中，再通过云平台进行实时监测和数据分析。

数据采集模块通过无线传输或有线传输方式将数据传输到云平台，为用户提供远程监测和预警服务。

技术特点铁芯式传感器设计JBTA铁芯接地电流在线监测系统采用铁芯式传感器，该传感器具有高灵敏度、高准确性、高稳定性等特点。

传感器的结构简单，安装方便，对电力设备无损伤，适用于各种类型的电力设备。

高精度数据采集模块JBTA铁芯接地电流在线监测系统的数据采集模块采用高精度模数转换器和反向保护电路设计，可有效避免传感器在恶劣环境下受到损坏或数据失真。

同时，采集模块还支持多种数据传输方式，包括RS-485、以太网、GPRS等。

多参数实时监测与分析JBTA铁芯接地电流在线监测系统可对接地电流大小、波形、频率等多个关键参数进行实时监测和分析。

同时，系统还支持数据实时同步和历史数据查询，有助于用户全面了解电力设备的运行情况，及时发现故障和问题。

云平台远程监测与预警JBTA铁芯接地电流在线监测系统的云平台支持远程监测和预警服务。

当监测到电力设备接地电流异常时，系统会自动发送警报信息给用户，方便用户及时处理和维修设备。

应用场景JBTA铁芯接地电流在线监测系统适用于电力变压器、高压电缆、开关柜等设备中的接地问题的检测和监测。

系统可广泛应用于电力、石化、电力通信等领域，为不同用户提供专业化、高精度的接地电流监测服务。

变压器铁芯接地电流在线监测技术的应用摘要：电力变压器在运行过程中，带电的绕组和油箱之间存在电场，铁芯和夹件等金属构件处于电场之中，由于电容分布不均匀，场强各异，若铁芯没有可靠接地，则存在对地悬浮电位，产生铁芯对地的充放电现象，破坏固体绝缘和油的绝缘强度；若铁芯一点接地，即消除了铁芯悬浮电位的可能；但当铁芯出现两点或以上多点接地时，铁芯间的不均匀电位就会在接地点之间形成短路环流，造成铁芯局部过热；严重时，因过热变压器内部产生大量气体，引起轻瓦斯发信，甚至导致重瓦斯动作而使变压器开关跳闸，中断对外供电，近年来，贵州、广西等地都发生过因铁芯接地故障造成重瓦斯保护动作，从而使220kV变压器停电的事故，其损失惨重；同时环流过热还会烧熔局部铁芯硅钢片，使相邻硅钢片间的绝缘漆膜烧坏，引起硅钢片片间局部短路，使故障点扩大，变压器铁损变大，严重影响变压器的性能和正常运行，甚至发展到修复时，不得不更换硅钢片的严重程度。

关键词：铁芯；电容分布不均；场强各异；悬浮电位；充放电现象；短路环流；轻瓦斯；重瓦斯；变压器停电引言现代大型变压器，由于制造工艺质量、运输、安装和运行维护等原因，在变压器运行过程中，铁芯接地故障往往时有发生，且在变压器各类故障中占相当的比例，不容忽视。

对变压器的事故统计分析表明，铁芯事故在变压器总事故中已占到了第三位，而铁芯的故障的产生，大部分是由于铁芯多点接地引起的。

目前常用的检测手段是对设备的绝缘油采样后进行气体色谱分析和用钳形电流表测量变压器铁芯外引接地套管的接地下引线的电流，来推断并发现潜伏性故障，是保证大型电力变压器安全运行和正常维护的主要手段。

然而，这样的监测手段不仅浪费人力物力，而且无法长时间连续监测铁芯接地电流的变化，不能及时掌握变压器铁芯接地电流的发展趋势。

同时，《电力安全规程》规定使用钳形电流表测量时应戴绝缘手套，站在绝缘垫上，不得触及其他设备，以防止短路和接地。

由此可见，测量工作中有一定的危险性，遇到故障情况时，如果操作不当易造成人身伤害事故。