铁心接地电流装置说明书

变电站内主变铁芯接地电流在线监测装置的设计发布时间：2022-01-17T01:20:11.560Z 来源：《科学与技术》2021年10月29期作者：肖梓康，杨文芳[导读] 主变铁芯夹件接地电流，可以反映铁芯夹件是否可靠一点接地，通过设计主变铁芯接地电流在线监测装置，使调度运维人员实现远程维护，对变电站主变安全运行有重要作用。

肖梓康，杨文芳广东电网有限责任公司惠州供电局摘要：主变铁芯夹件接地电流，可以反映铁芯夹件是否可靠一点接地，通过设计主变铁芯接地电流在线监测装置，使调度运维人员实现远程维护，对变电站主变安全运行有重要作用。

关键词：铁芯夹件接地电流、在线监测装置、远程维护Abstract: The grounding current of the main transformer core splint can reflect whether the iron core splint is reliable and grounded. Through designing the online monitoring device of the grounding current of the main transformer core, the dispatching operation and maintenance personnel can realize remote maintenance, which has an important role in the safe operation of the main transformer in the substation. Key words: iron core clip parts grounding current, online monitoring device, remote maintenance 前言主变压器是变电站实现高、低电压变换的重要设备，在变电站中广泛应用。

ES-2010变压器铁芯接地电流在线监测系统使用说明书福州亿森电力设备有限公司ES-2010变压器铁芯接地电流在线监测系统(固定安装型)使用说明书1 概述变压器运行时，经常出现因铁芯绝缘不良造成的故障，铁芯绝缘不良或多点接地时，形成金属性短路接地，会产生较大的放电脉冲，可由高频信号局放监测发现。

有时也会出现不稳定短路接地，但绝缘两点接地故障时，便形成工频短路电流。

因此利用检测接地电流工频分量来判断铁芯绝缘是否正常相当有效。

注：DL/T 596-1996《电力设备预防性试验导则》中规定：铁芯绝缘正常时，接地电流不大于0.1A。

上述情况也可用在线监测铁芯接地电流量的方法，来判断其内部绝缘的劣化，可起到故障早期预报的作用。

ES-2010变压器铁芯接地电流在线测量系统就是采用此原理，采用电测法，在不改变原设备接线的情况下，将信号取样点选择在变压器铁芯接地引出线处，使用特制的线圈制作的高灵敏度传感器。

直接测量，并显示变压器运行状态下，接地电流值。

该产品应用本公司专利技术：高压电流传感器专利号：ES224991111892 主要技术指标2.1 测量内容：运行变压器铁芯或夹件接地电流值（A）。

2.2 仪器组成：信号采集器、智能集中器（铁芯和夹件采集数据显示，历史数据查询、通讯（RS232）数据上传、光示信号节点控制）。

2.3 测量范围：0～1.999A、精度1级。

2.4 使用条件①户内、户外、在线测量②环境温度-20～60℃③环境湿度< 80%2.5 测量传感器内窗：700×152.6 稳定工作时间3分钟2.7 工作电源：220V AC；50Hz；功耗：10W2.8 外型：见机箱图；重量1.9 Kg ；2.9 安装：见安装图3 箱内面板布置说明：（1）RS232插座。

（2）电源开关。

（3）液晶显示。

（4）触摸键盘。

4以上接线端子定义见7.2集中器接线说明：箱体内面板5 采集器机箱外形图6 安装说明 6.1 采集器安装：6.1.1打开互感器另外半只，穿铁芯接地线或夹件接地线，用螺栓将所带附件固定在机箱互感器安装架上。

四川省电力公司电气试验运维一体化培训操作任务书
变电站主变压器（油浸式电抗器）铁芯、夹件接地电流测试
单位
姓名
年月日
四川省电力公司
电气试验运维一体化培训操作任务书
一、任务名称
变电站变压器铁芯、夹件接地电流测试
二、适用岗位
适用于电气试验运维一体化培训。

