變壓器鐵心多點接地故障危及變壓器安全穩定運行，若處理得當，則經濟效益和社會效益顯著。內蒙古電力科學研究院的研究人員付文光、劉志林，在2020年第10期《電氣技術》雜誌上撰文，針對一臺220kV變壓器（以下簡稱案例變壓器），從鐵心與夾件短接導致的鐵心多點接地故障的發現、定位、臨時限制鐵心多點接地電流、接地故障消除等多方面進行探討分析，提出了一套完整可行的解決方案，並成功實踐。
變壓器鐵心多點接地故障是變壓器最常見的故障之一。由相關資料統計結果和電網內運行狀況可知，該類故障在變壓器總故障中佔到第三位，因此鐵心接地故障的準確分析與處理是變壓器可靠運行的關鍵。
相關文獻故障原因及處理措施：若內外部接地引線連接方式不當，則重新改變引線連接方式；若分接開關接地部件與夾件絕緣距離不足，或有載分接開關上部法蘭與託架絕緣降低，則調整絕緣距離或加強絕緣；若鐵心翹起和夾件與外殼相碰，則通過加墊絕緣處理；若尖端、毛刺和雜質等短接鐵心夾件，則用電容法衝擊消除；不明原因的串接限流電阻作為臨時措施等。
1 變壓器鐵心的接地
變壓器繞組之間、鐵心與繞組之間以及繞組、鐵心、金屬構件與大地之間存在寄生電容。在運行中某一金屬部件失去接地後，其處於不同電位之間，按其阻抗形成分壓，在這一金屬部件上產生對地電位，即懸浮電位。
由於各部件之間的電位不同，所以相互之間形成了電位差，在電位差達到一定程度後就會產生火花放電，這种放電是斷續的，放電後電位相同，放電立即停止，然後再產生電位差發生放電。這種循環反覆的放電危及變壓器絕緣，因此需要將變壓器鐵心一點接地（通過油箱接地），使得鐵心處於零電位保護中。
在變壓器鐵心多點接地後便產生一個或多個電磁迴路，根據接地點位置的不同交鏈磁通有所不同，這導致了該接地迴路內電壓和電流的不同，電流較大會發熱危及變壓器絕緣，需要將多點接地現象用試驗方法加以診斷確認，並採取合理措施消除。
2 案例變壓器現場電氣測試和接地位置分析
2.1 鐵心接地現象的發現
案例變壓器在例行性檢修試驗中出現了鐵心與夾件之間絕緣電阻較低及油色譜個別組分含量增長的現象，其測試結果分別見表1和表2。
從測試數據來看，鐵心與夾件絕緣電阻幾乎為零，應為鐵心夾件出現觸碰，運行中有產生鐵心多點接地故障的可能。油色譜試驗數據與上次測試值比較乙炔含量和總烴含量，雖在合格範圍內，但二者均增長較多，且利用三比值法分析編碼為0、1、2。
由此推斷，變壓器出現了溫度高於700℃的高溫過熱現象，進一步佐證了變壓器存在鐵心多點接地故障。考慮到變壓器油色譜試驗各組分含量變化未超過注意值，結合運行需要，該變壓器停電例行試驗後恢復送電。
鑑於變壓器帶缺陷運行，隨時可能擴大故障範圍，造成嚴重後果，運行單位隨後立即組織相關技術人員制定下一步檢修方案，考慮到暫時無法停電檢修，故先採取現場帶電測試接地迴路的電氣參數和採取臨時限流措施。
2.2 帶電電氣測試和接地位置初判
現場對變壓器鐵心接地電流進行錄波，結果顯示鐵心接地電流I1最大值為18.16A，有效值為8.99A，同時測量了夾件接地電流I2，二者數值一致，這也證實了存在鐵心與夾件導通這一現象。打開接地引下線測量斷開點的開路電壓，其最大值為68V，有效值為33V。變壓器鐵心接地電流波形和變壓器鐵心多點接地開路電壓波形分別如圖1和圖2所示。
