試析電力變壓器高壓試驗(yàn)技術(shù)及故障處理

朱凱強(qiáng)

摘 要 電力變壓器種類繁多，但試驗(yàn)方法不盡相同。通過對(duì)變壓器進(jìn)行試驗(yàn)，可以有效發(fā)現(xiàn)變壓器的各類缺陷，防止變壓器帶病運(yùn)行，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。本文主要闡述變壓器高壓試驗(yàn)中需要注意的相關(guān)事項(xiàng)以及遇到異常故障的分析排查方法，為后續(xù)變壓器試驗(yàn)中遇到類似問題提供故障處理的技術(shù)思路，提高試驗(yàn)人員對(duì)電力變壓器高壓試驗(yàn)技術(shù)水平。

關(guān)鍵詞 電力變壓器 高壓試驗(yàn)技術(shù) 故障處理

中圖分類號(hào)：TM41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2021）03-0025-02

電力變壓器作為變電站的核心，一直被稱為變電站的“心臟”，如何對(duì)變壓器進(jìn)行“診斷”，考驗(yàn)著每一位電氣試驗(yàn)人員。在現(xiàn)如今對(duì)電力系統(tǒng)可靠性提出了更高要求的背景下，變壓器就更不能出現(xiàn)任何問題。如何確保變壓器能夠安全可靠運(yùn)行，就需要通過各種試驗(yàn)方法和手段對(duì)變壓器進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，以考核驗(yàn)證變壓器的性能和質(zhì)量。

1 電力變壓器高壓試驗(yàn)技術(shù)的要求

1.1 絕緣電阻、吸收比及極化指數(shù)試驗(yàn)

測試變壓器絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)前，應(yīng)對(duì)被測試?yán)@組充分放電。測試使用5000V電動(dòng)兆歐表，絕緣電阻值不應(yīng)低于出廠試驗(yàn)值的70%，吸收比不應(yīng)低于1.3或極化指數(shù)不低于1.5，當(dāng)絕緣電阻值大于10000MΩ而吸收比和極化指數(shù)達(dá)不到要求時(shí)，可結(jié)合tanδ測量結(jié)果綜合判斷[1]。

1.2 介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ及電容量試驗(yàn)

繞組連同套管的tanδ不大于出廠值的130%，換算到20℃的tanδ值不大于0.5%，且各繞組的tanδ標(biāo)準(zhǔn)相同。電容量的偏差范圍不應(yīng)超過出廠試驗(yàn)值的+10～-5%。測量溫度以頂層油溫為準(zhǔn)，盡量在油溫低于50℃時(shí)測量。當(dāng)測試溫度與出廠試驗(yàn)溫度不同時(shí)，一般可按照下式換算到相同溫度的tanδ進(jìn)行比較：tanδ2=tanδ1×1.3（t2-t1）/10，式中tanδ1 、tanδ2分別為在溫度t1、 t2時(shí)的介質(zhì)損耗角正切。要記錄測試環(huán)境溫度、變壓器上下層油溫、相對(duì)環(huán)境濕度。

1.3 變壓比及聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)試驗(yàn)

檢查變壓器所有分接頭的電壓比，與制造廠銘牌數(shù)據(jù)相比應(yīng)無明顯差別，且應(yīng)符合電壓比的規(guī)律;額定分接電壓比的允許偏差為±0.5%，其它分接電壓比的允許偏差不得超過1%。檢查變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)，應(yīng)與設(shè)計(jì)要求、銘牌及標(biāo)記相符。

1.4 直流電阻測試

隨著變壓器容量增大，尤其是低壓繞組為三角形接線的大型變壓器，繞組的電感量很大、直流充電的時(shí)間很長。變壓器測量繞組的直流電阻值時(shí)，高壓側(cè)可以三相同時(shí)進(jìn)行。測試出的數(shù)據(jù)與出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)值比較，各相直流電阻值換算到相同溫度下的差值也應(yīng)小于2%。測量溫度以頂層溫度為準(zhǔn)，不同溫度下的電阻值的換算公式為R2=R1×（T+t2）/（T+t1），式中R1、R2分別為在溫度t1、t2時(shí)的電阻值，T為電阻溫度換算常數(shù)，銅導(dǎo)線取235。

1.5 工頻耐受電壓試驗(yàn)

電力變壓器等充油設(shè)備在現(xiàn)場安裝后，雖然是真空注油，但油中和油浸紙絕緣中還殘留了少量的空氣和氣泡。在交流試驗(yàn)電壓下，氣泡上的電場強(qiáng)度較高，將產(chǎn)生游離放電或擊穿，容易造成誤判斷。因此充油設(shè)備注油后，必須靜置足夠的時(shí)間，并對(duì)套管、升高座、冷卻裝置和氣體繼電器等部位進(jìn)行放氣，待氣泡消失后才能進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。

2 電力變壓器高壓試驗(yàn)方法

2.1 絕緣電阻、吸收比及極化指數(shù)試驗(yàn)

