基于变压器故障的电气试验讨论

基于变压器故障的电气试验讨论

邓仲民

邓仲民

（广东茂化建集团有限公司广东茂名525011）

摘要：电力变压器在供电系统有着很重要的作用，然而由于其结构、工艺以及运行维护等多方面的原因，变压器故障在供电系统中频繁发生，大大影响了供电系统的正常运行。因此，加强变压器的定期维护，采取切实有效的措施防止变压器故障的发生，对确保变压器的安全稳定运行有重要的意义。本文主要对变压器故障的电气试验进行讨论。

关键词：变压器；电气试验；故障分析

一、变压器的常见故障

变压器的常见故障主要存在短路故障、放电故障、绝缘故障、局部发热故障、声音异常故障等。以下对其中几项进行分析、探讨：①短路故障。变压器的短路故障一般是发生在变压器的出口电路。若发生短路故障，变压器绕组可能通过额定电流数十倍的短路电流，短路电流会在绕组上产生大量的热及电动力，从而使绕组变形甚至绝缘损坏等。②放电故障。变压器的放电故障主要是分为局部放电以及火花放电和高能量放电三种类型。在变压器正常工作过程中，绝缘层内的气隙、油膜发生放电的现象称为局部放电。火花放电主要是油中掺入了杂质。电弧放电是高能量放电，常出现在绕组匝间层绝缘击穿后。③绝缘故障。电力变压器通常采用矿物油作为绝缘和散热的媒质，采用绝缘纸及纸板来绝缘。在长时间运行中，这些化合物由于受电场，水分、温度、机械力的作用，会逐渐劣化，引起故障，并最终导致变压器寿命的终结。

二、电气试验诊断技术中变压器的故障分析步骤

1、异常判断。①将分析结果的几项主要指标与规程中的注意值作比较。在判断设备是否存在故障时，不能只根据一次结果来判定，而应经过多次分析以后，将分析结果的绝对值与导则的注意值作比较，并结合所有试验数据作综合判断。②了解设备的结构、安装。③为了减少可能引专业硕士学位论文起的误判断，新设备及大修后在投运前，应作一次分析；在投运后的一段时间后，应作多次分析。

2、故障观察。①联系原则，熟悉和掌握变压器内部结构和状态是诊断变压器故障的关键，如变压器内部的绝缘结构、引线走向、绝缘状况、油质情况等；②结构原则，诊断变压器故障，还需了解变压器的外部条件是否构成影响，如是否发生过出口短路、是否发生谐波或过电压等情况；③比较原则，对变压器本身的不同部位之间进行检查比较，如变压器油箱箱体温度分布是否变化均匀，局部温度是否有突变。

3、试验分析。从变压器运行时的声音、油的色谱分析、油位、油温、各项试验数据进行着手分析，尽量在故障前发现缺陷。电气试验是一种能够保证电力变压器安全运行的重要措施，对发现变压器缺陷、诊断变压器故障性质具有决定性的作用，通过对变压器的绝缘性能、电气特性及机械性等，按照标准、规程、规范中的有关规定逐项进行试验和验证，可以及时有效的发现变压器存在的缺陷、诊断变压器故障性质。

三、变压器电气试验的影响因素

1、湿度和温度。温度对试验的影响主要来自变压器的材料对温度的敏感度。由于变压器的材料是绝缘性的，温度越高绝缘性能就越差，导致绝缘电阻阻值降低。其原理如下：①水分溶解。绝缘电阻中存在的水分将伴随着温度的升高而溶解电阻内部物质使其电阻变小。②分子和离子的无规则运动。分子运动在绝缘电阻中也会随着温度的升高而运动加快，电阻极性增大，阻值降低。试验数据的准确性会受到空气的湿度的影响。一般测量的数据是需要经过反复测验，拿出数据同标准数据级历史数据进行对比、比较，若是空气的湿度越大，其测量的结果就会变得越不准确。

