芻議電力變壓器性能測(cè)試及故障診斷

古思平

（廣東先達(dá)電業(yè)股份有限公司，廣東 梅州514011）

1 電力變壓器性能測(cè)試

常規(guī)試驗(yàn)過(guò)程中往往從工況狀態(tài)分析電力變壓器的安全性能和絕緣效果。但電力變壓器運(yùn)行環(huán)境較為復(fù)雜，部分甚至存在超負(fù)荷運(yùn)行或過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，此時(shí)單從工況根本無(wú)法全面掌握變壓器的性能質(zhì)量。高壓試驗(yàn)?zāi)軌蛟诟邏涵h(huán)境基礎(chǔ)上測(cè)定超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)變壓器的各項(xiàng)指標(biāo)，更加直觀反映電力變壓器的使用參數(shù)和性能指標(biāo)，已經(jīng)在其性能測(cè)試中廣泛應(yīng)用。

本次研究過(guò)程中主要通過(guò)高壓試驗(yàn)進(jìn)行電力變壓器性能測(cè)試，利用該試驗(yàn)確定變壓器的工作狀態(tài)、性能情況及運(yùn)行水平。

1.1 基本要求

一般高壓試驗(yàn)主要包括交/直流耐壓試驗(yàn)、局部放電試驗(yàn)、介質(zhì)損耗試驗(yàn)、泄漏電流試驗(yàn)等，操作過(guò)程中應(yīng)根據(jù)電力變壓器指標(biāo)把握好以下幾點(diǎn)。

環(huán)境條件：試驗(yàn)操作過(guò)程中隨著電壓的升高，電力變壓器中雜質(zhì)的活躍性越強(qiáng)，溫度驟升時(shí)往往導(dǎo)致電阻明顯下降，進(jìn)而造成電力變壓器故障。因此，變壓器高壓試驗(yàn)過(guò)程中必須嚴(yán)格控制試驗(yàn)溫度，做好室內(nèi)恒溫控制及試驗(yàn)降溫；試驗(yàn)過(guò)程中必須嚴(yán)格控制相對(duì)濕度在85%以下，避免潮濕環(huán)境引起的閃絡(luò)故障及絕緣性等問(wèn)題。

絕緣處理：試驗(yàn)操作前應(yīng)逐步檢查線路、裝置等的絕緣性能，確定是否存在破損、積塵等情況，避免電力變壓器絕緣性能欠佳導(dǎo)致的電力短路或擊穿；電力變壓器試驗(yàn)操作時(shí)很容易出現(xiàn)由泄漏電流造成的變壓器絕緣事故，影響試驗(yàn)方案的可靠性、穩(wěn)定性。因此，要嚴(yán)格控制電壓的升壓速度，適當(dāng)時(shí)還需要調(diào)整升壓的方法，以提升高壓試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

安全防護(hù)：高壓試驗(yàn)中電流較大，很容易造成意外事故，須在試驗(yàn)區(qū)域中設(shè)置絕緣保護(hù)、隔離防護(hù)等。如設(shè)置警示牌、隔離帶，增加保護(hù)罩等；試驗(yàn)過(guò)程中嚴(yán)格依照各項(xiàng)規(guī)范開(kāi)展，做好線路排查、接地排查等。一旦異常，及時(shí)按要求中斷高壓試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)方案

電力變壓器高壓試驗(yàn)過(guò)程中必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行接線，包括導(dǎo)線、引線、接地線等，形成完整的高壓試驗(yàn)通路。接線完畢后，按要求逐一檢查線路、零部件等情況，確定其性能是否達(dá)標(biāo)、接觸點(diǎn)是否良好、能否正常通電等。確定連線正常后，操作人員應(yīng)嚴(yán)格依照電力變壓器高壓試驗(yàn)規(guī)范，開(kāi)始耐壓試驗(yàn)：

先將耐壓設(shè)備開(kāi)機(jī)預(yù)熱5 min左右，測(cè)試保護(hù)裝置；

將電源開(kāi)關(guān)接通，按下紅色按鈕。此時(shí)，觀察高壓試驗(yàn)線路通電是否正常。若無(wú)問(wèn)題，緩慢順時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)電壓器旋鈕，按照要求勻速升壓。此過(guò)程中升壓操作須保持緩慢、均勻。若存在異響，應(yīng)及時(shí)停止高壓試驗(yàn)，并及時(shí)處理；

升壓過(guò)程中定時(shí)記錄電力變壓器的電壓值、電流值、泄漏電流等，直至達(dá)到最大試驗(yàn)電壓后，再緩慢將電壓調(diào)整為“0”，同時(shí)記錄對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，形成完整試驗(yàn)過(guò)程；

電壓調(diào)整到零位后，斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，給關(guān)鍵裝置放電后，拆卸線路、裝置，試驗(yàn)完畢。

上述過(guò)程中須嚴(yán)格控制大電容裝置連接過(guò)程中可能出現(xiàn)的諧振，增加屏蔽裝置減少其對(duì)變壓器的影響。尤其是給定電壓時(shí)，應(yīng)依照電力變壓器參數(shù)、高壓試驗(yàn)條件等合理選擇，最大限度減少大容量裝置引起的工頻電壓，從根本上提升電力變壓器試驗(yàn)的有效性、準(zhǔn)確性和可靠性。