測量溫度以上層油溫為準(zhǔn)，盡量在油溫低于50℃時(shí)測量。當(dāng)測試溫度與出廠試驗(yàn)溫度不同時(shí)，一般可按照下式換算到相同溫度的絕緣電阻值進(jìn)行比較：R2=R1×1.5（t1-t2）/10，式中R1 、R2分別為在溫度t1、t2時(shí)的絕緣電阻值。吸收比和極化指數(shù)不進(jìn)行溫度換算。要記錄測試環(huán)境溫度、變壓器上下層油溫、相對(duì)環(huán)境濕度。用不低于2500V或5000V的兆歐表測量鐵心和夾件對(duì)地絕緣電阻，試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間為1min，絕緣電阻值不低于500MΩ。

2.2 介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ及電容量試驗(yàn)

變壓器的介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ在試驗(yàn)時(shí)，首先應(yīng)選擇晴朗的天氣和適宜的溫度，儀器的電壓要選擇合適，儀器放置平坦寬闊之處，并可靠接地，高壓引線應(yīng)對(duì)地有足夠的安全距離，非被測繞組短接接地，被試?yán)@組短接接測試儀器，試驗(yàn)電壓為10kV交流電壓，試驗(yàn)接線采用反接線[2]。

2.3 直流電阻測試

測試時(shí)應(yīng)將測試鉗夾可靠，以免引起誤差，儀器可靠接地，對(duì)于有載分接開關(guān)可不斷開，直接切換，更換檔位，測試完畢再放在額定檔，采用單相測量，測試出的數(shù)據(jù)與出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)值比較，各相直流電阻值換算到相同溫度下的差值也應(yīng)小于2%。測試完畢還應(yīng)充分放電，以免影響測量的精度，要記錄測試環(huán)境溫度、變壓器上下層油溫、相對(duì)環(huán)境濕度。

2.4 工頻耐受電壓試驗(yàn)

中性點(diǎn)交流耐壓試驗(yàn)試驗(yàn)電壓為出廠試驗(yàn)電壓值的80%，中性點(diǎn)交流耐壓時(shí)與中性點(diǎn)連接繞組短接加壓，其他繞組及鐵心要可靠接地。低壓繞組交流耐壓試驗(yàn)試驗(yàn)電壓為出廠試驗(yàn)電壓值的80%，低壓繞組交流耐壓時(shí)低壓繞組短接加壓，其他繞組及鐵心要可靠接地。

3 電力變壓器高壓試驗(yàn)技術(shù)的目標(biāo)

在對(duì)電力變壓器進(jìn)行高壓試驗(yàn)前，首先應(yīng)仔細(xì)閱讀變壓器出廠試驗(yàn)報(bào)告，核對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)和參數(shù)，以免試驗(yàn)過程中造成設(shè)備損壞。在正式開展高壓試驗(yàn)期間，應(yīng)先進(jìn)行變壓器的常規(guī)試驗(yàn)項(xiàng)目，對(duì)變壓器的絕緣電阻、直流電阻、變壓比、有載分接開關(guān)等相關(guān)特性試驗(yàn)合格后再進(jìn)行特殊試驗(yàn)項(xiàng)目，以確保變壓器不是因耐壓等試驗(yàn)損壞絕緣。試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)與出廠或上一次試驗(yàn)值比較，若無較大異常才能判定變壓器試驗(yàn)合格。

4 電力變壓器高壓試驗(yàn)技術(shù)的局限性

電力變壓器的高壓試驗(yàn)技術(shù)局限性主要體現(xiàn)在：（1）對(duì)運(yùn)行后的變壓器進(jìn)行高壓試驗(yàn)時(shí)，由于變電站內(nèi)周圍帶電設(shè)備產(chǎn)生的電磁場干擾容易影響試驗(yàn)測試結(jié)果。（2）變壓器吊罩前試驗(yàn)過程中由于套管起吊后油位不正常造成介質(zhì)損耗測試值偏差較大。（3）變壓器頻響法測量繞組變形數(shù)據(jù)時(shí)存在因試驗(yàn)接線位置和測試引線與主變本體距離產(chǎn)生的雜散電容干擾試驗(yàn)數(shù)據(jù)。（4）變壓器局部放電試驗(yàn)時(shí)外部感應(yīng)產(chǎn)生的電暈干擾難以消除導(dǎo)致對(duì)測試結(jié)果產(chǎn)生影響。（5）變壓器在熱油循環(huán)后油內(nèi)異物卡澀在低電場強(qiáng)度區(qū)域，在長時(shí)感應(yīng)耐壓試驗(yàn)中不能激發(fā)異物游離產(chǎn)生局放信號(hào)，造成設(shè)備運(yùn)行安全隱患。

