变压器铁芯接地电流在线监测装置技术规范

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。

供应变压器铁芯接地在线监测系统技术参数额定数据■ 额定交流电压Un 220V ■ 额定频率Fn 50Hz■ 辅助继电器电压Ur 48V通道及监测线路数■ 通道数12路模拟量（6路传输大电流，6路传输小电流）■ 监测铁芯电流数2路（另一路亲置以备用）■ 采集速率24点每波周■ A/D转换精度12位测量精度通过与基准电流的整定及验证实验可得：■ 在范围为0.5A～30A的大电流时，峰峰值相对误差＜0.5%；有效值相对误差：＜0.6%■ 在范围为0.5ma～1A的大电流时，峰峰值相对误差：＜0.6%；有效值相对误差：＜0.2%测量范围测量电流峰峰范围：1m30A～3mA通信接口标准网络接口，可采用光纤或双绞线作为传输介质。

可设定参数■ 本站信息包括本站编号，本站名称及线路数量■ 通道信息包括通道名称，各段编号■ 通道系数各通道的电流比例系数（已通过实验设定，一般不需变动）■ 报警电流上限■ 通讯方式的设定抗电磁干扰性能■ 脉冲干扰试验■ 能承受频率为1MHz及100kHz电压幅值共模2500V，差模1000V的衰减震荡波脉冲干扰试验。

■ 静电放电测试■ 能承受IEC1000-4-2标准Ⅲ级、试验电压6kV的静电放电试验。

■ 辐射电磁场干扰测试■ 能承受IEC1000-4-3标准Ⅲ级、干扰场强10V/m的辐射电磁场干扰试验。

■ 快速瞬变干扰测试■ 能承受IEC1000-4-4标准Ⅲ级的快速瞬变干扰试验。

主机外型尺寸：2200×600×650产品说明使用环境■ 装置具有抗电磁干扰能力，保证电源在标称电压的正负15%、频率的49～51 Hz范围内电压总谐波畸变率不超过8%条件下正常工作；■ 大气压力：80kPa～110kPa（相当海拔高度2km以下）；■ 相对湿度：最湿月的月平均最大相对湿度为90%，同时该月的月平均最低温度为25℃，且表面无疑露。

最高温度为55℃时，平均最大相对湿度不超过50%。

变压器局部放电（特高频法）在线监测装置技术规范1范围本规范规定了变压器局部放电（特高频法）在线监测装置的术语、技术要求、试验项目及要求、检验规则、标志、包装、运输、贮存要求等。

本规范适用于变压器局部放电（特高频法）在线监测装置。

2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T 191 包装储运图示标志GB/T 7261 继电保护和安全自动装置基本试验方法GB/T 6379.1 测量方法与结果的准确度（正确度与精密度）第1部分：总则与定义GB/T 11287 电气继电器量度继电器和保护装置的振动、冲击、碰撞和地震试验GB 2423 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法GB 4208 外壳防护等级（IP代码）GB/T 17626 电磁兼容试验和测量技术DL/T 860 变电站通信网络和系统GB7354 局部放电测量GB/T16927 高电压试验技术3术语和定义下列术语和定义适用于本规范。

3.1特高频法（ultra high frequency(UHF)）指采用特定的传感器检测局部放电在特高频频段（300～1500MHz）所产生电磁波信号的方法。

3.2最小可测放电量在检定环境下针对特定典型的局部放电类型所能检出的最小放电量q min（pC）。

为了得到明确的测量结果，q min的测量幅值至少应为背景幅值的2倍。

4技术要求4.1通用技术要求在线监测装置的通信功能、绝缘性能、电磁兼容性能、环境性能、机械性能要求、外壳防护性能、连续通电性能、可靠性及外观和结构等通用技术要求如下。

4.1.1一致性功能应采用标准可靠的现场工业控制总线或以太网络总线，采用统一的通信协议和数据格式，应具备时间同步功能。

上传数据应遵循DL/T 860通信协议。

在线监测装置传输的数据内容和方式，以及进行数据建模时应遵循的原则见附录A。

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。

变压器运行时铁芯接地电流测量方法下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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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。

变压器铁芯接地电流在线监测系统解决多点接地故障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/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。

 一、变压器铁芯正确接地方式 在变压器正常运行中，带电的绕组及引线与油箱间构成的电场为不均匀电场，铁芯和其他金属构件就处于该电场中。

高压绕组与低压绕组之间、低压绕组与铁芯之间、铁芯与大地(变压器油箱)之间都存在着寄生电容，带电绕组将过寄生电容的耦合作用使铁芯对地产生一定的电位，通常称为悬浮电位。

由于铁芯及其他金属构件所处的位置不同，具有悬浮电位也不同，当两点之间的电位差达到能够击穿其间的绝缘时，便产生火花放电。

这种放电是断续的，放电两点电位相同，但放电立刻停止，然后再产生电位差，再放电。

断续放电的结果使变压器油分解，长期下去，逐渐使变压器固体绝缘。

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。

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℃。