根據試驗確定的開路電壓與鐵心接地點對應關係初步判斷，由於實測開路電壓佔該變壓器繞組匝電壓的比例接近14%，所以該接地故障點很可能出現在下鐵軛的底部。
式中：UK為接地點開路電壓；Uz為變壓器繞組匝 電壓。
3 現場採取安裝限流裝置的臨時措施
由於該變壓器運行中無法及時停電查找及消除異常接地點，所以無法採用停電處理的辦法。鑑於鐵心是多點穩定的接地，現場採用在合理位置打開接地引下線串入滑線變阻器的辦法來抑制接地電流，通過該方法將接地電流限制到滿足規程要求的0.1A以下，使變壓器發熱水平下降，有效抑制了油中氣體含量的增長，避免絕緣缺陷使故障擴大而帶來嚴重損失。
通過估算串入電阻的阻值，改變滑線變阻器的檔位，進行了一系列接地電流測試，測試結果見表3。測試表明，串入電阻限流效果理想，最後在當時變壓器穩定負荷下選擇1k的檔位，將電流限制到了33mA。後續將根據負荷變化情況來動態調整滑線變阻器檔位，以達到更理想的限流效果。
4 案例變壓器現場鐵心多點接地缺陷的處理
4.1 試用電容充放電法消除接地點
考慮到處理流程的合理性和高效性，先採取電容充放電法將可能存在的懸浮物在電場作用下形成的導電小橋或尖端毛刺消除。在對鐵心、夾件進行衝擊試驗後，接地現象仍未消除，而且試驗後鐵心與夾件之間的絕緣電阻值降為0，說明此時鐵心與夾件徹底短接，該方法不適用於案例變壓器鐵心多點接地的消除。
4.2 現場吊罩處理
吊罩後，斷開鐵心主級檔中心連接片，逐檔測量鐵心與夾件間的電阻值。根據測試結果判斷，旁柱地屏、夾件連接橫梁、夾件連接側梁、固定螺栓均未與鐵心相碰，測試結果與前文2.2節初判的接地點位置相結合可以確定，鐵心與夾件的短接點大致在鐵心最小檔和夾件之間且位於下鐵軛底部。
在確定鐵心與夾件連接點大致位置後，由於直觀上接觸點還未暴露出來，所以現場利用內窺鏡對變壓器底部最小檔鐵心和夾件進行了重點檢查。經過認真排查發現，B相鐵心下部有一小檔鐵心片存在落片現象，鐵心落片後和夾件連接形成短接故障點。對短接點處理前後分別如圖3和圖4所示。
4.3 故障的排除方法
對故障點進行分析後，故障點在下鐵心位置的小檔鐵心片與夾件之間，現場處理可行。為達到經濟有效的目的，採取了如下消除措施：
1）將小檔落片向上託起，直至恢復到原來位置為止。2）在夾件與鐵心絕緣間增加絕緣紙撐板來提高夾緊力。3）在小檔鐵心與絕緣撐板局部用膠水粘接，使其緊密接觸，不易滑落。處理結束後複測鐵心對地絕緣電阻，該值已恢復到大於出廠值2500M的數值，達到了預期效果。
5 結論
1）變壓器鐵心多點接地故障位置可用開路電壓法進行初判。該方法經過試驗和現場驗證是可行的，為有針對性的檢修工作提供指導。
2）對變壓器鐵心多點接地，可採取安裝限流電阻的方式作為臨時過渡措施，對接地電流抑制效果理想，可有效避免短時無法停電檢修而導致故障範圍擴大。
3）為提高檢修效率，處理變壓器鐵心多點接地故障應採取先易後難的措施，即先不吊罩通過電容衝擊法等方法消除故障，若故障仍未消除，則再安排吊罩檢修。
4）在對變壓器鐵心多點接地故障進行吊罩處理時，若將開路電壓法初判接地位置與吊罩後的各部件絕緣測試相結合，則可縮短故障查找時間，精準定位故障點。
5）從提高變壓器投運後安全經濟運行的角度考慮，應加強變壓器製造環節關鍵工序和電磁、絕緣部件質量的見證監督工作，以保證其整體運行性能良好。