電力變壓器高壓試驗技術及故障處理方法研究

羅恒，李曉梅，孔繼蕾，王韌，王暉，藺鑫

（云南電網有限責任公司臨滄供電局，云南 臨滄 677000）

0 前言

電力變壓器作為電力系統中的重要電氣設備，承擔著電能的傳輸、分配和變換等重要功能，見圖1。為了確保變壓器的安全穩定運行，需要對其進行定期的高壓試驗和故障處理。高壓試驗是保證變壓器電氣性能的重要手段，可以檢測出變壓器內部存在的隱患和缺陷，及時采取措施進行修復和調整，保證其安全可靠運行。同時，隨著電力系統的不斷發展和變化，變壓器的使用環境和工作條件也在不斷變化，變壓器故障問題也日益復雜多樣化。因此，對變壓器的故障處理方法進行研究和總結，具有十分重要的實際意義。本文旨在對電力變壓器的高壓試驗技術及故障處理方法進行研究和探討，通過對變壓器的基本原理和結構特點的介紹，深入分析了高壓試驗的方法和注意事項，總結了常見的變壓器故障類型和處理方法，并介紹了一些新型的變壓器高壓試驗技術和故障處理方法的研究進展。

圖1 電力變壓器

1 電力變壓器基本原理和結構特點

電力變壓器是電力系統中的核心設備之一，它具有將高電壓變為低電壓、或低電壓變為高電壓的功能，同時也能實現電力系統中電能的傳輸和分配。在電力系統中，變壓器的重要性不言而喻，因此掌握變壓器的基本原理和結構特點，對于電力系統的運行和維護都具有非常重要的意義[1-3]。

1.1 變壓器基本原理

變壓器的基本原理是利用電磁感應原理將電源端的電能變成輸出端的電能。根據法拉第電磁感應定律，當變壓器的初級線圈通電時，會在鐵芯中產生一個磁場，這個磁場會感應次級線圈中的電流，從而產生次級電壓。變壓器的變比是指輸出電壓與輸入電壓的比值，變比越大則輸出電壓就越高。變壓器的變比與初級線圈和次級線圈的匝數成正比，即變比= 次級匝數/初級匝數。在實際應用中，變壓器的變比是固定的，一般不能隨意改變，所以設計時需要根據具體的需要進行選擇。

1.2 變壓器結構特點

電力變壓器通常由鐵芯、初級線圈、次級線圈、繞組屏、絕緣結構、冷卻器等部分組成。鐵芯是變壓器中的重要部分，其作用是集中磁力線，防止能量的損失。初級線圈和次級線圈都是由導線繞成的線圈，初級線圈通電產生磁場，而次級線圈則接收磁場并產生電流。繞組屏主要是為了保護繞組和連接線。絕緣結構則是為了保證變壓器在高電壓下能夠安全運行。冷卻器的作用是對變壓器進行散熱，防止變壓器過熱。

2 變壓器高壓試驗技術

2.1 高壓試驗的目的和意義

高壓試驗是指對變壓器進行高電壓測試，其主要目的在于檢驗變壓器的絕緣性能是否符合要求，同時也可以發現和預防變壓器的潛在故障。由于變壓器在電力系統中具有重要的作用，一旦出現故障會對電力系統的安全運行產生極大的影響，因此進行高壓試驗可以有效保障電力系統的安全穩定運行。

2.2 高壓試驗方法和設備

常用的高壓試驗方法包括交流高壓、直流高壓和諧波高壓等。其中，交流高壓試驗是最常用的一種方法，其測試電壓可以高達數百千伏。在進行高壓試驗時，需要使用專門的高壓試驗設備，如高壓發生器、高壓變壓器、高壓絕緣子和高壓電纜等。

2.3 高壓試驗注意事項

在進行高壓試驗時需要注意以下事項：第一，測試前應對變壓器進行詳細的檢查，確保其運行狀態良好，沒有明顯的故障或隱患。第二，測試前應清理變壓器的表面，確保無任何污垢或電介質殘留，以保證測試的準確性和安全性。第三，在進行高壓試驗時，應嚴格遵守相關的安全規定和操作規程，以確保測試過程的安全可靠。第四，在進行高壓試驗時，應注意測試電壓的大小和測試時間的長短，以確保測試過程的有效性和可靠性。第五，在測試結束后，應對變壓器進行詳細的檢查和評估，對測試結果進行分析和處理，并對變壓器的維護和修理進行及時的安排和處理。

