電氣試驗(yàn)在變壓器故障分析中的應(yīng)用研究

高一晟

（國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司檢修分公司揚(yáng)州運(yùn)維分部， 江蘇 揚(yáng)州 225009）

電氣試驗(yàn)在變壓器故障分析中的應(yīng)用研究

高一晟

（國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司檢修分公司揚(yáng)州運(yùn)維分部， 江蘇 揚(yáng)州 225009）

變壓器為電力系統(tǒng)重要組成部分，如果其運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題，將會(huì)直接對(duì)電力系統(tǒng)共輸電質(zhì)量產(chǎn)生影響，因此一直都是維護(hù)管理的重點(diǎn)。基于變壓器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及運(yùn)行原理，應(yīng)用電氣試驗(yàn)來(lái)獲得變壓器各項(xiàng)數(shù)據(jù)，為準(zhǔn)確掌握其運(yùn)行狀態(tài)提供依據(jù)，對(duì)檢修工作的開(kāi)展具有重要意義。本文對(duì)多種電氣試驗(yàn)在變壓器故障分析中的應(yīng)用技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析。

電氣試驗(yàn)；變壓器；故障分析

變壓器在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障，如果不及時(shí)處理，便會(huì)引發(fā)一連串的運(yùn)行問(wèn)題，不僅會(huì)加大檢修管理難度，同時(shí)還會(huì)加大安全事故發(fā)生的可能性，降低地區(qū)供電可靠性。因此為提高變壓器運(yùn)行穩(wěn)定性與可靠性，必須要建立科學(xué)可行的故障檢修制度，靈活應(yīng)用各種電氣試驗(yàn)，來(lái)確定各種運(yùn)行數(shù)據(jù)，將其作為設(shè)備檢修的依據(jù)，提高故障處理效率。

1 變壓器故障處理分析

1.1 常見(jiàn)故障

變壓器在實(shí)際運(yùn)行中，經(jīng)常會(huì)因?yàn)楦黜?xiàng)因素的影響而產(chǎn)生故障，無(wú)法滿(mǎn)足電力系統(tǒng)運(yùn)行需求。故障發(fā)生后會(huì)導(dǎo)致供電系統(tǒng)電壓失穩(wěn)，個(gè)別電壓數(shù)值非常高，使得部分電氣設(shè)備被燒毀。很多故障發(fā)生在極端天氣情況下，如大風(fēng)、大雨、雷電等，對(duì)變壓器輸電過(guò)程產(chǎn)生威脅，甚至?xí)霈F(xiàn)傳輸不出去的情況。并且，如果變壓器壓力變化幅度過(guò)大，會(huì)造成保險(xiǎn)絲被燒斷，以及燒毀接線(xiàn)柱。變壓器作為電力系統(tǒng)建設(shè)的重要設(shè)備，需要對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全程監(jiān)控，及時(shí)采取措施對(duì)其檢修，將各種隱患扼殺在萌芽中，以免造成嚴(yán)重?fù)p失。

1.2 故障處理必要性

為滿(mǎn)足社會(huì)發(fā)展需求，近年來(lái)我國(guó)電力系統(tǒng)建設(shè)日益完善，各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)備的安裝與維護(hù)重視度也不斷提高，爭(zhēng)取將各項(xiàng)檢修維護(hù)措施落實(shí)到位，從根源上來(lái)消除各類(lèi)隱患。變壓器為電力系統(tǒng)建設(shè)與管理的核心設(shè)備，規(guī)格類(lèi)型在不斷更新，各項(xiàng)功能也更為完善，可以更好的滿(mǎn)足大范圍電網(wǎng)操作模式運(yùn)行需求。變壓器一般安裝與運(yùn)行環(huán)境比較特殊，多處于野外環(huán)境，受外界環(huán)境、氣候、磁場(chǎng)、電場(chǎng)等因素干擾大，經(jīng)常會(huì)因?yàn)闄C(jī)械損傷、化學(xué)腐蝕等原因產(chǎn)生運(yùn)行故障。為有效應(yīng)對(duì)好消除各種運(yùn)行故障，可以采用電氣試驗(yàn)方法，獲得各種參數(shù)和數(shù)據(jù)，確定故障位置以及原因，為檢修處理提供科學(xué)性依據(jù)，進(jìn)一步促使變壓器的可靠運(yùn)行。

