电力变压器预防性试验技术要点

电力变压器预防性试验技术要点

宋娟

中铁五局集团电务城通工程有限责任公司 湖南 长沙 410205

摘要：电力变压器作为电力系统中的关键设备，其稳定性对于整个电力供应链的可靠性至关重要。预防性试验通过对变压器的绝缘电阻、吸收比、直流耐压及泄漏电流和介质损耗角正切值等关键指标进行测量，可以及时发现潜在故障，避免电力系统故障的发生。这些试验不仅能评估变压器的当前运行状态，还能预判其未来的维护需求，从而为变压器的长期稳定运行提供科学依据，通过系统的预防性试验可以大大提高电力变压器的服务寿命和电力系统的运行效率。

关键词：电力变压器；预防性试验；直流耐压；介质损耗角正切值

引言：电力变压器的稳定运行是保障电力系统可靠性的重要基石。随着电力需求的不断增长和电力系统复杂度的逐渐提升，变压器故障对电力供应的影响日益严重。预防性试验作为一种有效的变压器维护手段，其重要性不断被业界所认可。通过对变压器进行综合的电气性能评估，预防性试验旨在及时发现和修复潜在的故障点，避免变压器故障导致的电力中断问题。此外，合理的预防性试验策略还可以延长变压器的使用寿命，提高电力系统的经济性和稳定性。因此，探索电力变压器预防性试验的技术要点，对于提升变压器维护工作的效率和效果具有重要意义。

1电力变压器预防性试验的基本原理和重要性

1.1 试验的基本原理

通过对电力变压器的关键性能指标进行精准测量，早期发现并预防潜在故障的发生，绝缘电阻的测量能揭示变压器绝缘材料的老化程度及潮湿情况，吸收比则反映了绝缘材料吸收和释放电荷的能力，这些都是评估变压器绝缘性能的重要参数。直流耐压及泄漏电流试验进一步考察变压器在高电压状态下的绝缘性能，尤其是局部绝缘缺陷的检测对于防止电力系统意外中断至关重要，介质损耗角正切值试验通过测量绝缘材料在交变电场中的能量损耗，为评估材料老化提供了重要依据。感应耐压试验则模拟变压器在过电压状态下的运行条件，检验其绝缘结构的整体强度。这些试验通过科学的方法和先进的技术手段，综合评估电力变压器的运行安全性和可靠性，是保障电力系统稳定运行的有效手段。

1.2 试验的重要性

预防性试验在电力变压器的维护和管理中占据了不可替代的重要地位，它不仅可以及时发现变压器的潜在故障，避免故障扩散造成更大的经济损失和安全风险，还可以通过定期性能评估有效延长变压器使用寿命，降低系统运行成本。在现代电力系统中变压器作为核心设备，任何故障都可能引起广泛的电力供应中断，对社会和经济活动造成重大影响，因此通过预防性试验来提前识别和修复潜在问题是实现高可靠性电力供应的关键措施，此外，随着电力系统的日益复杂化和智能化，对变压器性能的要求也不断提高，预防性试验提供的综合性能数据为变压器智能化管理和优化运行提供了科学依据。

2电力变压器主要预防性试验项目及技术要点

2.1 绝缘电阻和吸收比试验

绝缘电阻试验利用高压直流电源测量绝缘材料对直流电的阻抗值，该值能够指示出绝缘材料的干燥程度和老化状态，是判断变压器是否适合继续运行的重要依据。吸收比试验即通过比较一分钟与十分钟绝缘电阻测量值的比例，来评估绝缘材料中水分和污染物的含量，高的吸收比值通常表示良好的绝缘状态，而低值可能预示绝缘材料受潮或存在其他形式的污染，这两项试验相结合为变压器维护提供了准确的数据支持，使得维护人员能够根据试验结果，制定出更为精确的维护计划和预防措施，进而有效预防电力变压器因绝缘故障导致的事故，保障电力系统的稳定运行，此外，这些试验数据还能为变压器的寿命评估和更新计划提供科学依据，从而优化资源配置，降低运维成本。表1展示了两项关键的预防性试验项目——绝缘电阻和吸收比，以及对应的测量值、测试电压、测试时间、标准值和评价结果。