三、具体任务
填写标准化作业书(附件一、附件二、附件四、附件五)。

根据工作任务，结合现场实际情况，对变电站变压器铁芯、夹件接地电流测试。

四、工作规范及要求
1、试验前准备充分，做好现场查勘。

2、着装、工具、仪表、材料合理、齐全、合格，相关技术资料（包括原始记录，台账）齐全。

3、办理工作票开工手续必须符合安全工作规程，开工前做好现场安措，交待安全注意事项及对危险点的控制。

4、工作过程中严格按标准化作业书进行作业。

5、要求操作程序正确、动作规范。

若在操作过程中出现严重违规，立即终止任务，考核成绩记为0分。

五、时间要求
本模块操作时间为（30）分钟，时间到立即终止任务。

附件一：
现场查勘表
附件二：
现场作业措施书（含危险点分析）
附件三：
工器具和材料准备
附件四：
变压器铁芯、夹件接地电流测试标准化作业卡
附件五：
四川省电力公司变电运维一体化技能考核任务书
附件六：
四川省电力公司变电运维一体化技能考核评分细则。

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。

变压器铁芯夹件接地电流标准(一)变压器铁芯夹件接地电流标准引言在变压器使用过程中，由于工作环境的影响以及设备自身特性，铁芯夹件接地电流会产生。

为了保证设备的安全运行以及人身安全，制定了变压器铁芯夹件接地电流标准。

标准内容根据国家标准《变压器运行管理办法》，变压器铁芯夹件接地电流的标准如下：1.电流限值：变压器铁芯夹件接地电流不得超过额定电流的10%。

2.测量方法：通过在变压器铁芯夹件上安装感应夹流器，结合电流表和电流互感器进行测量。

3.测量周期：变压器铁芯夹件接地电流应每半年进行一次测试，确保设备的安全性能。

4.记录与处理：测试结果应详细记录，并根据标准规定对测试结果进行分类处理，如合格、需要维修或更换等。

为何需要限制铁芯夹件接地电流1.安全性：变压器铁芯夹件接地电流超过限值可能导致设备过热，甚至引发火灾等严重事故。

2.设备寿命：高接地电流会引起设备内部电磁力增大，对设备的绝缘和降低设备的寿命。

3.节能环保：降低铁芯夹件接地电流可以减少无功损耗，提高变压器的效率。

铁芯夹件接地电流标准的意义1.安全保障：制定标准可以保障设备运行的安全性，减少事故发生的概率。

2.运行稳定：遵守标准可以保持变压器的正常运行，提高设备的可靠性和稳定性。

3.降低成本：合理限制铁芯夹件接地电流可以降低设备维护、修复和更换的成本，提高设备的使用寿命。

结论变压器铁芯夹件接地电流标准的制定和遵守对于保障设备的安全运行、延长设备的使用寿命具有重要意义。

各相关单位应严格按照标准要求进行测试、记录和处理，以确保设备的安全性能和正常运行。

变压器铁芯接地电流变压器铁芯接地电流铁芯多点接地故障处理探讨（一）临时应急处理。

运行中发现变压器铁芯多点接地故障后，为保证设备的安全，均需停电进行吊罩检查和处理。

但对于系统暂不允许停役检查的，可采用在外引铁芯接地回路上串接电阻的临时应急措施，以限制铁芯接地回路的环流，防止故障的进一步恶化。

如上面讲到的莆美变220KV#1主变，由于当时系统用电紧张，暂不具备停役吊罩处理的条件，我们就采用了串接电阻的临时措施。

在串接电阻前，分别对铁芯接地回路的环流和开路电压进行了测量，分别为7.2A和25.5V，为使环流限制在500mA以下，串接了750Ω的电阻。

串接电阻后，测得的色谱数据列于表2。

对表2数据进行观察，自20XX年11月15日串接电阻后，直至12月16日，总烃含量有所上升，这是由于故障点气体还未完全扩散所致。

随着时间的推移，总烃数据就开始下降。

对20XX 年5月7日的数据进行热点温度估算为746℃左右，发热点温度已有所下降。

可知，串接电阻后，故障已得到有效控制。

（二）吊罩检查。

吊开钟罩，对变压器铁芯可能接地的部位进行重点检查，是目前国内用得较为普遍的处理方法。

为了减少变压器器身在空气中的暴露时间，使检查工作有的放矢，一般在解开铁芯与夹件等连接片后，进行如下检查试验：a.测量空心螺杆对铁芯的绝缘；b.检查各间隙、槽部有无螺帽、硅钢片废料等金属物；c.对铁芯底部看不到的地方用铁丝进行清理；d.对各间隙进行油冲洗或氮气冲吹清理。

