变压器铁芯接地电流在线监测系统的研制

变压器铁芯接地电流在线监测系统的研制

金海俊解延毅

（云南电网有限责任公司红河供电局云南红河661100）

摘要：变压器正常运行时，其铁芯应有且仅有一点可靠接地，以避免铁芯因悬浮电位放电。通过对变压器铁芯接地电流不间断检测，间接的对变压器铁芯的运行状况进行反映，能及时发现变压器铁芯接地不良或多点接地的情况；故障时，运行中的变压器铁芯接地电流过大，监测系统可以自动通过短信及时告知值班人员，由值班人员进行现场检查，保证变压器铁芯接地电流过大时的处理时效性。

关键词：变压器；接地电流；铁芯

引言

变压器正常运行时，其铁芯应有且仅有一点可靠接地，以避免铁芯因悬浮电位放电。当变压器发生铁芯两点或两点以上同时接地时，铁芯与大地之间将形成电流回路而产生涡流，铁芯接地电流将增大到几安培甚至数十安培，导致铁芯局部过热，铁芯过热又会使绝缘油分解而产生一些特定的故障气体，严重时烧毁铁芯，造成瓦斯保护动作，甚至损坏变压器。目前铁芯多点接地故障检测主要使用钳形电流表进行铁芯接地电流检测，按照规定运行中的变压器铁芯接地电流不能大于0.1A[1]，而变压器铁芯接地电流的检测周期为每年进行一次。该方法最大的缺点是发现故障不及时，存在故障进一步发展、扩大的风险。若在检测空白期内发生故障，将无法及时检测，有可能造成故障扩大。

1变压器铁芯接地电流在线监测的原理

若要实现变压器铁芯接地电流的在线监测，首先应确保采集到的信号具有较高的真实性，并且采集器的安装不能对运行的变压器产生任何影响。而变压器在正常运行时，其铁芯接地电流较小，当发生故障时，接地电流可能变化至数十倍甚至上百倍[2]，因此需要采集器既要满足较高精度，又要具有较宽量程。为了实现在线实时监测，就必须对采集的信号进行传输，大部分变压器本身运行在室外，其运行环境复杂，因此必须要保证信号传输的可靠性。同时，为了让运行人员能及时发现故障，实现自动报警功能，就需要添加报警发信功能。采集到的电流信号若形成曲线，还能较好的展现变压器铁芯接地电流的变化趋势，有利于运行人员判断铁芯的运行状况。

按照上述原理，设计出了一套安全、可靠，能够实现在线监测铁芯接地电流的系统。

2监测系统结构

2.1电流采集器

为了满足信号采集的精度和采集范围，本系统采用的是钳形式高精度泄露电流传感器采集铁芯接地电流，能够采集mA级别电流信号，并且量程范围较大，具有较高的抗干扰能力，其安装不会对变压器的正常运行造成影响。将泄露电流传感器固定安装于变压器铁芯接地扁铁上，并一直保持开机，保证不间断采集变压器铁芯接地电流。

2.2数据转换器

为了保证采集到的电流信号进行实时传输，需要对泄露电流传感器采集到的信号进行处理、转换。数据转换器具有信号放大及数据转换功能，泄露电流传感器采集到的数据传输至数据转换器，经过数据转换器处理后，将信号进行放大，同时转换为数字信号，通过网线传输至数据转换器。

2.3数据处理器

数据处理器布置于变电站主控室，其通过网线接收数据转换器转换后的信号，进行数据处理。将处理后的数据，通过显示器显示当前变压器铁芯的实时接地电流，并可以按照设定的采样周期，将采集到的数据形成曲线，显示变压器铁芯接地电流的变化趋势。通过编程写入变压器铁芯接地电流的阈值100mA，设定当检测到的铁芯接地电流大于阈值时，触发发信至4G通信模块。

2.44G通信模块

4G通信模块与数据处理器的输出端连接，通过数据处理器触发其发信，通过编程写入当接收到数据处理器的触发信号时，便可以发送特定短信到运行值班人员手机端，值班人员接收到信息后，便可以及时到现场进行处理。

2.5电源模块

由于钳形式泄露电流传感器及数据转换器均安装于变压器铁芯接地扁铁处，为了保证其供电，使用的是大容量直流蓄电池，为泄露电流传感器及数据转换器进行供电，同时将电源信息采集到数据转换器进行传输至数据处理器，当电池较低时，也可在数据处理显示器上进行显示，提醒运行值班人员及时更换蓄电池，保证监测系统的稳定运行。

3结语与展望

与现有变压器铁芯接地电流检测方式相比，本套变压器铁芯接地电流在线监测系统结构简单，成本较低，通过对变压器铁芯接地电流不间断检测，间接的对变压器铁芯的运行状况进行反映，能及时发现变压器铁芯接地不良或多点接地的情况；数据处理器处理形成的铁芯接地电流趋势曲线，可以较好地反映变压器铁芯接地电流的变化趋势，可以在趋势扩大之前，开展维护工作，防止变压器铁芯发生接地不良或多点接地；当运行中的变压器铁芯接地电流过大时，可以自动通过短信及时告知值班人员，由值班人员进行现场检查，保证变压器铁芯接地电流过大时的处理时效性。

本套装置通过对变压器铁芯接地电流进行准确、实时监测，能及时了解到铁芯的工作状况或早期故障征兆，使运行人员在故障处于萌芽状态时便能够及早进行处理，从而提高维修质量和效率，做到防患于未然，避免恶性事故的发生，提高了电力设备的安全生产水平，为变电运行提供了一定的安全保障。

参考文献：

[1]《电力设备预防试验规程修订说明》编写组.电力设备预防性试验规程[M].中国电力出版社,1997.

[2]陈刚,律方成,王胜辉,etal.基于无线传输的变压器铁心接地监测系统的设计[J].计算机测量与控制,2008,16(3):309-311.