2 電力變壓器故障分析及處理

2.1 自動(dòng)跳閘故障

電力變壓器性能測(cè)試過(guò)程中容易出現(xiàn)由高壓導(dǎo)致的自動(dòng)跳閘。這類(lèi)故障往往由于變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)問(wèn)題或試驗(yàn)操作不當(dāng)引起，第一，結(jié)構(gòu)缺陷。電力變壓器線路設(shè)置不合理、元件性能不達(dá)標(biāo)、內(nèi)部構(gòu)造不科學(xué)等均會(huì)在高壓狀態(tài)下引起自動(dòng)跳閘。尤其是在內(nèi)部構(gòu)造中，保護(hù)裝置間距、開(kāi)關(guān)裝置位置等，須全面重視。嚴(yán)格依照設(shè)計(jì)規(guī)范檢查電力變壓器結(jié)構(gòu)、性能，根據(jù)自動(dòng)跳閘故障原因重新調(diào)整其結(jié)構(gòu)體系，以保障變壓器本體安全。第二，操作不當(dāng)。電力變壓器高壓試驗(yàn)過(guò)程中存在設(shè)定值錯(cuò)誤、人為操作不當(dāng)?shù)纫鹱詣?dòng)跳閘。操作時(shí)必須準(zhǔn)確分析電力變壓器的各項(xiàng)參數(shù)，嚴(yán)格依照規(guī)范逐一落實(shí)各項(xiàng)試驗(yàn)操作，最大限度減少人為因素對(duì)測(cè)定數(shù)據(jù)的影響，保證電力變壓器性能測(cè)試準(zhǔn)確、有效。

2.2 異常噪音問(wèn)題

電力變壓器性能測(cè)試過(guò)程中一旦出現(xiàn)裝置或變壓器異常聲響，或出現(xiàn)電火花，應(yīng)及時(shí)中止試驗(yàn)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查，其檢查內(nèi)容包括負(fù)載運(yùn)行和直流偏磁。負(fù)載運(yùn)行：高壓試驗(yàn)條件下可以直接觀察電力變壓器負(fù)載情況，此時(shí)變壓器處于超載和勵(lì)磁環(huán)境，內(nèi)部零部件性能缺陷將直接暴露出來(lái)，引起電流不穩(wěn)、頻率波動(dòng)，發(fā)出異響。此時(shí)，應(yīng)根據(jù)異響位置檢查零部件情況，及時(shí)更換。直流偏磁：高壓試驗(yàn)中的電流驟增會(huì)引起變壓器的工作點(diǎn)發(fā)生改變，使原來(lái)磁化曲線工作區(qū)的一部分移至鐵心磁飽和區(qū)。總勵(lì)磁電流變成尖頂波，最終導(dǎo)致變壓器振動(dòng)增大，出現(xiàn)異響。此時(shí)應(yīng)保證平穩(wěn)加壓，增加保護(hù)裝置；電力變壓器內(nèi)部零件問(wèn)題也會(huì)引起直流偏磁造成的振動(dòng)或異響，此時(shí)要根據(jù)噪聲的頻率特征判斷其是否存在硅化片松動(dòng)、內(nèi)部繞組短路等，及時(shí)處理。

2.3 油位異常問(wèn)題

電力變壓器在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程非常容易出現(xiàn)由漏油引起的油位下降和高溫引起的阻塞問(wèn)題，在性能測(cè)試時(shí)應(yīng)先檢查變壓器油位情況，嚴(yán)格控制操作環(huán)節(jié)中的各項(xiàng)溫度，保證油位處于正常指標(biāo)內(nèi)。與此同時(shí)，還要檢查油箱、油管等是否存在開(kāi)裂、堵塞等問(wèn)題。

2.4 絕緣放電問(wèn)題

試驗(yàn)時(shí)可能出現(xiàn)由絕緣缺陷引起的局部放電，若絕緣問(wèn)題嚴(yán)重甚至?xí)鹣嚅g短路。在高壓試驗(yàn)環(huán)節(jié)若出現(xiàn)局部放電，應(yīng)先分析電力變壓器的參數(shù)信息，然后利用局部放電監(jiān)測(cè)裝置測(cè)定放電圖譜和放電數(shù)據(jù)，快速判斷電力變壓器局部放電位置，拆檢后觀察是否為該部分絕緣缺陷導(dǎo)致。

絕緣電阻引起的局部放電應(yīng)直接按照參數(shù)規(guī)格更換相應(yīng)元件；絕緣本體存在問(wèn)題，則需要逐步檢查套管、接線等，逐一調(diào)整、更換和優(yōu)化。

2.5 繞組故障

繞組故障多與電力變壓器線路短路相關(guān)。高壓試驗(yàn)過(guò)程中一旦出現(xiàn)上述問(wèn)題，應(yīng)直接停止試驗(yàn)并現(xiàn)場(chǎng)拆檢，否則很容易引起相間短路造成的電力變壓器損毀。

處理過(guò)程中，操作人員應(yīng)先拆檢電力變壓器，觀察變壓器繞組間線路外套是否存在開(kāi)裂、線路是否存在短接等，查找相間短接區(qū)域。若相間不存在短接，則應(yīng)檢查電力變壓器的接地線，觀察接地線是否出現(xiàn)短接等。確定最終繞組故障原因并處理后，方可重新進(jìn)行電力變壓器性能測(cè)試。