对于杂物引起的接地故障，一般进行上述检查后，均能发现故障点，并消除接地故障。

20XX年5月18日，在对莆美变220KV#1主变大修时，用直接检查法查找铁芯多点接地故障处。

钟罩吊开之后，先用1000V兆欧表测量铁芯绝缘电阻，其阻值仍为零。

由于铁芯夹件绝缘电阻良好，说明故障点就在下节油箱与铁芯之间。

因为该台变压器为槽式油箱结构，在现场不可能把铁芯从油箱中吊出，所以只能沿油箱长、短轴各个方向仔细查找故障点。

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。

工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald70目前，现场人员惯用的检测手段是采用钳形电流表测铁芯外引接地套管的接地下引线电流，这种方法易受强电磁环境干扰，会出现同一测量点几次测量值差别迥异的情况，而且不能保证在第一时间发现铁芯两点接地，检测精度和时效性都存在一定的问题，从而不能对变压器的健康状况做出全面、精确的判断。

通过研制变压器接地电流在线监测及控制装置，将泄漏电流传感器夹装在铁芯接地线上，精确地采集接地电流，采用先进数字信号处理、分析和计算，实现铁芯接地电流实时监测，接地故障自动录波、分析判断、故障报警、趋势预测等功能。

对变压器状态进行在线评估、预警和风险分析，从而达到防患于未然的目的。

当泄漏电流超过300 m A 时，发出报警信号，根据泄漏电流的大小分析投入多大的串联电阻，将变压器泄漏电流降低到规定值以内，确保变压器不会在两点接地时长时间运行。

1 工作原理整个装置由上位机和下位机组成。

下位机安装在现场，完成铁芯电流信号的提取，数字化处理、监测参数的显示、历史数据的自动保存和显示，下位机将最新数据自动保存到存储器中或通过通信线路上传给上位机，上位机获得了下位机上传的数据后可以进行波形显示，历史数据的分析以及初步的故障诊断等，上位机和下位机之间通过现有强大的光纤进行数据交换。

监控装置由信号采集和处理单元、A /D 转换单元、DSP、开关量输出、限流电阻单元、显示单元、通信接口等组成。

直流电流互感器完成对泄漏电流模拟量的采集，经A /D 转换后，通过S PI 接口传到D S P；由D S P 发出控制命令，实现对模拟开关的控制；设置通信接口模块，通过该模块可完成软件系统的调试、维护及程序的在线更新。

(1)信号采集、处理：该监测系统在采集监测信号时不改变设备的运行状态。

铁芯电流正常和故障时的数值差别较大，通过测量回路中串入量程不同的两个电流互感器，分别精确监测正常运行情况下的弱接地电流（微安级）和铁芯发生多点接地后出现的大接地电流（可达几十安），保证测量精度。

浅谈变压器铁芯接地电流的测量方法【摘要】为防止主变压器铁芯出现多点接地，相关的规程规定：交接、检修、例行、诊断要进行铁芯接地电流的测量。

铁芯接地电流的测量多使用钳形电流表进行，但测量点的不同，会出现远远大于0.1A标准的异常情况。

本文就正确的测量点作了分析和解释。

【关键词】变压器；铁芯接地电流；测量点主变压器铁芯用与铁芯相接触的铜杆经套管引出后，再用一根扁铁：扁铁的一端与套管联结，扁铁的另一端与变电站的地网进行联结。

当用扁铁与地网进行联结时，有以下几种方式：①、在扁铁的末端又联结了两根扁铁：一根扁铁与变压器的油箱铁壳联结；一根扁铁与地网联结；②、在扁铁的末端首先与变压器的油箱铁壳联结，联结后再用一根扁铁与地网进行联结；③、扁铁直接与地网进行联结。