3 變壓器故障類型和處理方法

3.1 變壓器故障類型的分類和特點

變壓器故障類型多種多樣，常見的故障類型包括繞組故障、油漏故障、絕緣老化和沉積物堵塞等。根據故障的性質和原因，可以將變壓器故障類型分為以下幾類：1）電氣故障：包括繞組短路、斷路、匝間短路、接觸不良等。2）機械故障：包括軸承故障、機構故障、機械碰撞等。3）絕緣故障：包括絕緣老化、擊穿、漏電等。4）冷卻故障：包括冷卻系統故障、過熱等。

不同類型的故障對變壓器的影響也不同，有些故障會導致變壓器停機，有些故障則會影響變壓器的性能和壽命。因此，在變壓器的運行過程中，必須對各種故障進行及時的檢測和處理，以保證變壓器的正常運行[4-6]。

3.2 常見變壓器故障的處理方法

變壓器作為電力系統中重要的設備，出現故障時需要及時處理，保障電力系統的正常運行。常見的變壓器故障包括：繞組故障、絕緣老化、過載運行、接地故障等。

3.2.1 繞組故障的處理方法

繞組故障是指變壓器中繞組發生的故障，如短路、開路等。如果出現繞組故障，應該及時采取措施進行維修或更換。在維修時，需要根據具體情況選擇不同的維修方式。如對于小規模的繞組故障可以進行現場修復，而對于大規模的故障則需要進行更換。在更換繞組時，應注意選用合適的材料和工藝，保證繞組質量。

3.2.2 絕緣老化的處理方法

絕緣老化是指變壓器中的絕緣材料老化失效，如絕緣油、絕緣紙等。出現絕緣老化需要及時更換變壓器的絕緣材料。在更換時需要選擇合適的材料，按照正確的工藝進行更換。同時，為了延長絕緣材料的使用壽命，應加強變壓器的維護保養，定期檢查和測試絕緣材料的狀態。

3.2.3 過載運行的處理方法

過載運行是指變壓器長時間運行在超過額定負載的狀態下，導致變壓器過熱、絕緣老化等故障。為了避免過載運行引發的故障，應嚴格控制變壓器的運行負載，避免超負荷運行。對于已經出現過載運行導致的故障，需要及時停機檢修，更換損壞的部件，同時加強對變壓器的管理和監測，確保其正常運行。

3.2.4 接地故障的處理方法

接地故障是指變壓器絕緣材料發生破損，導致繞組與地接觸而產生的故障。出現接地故障需要及時采取措施進行維修。在維修過程中，需要先找到故障點，進行絕緣處理或更換損壞部件。為了避免接地故障的發生，應加強對變壓器的維護保養，定期檢查絕緣材料的狀態。

3.3 變壓器維護與檢修

變壓器的正常運行需要定期進行維護和檢修。維護包括油位、油色、油溫等的檢查和調整，以及保護裝置的檢測和校驗；檢修則包括變壓器內部的清潔、絕緣油的更換、絕緣材料的檢查和更換等。以下是變壓器維護和檢修的一些注意事項：油位和油色的檢查：變壓器絕緣油的油位應該保持在油箱中線以上，油色應該清澈透明。如果發現油位偏低或油色變濁，需要及時添加或更換絕緣油。油溫的控制：變壓器絕緣油的溫度應該控制在正常范圍內，避免溫度過高或過低，以免影響變壓器的正常運行。保護裝置的檢測和校驗：變壓器的保護裝置應該定期進行檢測和校驗，確保其能夠及時準確地發現和處理變壓器故障。變壓器內部的清潔：變壓器內部應該保持清潔干燥，避免雜質和水分的積聚，影響變壓器的絕緣性能。絕緣油的更換：變壓器絕緣油的使用壽命有限，一般需要定期更換。更換絕緣油時應該選擇適當的時間和方法，避免對變壓器的影響。絕緣材料的檢查和更換：變壓器的絕緣材料如絕緣紙、絕緣墊等也需要定期檢查和更換，確保其絕緣性能符合要求[7-10]。

維護和檢修對于保證變壓器的正常運行和延長使用壽命非常重要。但是需要注意的是，在進行維護和檢修時需要遵循相應的安全規范和操作規程，避免發生意外事故。同時，還需要根據變壓器的具體情況和工作條件，制定合理的維護和檢修計劃，確保變壓器的安全可靠運行。

4 結束語

本文對電力變壓器高壓試驗技術和故障處理方法進行了研究和分析，探討了變壓器高壓試驗的目的和意義，以及高壓試驗的方法和注意事項。同時，還介紹了變壓器故障類型的分類和特點，以及常見的故障處理方法和變壓器維護與檢修。在未來的工作中，我們可以進一步探索和研究電力變壓器的高壓試驗技術和故障處理方法，結合新的技術和方法，不斷提高變壓器的安全性和可靠性，推動電力系統的發展。