2 變壓器故障檢修方法

2.1 故障原因

（1）接觸不良。接觸不良為最為常見(jiàn)的運(yùn)行缺陷，因?yàn)樽儔浩魅魏尾考p壞均會(huì)發(fā)生，例如開(kāi)關(guān)接觸不良、套管接觸不良等。引線(xiàn)與其他部件存在接觸不良問(wèn)題時(shí)，會(huì)對(duì)電流平衡產(chǎn)生影響，導(dǎo)致變壓器運(yùn)行異常，嚴(yán)重的甚至無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)。就運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)分析可得，變壓器分接開(kāi)關(guān)壓接不當(dāng)，無(wú)載分接開(kāi)關(guān)彈簧壓力較小，以及滾輪壓力不均等，均會(huì)造成構(gòu)件接觸不良，有效接觸面積減小而出現(xiàn)運(yùn)行故障。另外，如果設(shè)備接觸部位油污比較多，會(huì)造成電阻增加，運(yùn)行時(shí)造成接觸面燒傷。同時(shí)，對(duì)于有載分接開(kāi)關(guān)，封閉不良有雨水滲入，會(huì)直接造成分接開(kāi)關(guān)短路。并且分解開(kāi)關(guān)在切換過(guò)程中阻抗會(huì)被擊穿或燒斷，電弧不斷增長(zhǎng)，產(chǎn)生運(yùn)行故障的概率也增加。

（2）絕緣性差。造成變壓器絕緣性差的原因較多，例如絕緣件老化、絕緣油質(zhì)量差以及后期檢修不及時(shí)等。為維持變壓器可靠穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)選擇性能良好的絕緣材料，并要定期檢修更換，以免老化降低絕緣效果。絕緣材料老化后，彈性會(huì)降低，并且脆性更高，變壓器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)，會(huì)使其因?yàn)槟Σ帘粨p傷，造成繞組間與匝組間產(chǎn)生短路，而造成變壓器無(wú)法正常運(yùn)行。另外，如果所選絕緣油質(zhì)低劣，與空氣接觸后產(chǎn)生作用，絕緣性降低，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生具有腐蝕性的物質(zhì)，不僅會(huì)增大變壓器運(yùn)行油耗，還容易產(chǎn)生擊穿事故。

2.2 檢修方法

（1）狀態(tài)分析。變壓器運(yùn)行檢修和管理在長(zhǎng)時(shí)間的工作中已經(jīng)積累了眾多經(jīng)驗(yàn)，如果其在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生異常，可以對(duì)比各項(xiàng)條件進(jìn)行判斷，對(duì)故障原因進(jìn)行初步判斷，為下一步檢修工作的開(kāi)展提供依據(jù)。一般可由實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的人員負(fù)責(zé)，對(duì)變壓器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，可選擇幾項(xiàng)指標(biāo)與專(zhuān)業(yè)規(guī)程數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，要求通過(guò)多次比較后判定，然后與試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)合后綜合分析，得到最終結(jié)果。此種檢修方法的執(zhí)行，前提是要掌握變壓器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及運(yùn)行原理，并要以較高的專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平作為支持，但是在一定程度上受人主觀影響較大。