而变压器的油箱铁壳一般在对角的的两点各用一根扁铁在地网的不同点进行联结。

案例：1、本公司110KVB变电站#1主变铁芯接地方式为：在扁铁引出线的末端又联结了两根扁铁：一根扁铁与变压器的油箱铁壳联结；一根扁铁与地网进行联结。

2012年2月18日，用钳形电流表分别卡在与变压器油箱铁壳联结的扁铁和卡在与地网联结的扁铁进行铁芯接地电流的测量，电流显示异常数字为5A，严重超过测量规程。

试验人员多次在该两处测量，电流均维持在5A，故相关人员在没有校验仪器的情况下，用一个正常使用的3000W的电炉，电流显示正常为14A，故初步判断该测量表计正常。

随后，拆除与变压器的油箱铁壳联结的螺丝，只测与地网联结的扁铁，电流显示正常：0.1A以下。

同时发现在如此大的电流作用下，拆除与变压器的油箱铁壳联结的螺丝时，并无任何火花现象，故判断铁芯接地电流并无异常。

2、本公司另一110KVD变电站#1、#2主变铁芯接地方式为：扁铁引出线的末端首先与变压器的油箱铁壳联结，联结后再用一根扁铁与地网进行联结。

2013.2.13仍然用钳形电流表卡在油箱铁壳与地网联结的扁铁上进行接地电流的测量（当时未发现扁铁引出线的末端首先与变压器的油箱铁壳联结），电流显示为更加严重的数字：14A。

高精度开合型精密电流传感器信号调理电路精密型ADC芯片U盘存储电路128×64图形液晶显示屏1×4按键电路实时时钟电路NOR FLASH数据存储电路DSP芯片TMS320F28335声光报警电路继电器开出报警电路图1 系统总体框图2.1 信号采样电路开合型精密电流传感器输出的信号经过U9芯片跨阻放大器电路实现了I/U变换，再经过R45和C18构成的低通滤波器后，进入到精密ADC转换芯片AD7694，该芯片是一款18位、电荷再分配、逐次逼近型模数转换器（ADC），采用2.3 V至5 V单电源（VDD）供电。

该器件内置一个低功耗、高速、18位无失码采样ADC、一个内部转换时钟和一个多功能串行接口端口。

在CNV上升沿，该器件对IN+与IN-引脚之间的电压差进行采样。

这两个引脚上的电压摆幅通常在0V和REF之间，相位相反。

基准电压REF由外部提供，并且可以设置为电源电压。

DSP芯片通过SPI接口与AD7691通讯，并且通过PA0口，启动ADC转换。

信号采样电路见图2。

CN2GNDGNDGNDC18334GNDIN1211110229338447568765123344R41R45U9U111k,0.1%1k,0.1%OPA2107AU AD7691BRMZ-RL7OUT/A-IN/A+IN/A-VSREFVDDIN+IN-GNDVIOSDISCKSDOCNV3.3 VMOSISCLKMISOPA0+VSOUT/B-IN/B+IN/B2.54-2P WT-5 V+5 V+5 V图2 信号采样电路2.2 N ORFLASH数据存储电路NORFLASH芯片选用旺宏电子的MX25L3206EM2I-12G，它是一片32 Mbit容量（4MBYTE）的NORFLASH存储器。

它用来保存用户设置的参数以及连续存储采集到的变压器铁芯及夹件的电流值。

该芯片具有SPI接口，最高通讯速率86 MHz，工作电源2.7~3.6 V，工作温度-40~85℃。

湖南省地方标准《非晶合金铁心通用技术要求》（征求意见稿）编制说明2020年05月《变压器用铁心接地电流在线监测装置通用技术要求》（征求意见稿）编制说明一、工作简况（一）任务来源2020年2月，本项目由湖南省变压器技术标准化委员会委托特变电工衡阳变压器有限公司、湖南省变压器产品质量监督检验中心等单位，向湖南省市场监督管理局提出编制申请。