5 電力變壓器在高壓試驗(yàn)中常見的故障以及故障的解決措施

5.1 內(nèi)部聲音異常及解決措施

正常運(yùn)行中的電力變壓器總會(huì)有“嗡嗡”的聲音，這是因?yàn)殡娏髁鬟^變壓器繞組產(chǎn)生的鐵磁諧振效應(yīng)，變壓器鐵心和夾件在電動(dòng)力的作用下與變壓器外殼產(chǎn)生共振，這在運(yùn)行中的變壓器是正常現(xiàn)象。但在運(yùn)行過程中產(chǎn)生尖銳的“啪啪”聲時(shí)，有可能是變壓器內(nèi)部出現(xiàn)異常，需要緊急停止運(yùn)行，進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。首先應(yīng)對(duì)變壓器中的絕緣油進(jìn)行色譜分析，通過“三比值”法分析變壓器內(nèi)部的放電類型。如果判定為高能放電類型則需要對(duì)變壓器進(jìn)行局部放電試驗(yàn)進(jìn)一步分析，當(dāng)然試驗(yàn)前也要對(duì)變壓器進(jìn)行常規(guī)的變壓比、直流電阻、絕緣電阻試驗(yàn)，以判斷是否是變壓器繞組匝間短路或接觸不良導(dǎo)致。

5.2 油位異常及解決措施

運(yùn)行中的變壓器經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生“假油位”現(xiàn)象，該現(xiàn)象表現(xiàn)為油枕觀察窗中油位液位正常，但變壓器內(nèi)實(shí)際油位遠(yuǎn)低于觀察窗油位，該現(xiàn)象極易造成變壓器保護(hù)動(dòng)作。為避免該現(xiàn)象的產(chǎn)生，需要變電站運(yùn)維人員經(jīng)常對(duì)變壓器進(jìn)行仔細(xì)巡視，觀察變壓器外殼是否有漏油的跡象。在進(jìn)行高壓試驗(yàn)之前，應(yīng)對(duì)變壓器進(jìn)行充分的靜置，觀察變壓器呼吸器是否工作正常，油路循環(huán)是否正常，對(duì)變壓器的排氣裝置進(jìn)行充分的放氣，避免變壓器中油內(nèi)充斥氣泡造成試驗(yàn)的異常放電。

5.3 瓦斯保護(hù)異常及解決措施

變壓器瓦斯保護(hù)分為輕瓦斯和重瓦斯保護(hù)，輕瓦斯保護(hù)主要針對(duì)變壓器內(nèi)部過熱或輕微故障，造成變壓器油受熱分解產(chǎn)生氣體接通繼電器節(jié)點(diǎn)，產(chǎn)生告警信號(hào)。重瓦斯保護(hù)是變壓器內(nèi)部產(chǎn)生高能放電后變壓器油受熱快速裂變分解產(chǎn)生氣體沖破油枕中擋板，接通重瓦斯繼電器節(jié)點(diǎn)，產(chǎn)生跳閘信號(hào)。該故障類型還需對(duì)變壓器油進(jìn)行色譜分析，通過“三比值”法測定的結(jié)果結(jié)合變壓器運(yùn)行工況和變壓器所帶負(fù)荷判斷故障類型。

5.4 繞組故障及解決措施

繞組故障主要分為兩種情況，即繞組的橫絕緣和縱絕緣故障，也即是繞組的主絕緣和匝間絕緣故障。該故障可能導(dǎo)致變壓器直接跳閘甚至爆炸。針對(duì)該類型的變壓器故障，通過高壓試驗(yàn)技術(shù)手段只有通過交流耐壓試驗(yàn)及長時(shí)感應(yīng)耐壓試驗(yàn)方法才能考核變壓器的橫縱絕緣水平，當(dāng)然變壓器的出廠雷電沖擊試驗(yàn)和操作波沖擊試驗(yàn)也可以有效發(fā)現(xiàn)該類型的絕緣缺陷。所以加強(qiáng)變壓器設(shè)備的出廠監(jiān)造水平和變壓器制造水平，可以杜絕該類型的缺陷。[3]

6 結(jié)語

綜上所述，在對(duì)電力變壓器進(jìn)行相應(yīng)的高壓試驗(yàn)是保證電力變壓器在電力系統(tǒng)中正常隱性的重要措施。為了確保電力變壓器運(yùn)行期間的安全性與穩(wěn)定性，電力變壓器的高壓試驗(yàn)環(huán)節(jié)必不可少。在試驗(yàn)過程中電力變壓器會(huì)因各種因素出現(xiàn)故障，為了保證整個(gè)高壓試驗(yàn)的有效性與安全性，相關(guān)工作人員在正式開展高壓試驗(yàn)前，需要對(duì)變壓器及接線進(jìn)行全面的檢查，以此有效保證試驗(yàn)結(jié)果的可靠性，進(jìn)一步提高電力變壓器運(yùn)行的安全性和可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 董偉.探析電力變壓器高壓試驗(yàn)技術(shù)及故障處理措施[J].電力設(shè)備管理，2021（01）：180-181.

[2] 吳典校.電力變壓器高壓試驗(yàn)技術(shù)及故障處理方法研究[J].產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新，2019，01（24）：62-63.

[3] 鄭輝.電力變壓器高壓試驗(yàn)技術(shù)及故障處理的分析[J].科技與創(chuàng)新，2018（12）：83-84.