2、升压速度。泄漏电流是受潮后通过的电流，泄漏电流的产生是与空气温度、电压、湿度、绝缘子表面的杂质等共同作用的结果。实际上，升压速度对泄漏电流有一定的影响。经过大量的测量研究表明，泄漏电流的实际测量在升压速度的影响下和理论值会有一定的差别，尤其是在大容量的变压器中，这种差别会更加明显。

四、电气试验在故障分析中的应用

1.绝缘油试验。变压器均需要在油箱内充满变压器油，利用其绝缘、测量、散热特点来对铁芯以及绕组组件进行保护，降低空气氧对绝缘材料的影响，提高变压器运行可靠性。高质量的绝缘油通过对内部所有空隙的填充，可以将所存空气全部排出，对各部件与空气之间进行了有效隔绝，因此能够提高变压器整体绝缘性。同时，与空气相比变压器油绝缘强度更高，能够对变压器内部所有部件绝缘性进行强化，保证绕组之间、绕组与铁芯、绕组与箱油盖之间的良好绝缘效果。针对绝缘油进行试验，可从击穿电压、酸值、水溶性酸pH值、含水量、体积电阻率以及界面张力等方面进行，综合各项试验数据，确定所选油质是否达标，严禁劣质油的使用。

2.直流电阻试验。变压器直流电阻测量是变压器试验中既简便又重要的一个试验项目，能有效的检查出绕组内部导线接头的焊接质量、引线与绕组接头的焊接质量、电压分接开关各个分接位置及引线与套管的接触是否良好、并联支路连接是否正确、变压器载流部分有无断路、接触不良以及绕组有无断路现象。试验规程规定预防性试验中，1.6MVA以上变压器，各相绕组电阻相间的差别不应大于三相平均值的2%（警示值），无中性点引出的绕组，线间差别不应大于三相平均值的1%（注意值）；1.6MVA及以下的变压器，相间差别一般不大于三相平均值的4%（警示值），线间差别一般不大于三相平均值的2%（注意值）。

3.绝缘电阻和泄漏电流试验。当直流电压作用于介质上时，通过介质中有传导电流、吸收电流和几何电流等三部分电流。其中几何电流是极短暂的充电电流，加压瞬间很大，然后很快下降到零。传导电流即泄漏电流，它是电导电流，与加压时间无关，表现为恒定的值，它的数值反映着绝缘内部是否受潮、表面脏污或有无局部缺陷。传导电流对应为测量的绝缘电阻值。吸收电流则与测量的绝缘电阻吸收比密切有关。测量变压器绕组绝缘电阻、吸收比（极化指数）、泄漏电流能有效地检查出变压器绝缘整体受潮、部件表面受潮或脏污以及贯穿性的集中缺陷，如绝缘子破裂、引线靠壳等缺陷。

4.短路试验。变压器的短路试验是测量额定电流下的短路损耗和阻抗电压，其电源和测量线路与空载试验一样，所不同的是非电源侧的绕组要人为短路。按照规定，220kV及以上相间偏差≤2%，初值差≤3%；110kV及以下相间偏差≤3%，初值差≤5%。通过变压器短路试验，可以发现的缺陷有：变压器的各结构件（屏蔽、压环和电容环、轭铁梁板等）或油箱壁中由于漏磁通所引起的附加损耗过大和局部过热、油箱箱盖或套管法兰等附件损耗过大和局部过热、带负荷调压的电抗绕组匝间短路、大型电力变压器低压绕组中并联导线间短路或换位错位。通过测量阻抗电压可以发现在运行中变压器出口侧发生短路，变压器内部几何尺寸的改变。

五、小结

总之，对于变压器来讲，其作为电力系统重要组成部分，决定了整个系统运行可靠性与稳定性。为准确掌握其运行状态，除了做好各项基础检查外，还可以利用电气试验来对变压器各部件进行检测，确定是否存在故障，减少运行问题的发生。

参考文献：

[1]严莉，王维建，周东华.变压器故障诊断的油色谱分析方法综述[J].控制工程，2016（06）.

[2]张启清，吕厚余，等.电力变压器故障红外诊断专家系统[J].电网技术，2017（09）.