项目于2020年3月获得湖南省市场监督管理局批准立项。

（二）本标准起草单位和归口单位标准起草单位：特变电工衡阳变压器有限公司、湖南省变压器产品质量监督检验中心。

本标准归口单位：湖南省变压器技术标准化委员会。

（三）标准制订的背景及意义变压器是电力系统的核心部分,变压器铁心的故障发生率直接关系到变压器甚至整个电力系统能否安全可靠运行,为了降低铁芯多点接地故障的发生率,可对变压器铁芯接地电流进行实时监测。

变压器铁心接地电流在线监测装置,能够实现接地电流的实时监测、超出故障电流值时报警、历史电流数据查询以及历史电流最大值保存等功能。

应用本装置可告别以往人为定期巡检的故障排查模式,在很大程度上节省人力物力,提高铁芯接地电流测量的精度,降低变压器铁芯的故障发生率,从而提高电力系统的供电效率，对提高变压器运行的安全可靠性具有十分重要的意义。

行业内铁心接地电流在线监测装置生产的产品性能、尺寸各部相同，无法满足变压器行业对于铁心接地电流在线监测装置的标准化统一技术要求，安装要求及采购要求，编写行业规范，制定统一标准进行规范化，技术指标统一化，使变压器行业组配件更好的发展。

因此，我省迫切需要制定变压器铁心接地电流在线监测装置技术规程，指导省内变压器生产、应用企业，提升技术水平，提高市场竞争力，促进我省变压器技术的发展。

二、工作情况2019年9月，湖南省变压器技术标准委员会通过讨论确定了编写计划，并向湖南省市场监督管理局申请审批同意，2020年2月，参考相关文献资料，遵循国家标准GB/T1.1-2009标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则，经项目组多次讨论修改，于2020年4月上旬前形成标准初稿。

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编号：Q/GDW15-04/ZY 018-2014-10502 变压器铁芯、夹件接地电流测试标准化作业指导书编写：年月日审核：年月日批准：年月日作业负责人：作业日期：年月日时至年月日时宜昌供电公司XXX1 范围本作业指导书适用于宜昌供电公司变电站变压器铁芯、夹件接地电流测试维护工作。

2 引用文件下列标准及技术资料所包含的条文，通过在本作业指导书中引用，而构成为本作业指导书的条文。

本作业指导书出版时，所有版本均为有效。

所有标准及技术资料都会被修订，使用本作业指导书的各方应探讨使用下列标准及技术资料最新版本的可能性。

GB 50150-1991《电气装置安装工程：电气设备交接试验标准》GB 50171-1992《电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范》GB 6450—1986 干式电力变压器GB 1094.1—1996 电力变压器第1 部分：总则DL/T 596-1996《电力设备预防性试验规程》DL/T 969-2005《变电站运行导则》DL/T 393-2010《输变电设备状态检修试验规程》DL/T 573-2010《电力变压器检修导则》DL/T 572-2010《电力变压器运行规程》国家电网生［2005］172号1《110(66)kV～500kV油浸式变压器（电抗器）运行规范》国家电网生[2006]512号《变电站管理规范》Q/GDW 750-2012《智能变电站运行管理规范》Q/GDW 751-2012《变电站智能设备运行维护导则》Q/GDW 1168-2013《输变电设备状态检修试验规程》Q/GDW1799.1-2013《国家电网公司电力安全工作规程（变电部分）》Q/GDW170-2008油浸式变压器（电抗器）状态检修导则Q/GDW 604-2011《35kV油浸式变压器（电抗器）状态检修导则》鄂电司生［2010］70号《变电站运行管理规定》3 修前准备3.1 准备工作安排3.2 作业人员要求3.3 工器具3.4 危险点分析3.5 安全措施3.6人员分工4 流程图5 作业程序及作业标准5.1 开工5.2 检修内容和工艺标准5.3 竣工6 验收7 作业指导书执行情况评估。