电气试验在变压器故障检测中的应用

电气试验在变压器故障检测中的应用

杨涛

西安航天发动机有限公司  陕西省西安市   710100

摘要：变压器负责在不同电压等级之间转换电能，可以保障电力的有效传输和分配。因此，变压器是当前电力系统中的重要设备之一。为确保其能发挥出高效且稳定的作用，优化对其故障的检测必不可少。随着电力行业的发展，如何利用先进的电气试验技术对变压器进行检测成为相关技术人员探讨的重要内容。由于变压器长时间高负荷工作，经常受到自然环境的影响，其出现故障在所难免。对此，优化电气试验技术对变压器进行故障检测至关重要。本文就对其在故障检测中的应用展开探讨。谨以此为相关技术人员依托电气试验使变压器发挥出平稳及重要作用提供思路。

关键词：电气试验；变压器；故障检测；应用策略

引言

结合电气试验技术的应用现状可知，电气试验是变压器故障诊断的有力工具。技术人员通过对变压器的不同参数进行精准测试，能够评估其内部结构是否存在异常，从而在变压器故障影响不断增大或引发严重后果之前及时发现并采用相应的措施应对这一状况，如进行交流或直流耐压实验、绝缘电阻测试、局部放电评估等多种检测[1]。对此，只有明确变压器故障产生的原因，才能更好地探寻到电气试验在变压器故障检测中的应用策略，以此借助电气试验保障变压器使用质量，为电力系统的优化提供必要支持。

一、变压器故障发生的原因分析

变压器作为电力系统的核心设备，其稳定运行对于确保电力供应的连续性和可靠性至关重要。然而，变压器在其生命周期内难免会遇到各类故障问题，这些问题往往源自多方面的原因。其中，随着变压器使用时间的增长，持续的负荷和环境因素，如温度波动、湿度和化学腐蚀，会逐步破坏绝缘材料，导致其机械强度下降和绝缘性能衰减，进而产生绝缘老化[2]。随着变压器的老化，可能出现局部放电的状况，这常常是制造缺陷或者老化过程中产生的间隙所导致的。值得注意的是，电弧放电产生的能量很高，会逐渐侵蚀绝缘材料，造成绝缘强度进一步下降。尽管这种故障多发生在变压器内部绝缘不良的位置，不会引起大规模损害，但长期对其置之不理，将会严重破坏绝缘结构，这也是影响变压器使用寿命的重要影响因素。结合实际可知，变压器还常常会发生短路现象，该现象一般是部件异常导致的，比如匝间或绕组短路、铁芯短路等。这些部件发生短路与变压器绝缘材料受损、绕组变形息息相关。当变压器发生短路时，会突然出现局部发烫现象，严重时则会导致变压器爆炸，进而引发火灾。当然，变压器故障与外部因素如雷击、动物入侵或者其他设备故障引起的电流冲击具有一定关系，这些都会或多或少地对变压器运行造成破坏。除了上述原因外，技术人员的维护不足与操作不当如判断或控制失误等可能会造成变压器工作超出负荷，进而引发故障。

由此可知，变压器出现故障的原因是多方面的，对上述多个层面进行适当的监测与管理，采取电气试验相关技术保障其正常运行必不可少。

二、电气试验在变压器故障检测中的应用

（一）绝缘强度测试

变压器绝缘强度测试，作为一项至关重要的电气试验程序，它的主要目的是确保变压器在正常工作情况下不会发生绝缘击穿，即绝缘材料能够抵御电气应力而不发生破坏。因此，绝缘强度测试对于保障变压器绝缘体系的完整性极为重要。它能够提供关于变压器绝缘健康状况的直接指标，不仅适用于对现场设备的评估，而且还可以用于预防性维护计划的制订，帮助工程师确定更换零件或是执行修理的优先顺序。如果测试结果显示绝缘强度明显低于制造商给定的阈值或是安全工作界限，这就意味着变压器处于故障风险状态。在这种情况下，相关技术人员则需要立即对其进行更详尽的检查或先停用该设备，以免引起功能失效或更严重的事故，如火灾或爆炸。具体而言，绝缘强度测试通常是将高于设备正常工作电压级别的直流或交流电施加到变压器的绝缘结构上，并使之在一段时间内都保持这个测试电压。通过仔细观察绝缘材料在此期间是否保持稳定，相关技术人员则可以评估其耐压水平。对于新安装或刚被修理过后的变压器，相关人员对其进行绝缘强度测试可以确认其是否适合投入运行；对于已投入服务的变压器，相关人员进行此类测试则可以更好地识别出变压器是否存在的潜在修理需要。

（二）局部放电测量

相关人员进行局部放电测量对维护变压器使用质量发挥着至关重要的作用。局部放电指的是在高电压作用下，绝缘材料内部或其表面产生的小范围电气放电现象，而未直接全面击穿绝缘。这种电气活动虽不会立即导致设备失效，但长期而言可造成严重的绝缘损害，终致设备故障。通过高精度的局部放电测量，相关技术人员能够在变压器出现显著故障之前检测到这些早期的绝缘问题。

在实际操作中，相关技术人员进行局部放电测试往往采用多种传感器和技术来进行。由于放电现象在产生微小电弧的同时，也会生成可听见的或超声频的声波，因此，使用超声波探测器能够捕捉由局部放电引起的声波信号。变压器局部放电信号分析是一种非破坏性测试手段，它不会影响变压器的正常运行。当绝缘材料开始老化或损伤时，局部放电的频率和强度通常会增加。分析人员则可根据这些结果评估绝缘状态，预判可能的故障进展，并规划必要的维修措施。局部放电的位置信息还能够通过时间差异定位方法或相位分辨映像图谱来帮助相关技术人员准确找到绝缘缺陷所在。此外，使用射频感应仪或电磁波探测器可以捕捉到放电过程中产生的高频电磁波。配合先进的信号处理算法，如波形分析，再使用以上设备，相关技术人员则可以将复杂的信号转化为有用的数据，从而识别局部放电的模式和趋势。

总之，局部放电测量具有极高的敏感性，能够在其他类型的电气测试无法检测到问题的情况下识别出潜在的故障。因此，局部放电测量已成为变压器寿命周期评估的核心部分，特别是对于那些处于关键位置、且故障后果可能非常严重的变压器来说，该测量显得尤为重要。

（三）短路和开路测试

为了检测变压器的绕组是否存在电气连接上的问题，短路和开路测试是两种常用的诊断手段。短路测试主要是通过测量变压器次级侧的短路电流来确定绕组的短路阻抗，该值反映了变压器各相绕组匹配的一致性和联系的完整性。而开路测试则涉及测量变压器在无负荷条件下的电流和电压，从而评估其空载损耗和励磁特性。这两种测试可以帮助技术人员发现匝间短路、接触不良或者铁芯问题等，有助于保障变压器稳定运行。

结束语

综上而言，电气试验在变压器故障检测中扮演了极其关键的角色。相关技术人员使用绝缘强度测试、局部放电测量以及短路和开路测试等手段可以及时并准确地识别、定位故障因素及地方，保障变压器使用质量与效果。合理地运用这些技术可以大大降低突发性故障的风险，提升电力系统的稳定性和可靠性，降低维护成本，保证电网的顺畅和用户的安全供电。因此，在日常运维中加强电气试验至关重要。

参考文献：

[1]肖斌.电气试验在变压器故障检测中的应用研究[J].家电维修,2023,(12):36-37+7.

[2]习腾之.电气试验在变压器故障分析中的应用[J].机械工程与自动化,2023,(05):202-203+206.