表1 电力变压器预防性试验中绝缘电阻和吸收比试验的示例数据

2.2 直流耐压及泄漏电流试验

此试验的目的在于揭示绝缘材料的微小缺陷和老化程度，这对于确保变压器长期安全运行至关重要。在进行试验时关键参数包括试验电压的选择、泄漏电流的测量，以及通过泄漏电流数据对变压器绝缘状态的评估，试验电压的选定基于变压器的额定电压和绝缘等级，通常是额定电压的数倍。例如对于额定电压为10kV的变压器，试验电压可设定为30kV。泄漏电流测量反映了绝缘材料在高电压下的导电性，其大小直接关联于绝缘材料的健康状态，理想情况下，健康的绝缘材料在高电压施加下应显示出极低的泄漏电流值。评估泄漏电流时采用的公式为   ，其中代表泄漏电流，为施加的直流电压，而为绝缘电阻。通过综合分析泄漏电流的大小及其随时间的变化趋势，能够对变压器的绝缘性能给出准确评估。稳定或降低的泄漏电流表明良好的绝缘性能，而增加的泄漏电流则可能预示绝缘老化或损伤。

2.3 介质损耗角正切值试验

介质损耗角正切值（tgδ）试验是评估电力变压器绝缘状态的关键指标之一。tgδ值反映了变压器绝缘材料在交变电场作用下的损耗特性，其大小直接关联到绝缘材料的健康状况。在进行试验时，首先确保变压器处于非运行状态并与系统隔离，以防止试验过程中的任何安全事故。试验过程中应用专用设备测量变压器绕组或绝缘部件的损耗因数。测量数据显示，正常条件下油浸式变压器的绝缘纸tgδ值应低于0.5%，而对于绝缘油，其值通常低于0.1%，异常高的tgδ值通常表明绝缘材料存在潜在的受潮、老化或其他损坏情况，需要进一步的分析和处理。通过对比历史数据和行业标准，可以有效地评估变压器的绝缘状态，从而指导后续的维护和修复工作。此外，结合变压器的运行环境、历史维护记录和其他诊断工具的数据，可以更全面地评估变压器的健康状况。这种科学的评估方法有助于制定针对性的预防性维护计划，有效延长变压器的使用寿命，确保电网的稳定运行。

2.4 感应耐压试验

在感应耐压试验中，目的是模拟实际运行条件下变压器绝缘所承受的电压强度，并验证其绝缘系统的可靠性，该试验通常在变压器的额定频率下进行，测试电压通常设定为变压器名义电压的1.5至2倍。考虑到变压器的设计和使用环境，试验参数必须精确控制以确保数据的准确性和试验的安全性。感应耐压试验中，变压器的高压绕组接受高于额定电压的交流电压，而低压绕组则接地，试验过程中通过特定的仪器监测绕组中的局部放电和绝缘电阻。例如在150kV的变压器进行感应耐压试验时，试验电压可能会设定在225kV到300kV之间，试验时间根据IEC标准通常不少于60秒，具体数据包括局部放电测量值，通常以皮库库仑(pC)为单位，以及绝缘电阻的变化。在无局部放电的情况下理想的局部放电测量值应低于10pC。在试验期间如果局部放电值显著增加，这可能表明绝缘系统存在缺陷。此外，绝缘电阻的变化也被密切监控，以评估绝缘材料的状态和老化程度。例如一个良好状态的变压器在试验前后其绝缘电阻应显示稳定的高值，而且变化不大。通过这些数据的分析可以对变压器的绝缘性能进行全面评估，确保其在高电压运行条件下的稳定和安全。这些测试结果对于预防性维护和早期故障诊断至关重要，有助于延长变压器的使用寿命，确保电网的稳定运行。