（2）故障觀察。變壓器受各種因素干擾產(chǎn)生運(yùn)行故障后，檢修人員需要根據(jù)表現(xiàn)狀態(tài)，通過(guò)聽(tīng)、聞、摸等方法來(lái)確定故障部位，并可初步判斷故障原因。想要通過(guò)觀察得到可靠有用的故障信息，對(duì)檢修人員的專(zhuān)業(yè)技能水平要求比較高，要求其能夠熟練掌握變壓器結(jié)構(gòu)特征以及運(yùn)行原理，包括內(nèi)部絕緣結(jié)構(gòu)、絕緣狀況、引線(xiàn)走向以及油質(zhì)等標(biāo)準(zhǔn)要求，通過(guò)觀察后得到初步判斷。變壓器運(yùn)行故障類(lèi)型較多，在對(duì)其進(jìn)行診斷時(shí)，應(yīng)了解外部因素是否會(huì)對(duì)內(nèi)部構(gòu)件產(chǎn)生影響，例如是否發(fā)生過(guò)出口短路、諧波以及過(guò)電壓等情況，并對(duì)以往檢修維護(hù)記錄數(shù)據(jù)作為依據(jù)，對(duì)變壓器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合分析判斷。另外，對(duì)比變壓器實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)與專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，做好各部位檢查比較，例如油箱體溫度分布變化是否均勻，以及局部溫度是否存在突變情況。

（3）試驗(yàn)分析。利用電氣試驗(yàn)方法來(lái)對(duì)變壓器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行確定，是故障檢修分析的重要措施之一。一般可以就變壓器運(yùn)行聲音、油位、油溫等方面進(jìn)行試驗(yàn)，將試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)作為分析依據(jù)，實(shí)時(shí)掌握變壓器運(yùn)行狀態(tài)，爭(zhēng)取在故障發(fā)生前確定缺陷部位與類(lèi)型，然后采取有效措施處理，將故障扼殺在萌芽中。通過(guò)電氣試驗(yàn)來(lái)對(duì)變壓器運(yùn)行缺陷極性檢查，并完成故障性質(zhì)診斷，對(duì)提高變壓器運(yùn)行可靠性與穩(wěn)定性具有重要意義。常見(jiàn)的電氣試驗(yàn)如絕緣油試驗(yàn)、直流電阻試驗(yàn)、絕緣電阻與泄露電流試驗(yàn)、短路試驗(yàn)等，按照專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)程，對(duì)變壓器進(jìn)行逐項(xiàng)檢查，來(lái)為其絕緣性能、機(jī)械性能以及電氣特性等方面的分析提供依據(jù)，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到變壓器故障分析中，并且取得了良好的應(yīng)用效果。

3 電氣試驗(yàn)在變壓器故障檢修中的影響

3.1 絕緣油試驗(yàn)

為保證所選絕緣油可以滿(mǎn)足變壓器運(yùn)行需求，需要對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，確定其性能達(dá)標(biāo)。變壓器均需要在油箱內(nèi)充滿(mǎn)變壓器油，利用其絕緣、測(cè)量、散熱特點(diǎn)來(lái)對(duì)鐵芯以及繞組組件進(jìn)行保護(hù)，降低空氣氧對(duì)絕緣材料的影響，提高變壓器運(yùn)行可靠性。高質(zhì)量的絕緣油通過(guò)對(duì)內(nèi)部所有空隙的填充，可以將所存空氣全部排出，對(duì)各部件與空氣之間進(jìn)行了有效隔絕，因此能夠提高變壓器整體絕緣性。同時(shí)，與空氣相比變壓器油絕緣強(qiáng)度更高，能夠?qū)ψ儔浩鲀?nèi)部所有部件絕緣性進(jìn)行強(qiáng)化，保證繞組之間、繞組與鐵芯、繞組與箱油蓋之間的良好絕緣效果。針對(duì)絕緣油進(jìn)行試驗(yàn)，可從擊穿電壓、酸值、水溶性酸pH值、含水量、體積電阻率以及界面張力等方面進(jìn)行，綜合各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定所選油質(zhì)是否達(dá)標(biāo)，嚴(yán)禁劣質(zhì)油的使用。

3.2 直流電阻試驗(yàn)