2.5 高频响应分析

高频响应分析（Frequency Response Analysis, FRA）是一种通过分析变压器绕组对高频信号的响应来评估其内部结构完整性的试验方法。该方法基于变压器绕组的电气特性随其物理结构而变化的原理，通过测量不同频率下的阻抗特性，可以识别出绕组变形、位移或绝缘损伤等潜在问题。高频响应分析对识别运输、安装过程中的损伤或是运行中因短路和过载导致的绕组结构变化尤为敏感，因而成为变压器预防性维护中的重要补充试验，该试验通过对比变压器当前的高频响应曲线与出厂或历史数据的响应曲线，分析两者之间的差异从而判断变压器内部结构的变化情况。这种方法的优势在于其非侵入性，试验过程不会对变压器造成任何物理损伤且能够在变压器不停电的情况下进行。因此高频响应分析为变压器预防性试验提供了一种快速、准确且安全的检测手段，尤其适用于那些对运行可靠性要求极高的关键变压器的健康状况监测。表2展示了对电力变压器进行的高频响应分析的结果。

表2 高频响应分析结果

3预防性试验在变压器维护中的应用

预防性试验在电力变压器维护中发挥着不可替代的作用，通过定期的检查和测试，可以提前发现潜在的问题从而避免了可能的故障和事故，确保了电网的稳定供电。例如在某次预防性试验中，通过绝缘电阻和吸收比试验发现了一台运行了15年的220kV变压器绝缘老化的问题。试验显示该变压器的绝缘电阻值明显低于标准要求，吸收比也远低于正常范围，这表明变压器的绝缘性能已经大幅下降，存在安全隐患。基于这些试验结果立即对变压器进行了深入的检查和必要的维修，包括更换受损的绝缘材料，并对绕组进行了重新处理，恢复了其绝缘性能。此后该变压器重新投入使用，运行状态良好，避免了潜在的大规模停电事故。这一案例充分证明了预防性试验在电力变压器维护中的重要性，它不仅可以提升设备的可靠性和安全性，还能显著降低因设备故障导致的经济损失，为电力系统的稳定运行提供了有力保障。

结论

电力变压器作为电力系统中的关键设备，其稳定可靠的运行对于保障电力供应的连续性和安全性至关重要。通过本文的探讨我们深入分析了电力变压器预防性试验的技术要点，包括绝缘电阻与吸收比试验、直流耐压及泄漏电流试验、介质损耗角正切值试验以及感应耐压试验等关键项目。这些试验方法不仅能有效评估变压器的绝缘性能、电气强度和运行稳定性，还可以提前发现潜在的缺陷和隐患，从而避免严重的设备故障和电力事故发生。实践案例证明定期进行预防性试验是确保电力变压器长期安全稳定运行的有效手段，通过合理的试验策略和技术分析，能够显著提高电力系统的可靠性，减少意外停电的风险，延长变压器的使用寿命，从而为电力系统的高效运行提供坚实的技术支撑，同时这也为电力行业提供了一种成本效益高、操作简便的维护策略，对于促进电力行业的技术进步和经济效益提升具有重要意义。总之电力变压器的预防性试验是一项综合性的技术工作，它要求试验人员不仅要具备深厚的专业知识和技能，还需要不断地学习新技术、新方法，以适应电力设备技术发展的需要。未来，随着电力系统的持续发展和智能化水平的提高，预防性试验技术也将不断创新，为保障电力系统安全稳定运行提供更加科学、高效的技术支持。

参考文献：

[1]邓小强.预防性试验在电力变压器状态评估中的作用[J].变压器,2007,44(9):29-32.

[2]张占,陈家强,娄东升,等.浅评电力变压器的预防性试验[J].电气试验,2009:14-17.