進(jìn)行直流電阻試驗(yàn)時(shí)，需要嚴(yán)格按照專(zhuān)業(yè)規(guī)范將測(cè)試儀測(cè)量線(xiàn)與變壓器繞組出線(xiàn)端子進(jìn)行可靠連接，然后對(duì)高壓側(cè)線(xiàn)各檔以及低壓側(cè)線(xiàn)組的直流電阻進(jìn)行測(cè)量，包括所有分接位置，正確讀取測(cè)量值并登記。同時(shí)，為保證試驗(yàn)結(jié)果的可靠性，還需要對(duì)測(cè)量環(huán)境溫度、操作條件等內(nèi)容進(jìn)行如實(shí)記錄。并且，完成所有測(cè)量工作后，還應(yīng)先進(jìn)行放電處理，然后將連接的測(cè)量線(xiàn)全部拆除，關(guān)閉測(cè)量?jī)x器電源放置規(guī)定位置。通過(guò)試驗(yàn)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)，代表了變壓器的導(dǎo)電性，可在一定程度上反映出變壓器內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)、導(dǎo)線(xiàn)接頭以及各開(kāi)關(guān)接頭的接觸性，對(duì)比后可判斷存在的問(wèn)題。整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程操作簡(jiǎn)單，但是可以得到可靠的數(shù)據(jù)，可以確定變壓器內(nèi)各繞組是否存在短路或斷路問(wèn)題。

3.3 短路試驗(yàn)

對(duì)變壓器進(jìn)行短路試驗(yàn)，需要對(duì)額定電流下的短路損耗以及阻抗電壓進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，控制電源和測(cè)量線(xiàn)路與空載試驗(yàn)條件相同，然后選擇人為短路作為非電源側(cè)繞組。就專(zhuān)業(yè)規(guī)范要求，大于220kV的相間偏差不得超過(guò)2%，初值差不得超過(guò)3%；小于110kV的相間偏差應(yīng)不得超過(guò)3%，初值差不得超過(guò)5%。對(duì)變壓器進(jìn)行短路試驗(yàn)，可確定各部件以及油箱壁因漏磁造成的局部過(guò)熱或者附加損耗過(guò)大問(wèn)題，以及帶負(fù)荷調(diào)壓電抗繞組匝間短路和套管法蘭等附件損耗過(guò)大、局部過(guò)熱等問(wèn)題，為后續(xù)檢修工作的開(kāi)展提供依據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于變壓器來(lái)講，其作為電力系統(tǒng)重要組成部分，決定了整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性與穩(wěn)定性，為準(zhǔn)確掌握其運(yùn)行狀態(tài)，除了做好各項(xiàng)基礎(chǔ)檢查外，還可以利用電氣試驗(yàn)來(lái)對(duì)變壓器各部件進(jìn)行檢測(cè)，確定是否存在故障，保證及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理存在的隱患，減少運(yùn)行問(wèn)題的發(fā)生。

[1]秦赫彬．電氣試驗(yàn)在變壓器故障分析中的研究[J]．智能城市,2016,(11):257．

[2]李洋,李朋,田新,曹書(shū)強(qiáng)．電氣試驗(yàn)在變壓器故障分析的應(yīng)用 [J]．通訊世界,2016,(13):151-152．

[3]龍光權(quán)．電氣試驗(yàn)在變壓器故障分析中的應(yīng)用[J]．通訊世界,2016,(02):268-269．

[4]顏芳．變壓器故障定位中的色譜分析結(jié)合電氣試驗(yàn)法應(yīng)用[J]．經(jīng)營(yíng)管理者,2013,(31):396．

[5]陳彬．110kV變壓器匝間短路故障電氣試驗(yàn)分析[J]．科技與企業(yè),2013,(21):343-344．

[6]寫(xiě)乾龍．變壓器故障定位中電氣試驗(yàn)法結(jié)合色譜分析的應(yīng)用[J]．黑龍江科技信息,2012,(31):25．

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