變電運(yùn)行過程中變壓器電氣試驗(yàn)信息分析

周剛　付鑫

【摘 要】變電運(yùn)行過程中狀態(tài)檢修的基本思想是以設(shè)備當(dāng)前實(shí)際狀況作為根據(jù)，通過一定的監(jiān)測(cè)手段來識(shí)別故障早期的征兆，并且對(duì)故障的部位、故障的嚴(yán)重程度以及故障的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行判斷，來確定各個(gè)設(shè)備的最佳的維修時(shí)間。狀態(tài)檢修是目前需要耗費(fèi)最小、技術(shù)最為先進(jìn)的檢修制度，它為變電設(shè)備的安全、長周期、穩(wěn)定和優(yōu)質(zhì)運(yùn)行提供較為可靠的管理以及技術(shù)保障。

【關(guān)鍵詞】變電運(yùn)行；電氣試驗(yàn)；供電可靠性；絕緣電阻；吸收比；極化指數(shù)

0 引言

電力作為國民工業(yè)的先行官，關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。隨著現(xiàn)代社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，使得電力系統(tǒng)向超大容量、跨區(qū)域和超高壓的方向發(fā)展。但是，隨著電力系統(tǒng)容量的增大和電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，電力設(shè)備故障給人們的生產(chǎn)和現(xiàn)代生活所帶來的影響越來越大，并且對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行也提出了越來越高的要求，而保證電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性以及穩(wěn)定性的一個(gè)有力措施就是在提高電力設(shè)備使用率的同時(shí)保障其正常運(yùn)行。

1 繞組直流電阻分析

電力變壓器繞組的直流電阻的測(cè)量是一項(xiàng)既簡單又非常重要的試驗(yàn)項(xiàng)目，通過測(cè)量繞組的直流電阻，可以有效地檢查出電流回路的連接情況，能夠反映出繞組內(nèi)部的焊接質(zhì)量、繞組斷股、繞組匝間短路、分接開關(guān)接觸不良等情況。一般是通過變壓器電阻的不平衡率參數(shù)來判斷直流電阻是否合格。對(duì)于1.6MVA以上的變壓器呢，各相器的電阻相互間的差別不應(yīng)該大于三相平均值的2%，而無中性點(diǎn)引出的繞組，它們線間的差別不應(yīng)該大于三相平均值的1%，而對(duì)于1.6MVA及其以下的變壓器，繞組直流電阻相間的差別不應(yīng)該大于三相平均值的4%，而線間的差別則不應(yīng)該大于三相平均值的2%，另外，各繞組與以前相同部位測(cè)得的值折算到相同溫度各電阻的變化不應(yīng)該大于2%，三相間電阻值的大小關(guān)系如果與出廠不一致，也應(yīng)該引起注意。

2 絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)分析

絕緣電阻測(cè)試是電氣試驗(yàn)人員最經(jīng)常使用的方法，這種方法操作比較簡單，而且很方便判斷，根據(jù)測(cè)得的設(shè)備一分鐘時(shí)的絕緣電阻的大小以及它的吸收比，能夠檢查出絕緣是否有貫通性的集中缺陷、貫通性的受潮或是整體受潮。

絕緣電阻通常是指施加與絕緣結(jié)構(gòu)上的直流電壓值與流過其中的泄漏電流值的比值。絕緣電阻高的話就說明其絕緣性能良好，如果絕緣電阻有下降的趨勢(shì)，則說明設(shè)備的絕緣已經(jīng)受潮了或者出現(xiàn)了老化或劣化。絕緣電阻值會(huì)隨著環(huán)境溫度的變化而發(fā)生變化，一般規(guī)定將絕緣電阻換算至20度的值，可用式（1）進(jìn)行計(jì)算：

R2=R1×1.5■ （1）

式中：R1表示溫度為t1時(shí)的絕緣電阻值，R2表示溫度為t2時(shí)的絕緣電阻值。

在同一次試驗(yàn)中，該設(shè)備1min時(shí)的絕緣電阻值與15s時(shí)的絕緣電阻值的比值為吸收比，用字母K表示，即：

K=R10 / R15 （2）

1min時(shí)的絕緣電阻值與1 min時(shí)絕緣電阻值之比就叫做極化指數(shù)，用字母P來表示，即：

P=R10 / R1 （3）

預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程要求變壓器的絕緣電阻滿足以下的條件：

（1）絕緣電阻換算到同一溫度值下，與前一次測(cè)試的結(jié)果相比較必須沒有明顯的變化，一般要求不能低于前一次所測(cè)得值的70%。

（2）對(duì)于35kV及其以上的變壓器要測(cè)量吸收比，吸收比在常溫下不能低于1.3；要是吸收比偏低，可以對(duì)極化指數(shù)進(jìn)行測(cè)量，極化指數(shù)不能低于1.5。

（3）當(dāng)絕緣電阻大于10000MΩ的時(shí)侯，吸收比不能低于1.1或者極化指數(shù)不可以低于1.3。

3 泄露電流分析

泄漏電流的測(cè)量和絕緣電阻測(cè)量的原理與作用相似，然而，因?yàn)樾孤╇娏鞯脑囼?yàn)電壓比較高，它的靈敏度以及準(zhǔn)確性都比測(cè)量絕緣電阻要高，所以測(cè)量變壓器的泄漏電流值可以發(fā)現(xiàn)一些尚未完全貫通的集中性缺陷，也能夠反映出其他試驗(yàn)項(xiàng)目所不能反映的電力變壓器的局部缺陷。

泄漏電流值與電力變壓器的溫度以及絕緣結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)，所以在《電力變壓器預(yù)試驗(yàn)規(guī)程》中沒有做出規(guī)定。一般情況下，對(duì)于220kV變壓器而言，泄漏電流的值應(yīng)小于50μA，如果大于50μA而小于80μA，就須引起注意，若是大于80μA，就可以判定為不良的狀態(tài)，另外，當(dāng)年測(cè)量值也不應(yīng)該大于上一年測(cè)量值的50%。

4 繞組介損分析

介質(zhì)損耗角正切值也可以叫做介質(zhì)損耗因數(shù)或簡稱為介損，用tanδ來表示。測(cè)量介損是一項(xiàng)靈敏度比較高的試驗(yàn)項(xiàng)目，通過它可以發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備絕緣整體受潮、劣化變質(zhì)及小體積被試電力設(shè)備貫通和未貫通的局部缺陷等。例如，某臺(tái)變壓器的套管，正常時(shí)介損值為0.5%，但是受潮后介損值為3.5%，兩個(gè)數(shù)據(jù)之間相差了7倍；如果用測(cè)量絕緣電阻的方法來檢測(cè)的話，則會(huì)發(fā)現(xiàn)受潮前后的數(shù)值相差并不大。正是由于測(cè)量介損對(duì)反映一些局部缺陷具有比較高的靈敏度，因此在電工的制造和電力設(shè)備的交接以及預(yù)防性試驗(yàn)中都得到了較為廣泛的應(yīng)用。

通常時(shí)候，介損值tanδ會(huì)伴隨著溫度的升高而有所增大，現(xiàn)場測(cè)量的時(shí)候，溫度是以變壓器的頂層油溫為準(zhǔn)的，因?yàn)槊看卧囼?yàn)時(shí)電力變壓器的溫度都是變化的，所以應(yīng)該將不同溫度下測(cè)得的介損值換算到溫度為加℃時(shí)的介損值。可使用公式（4）計(jì)算：

tanδ2=tanδ1×1.3■ （4）

式中：tanδ1表示溫度為t1時(shí)的tanδ值，tanδ2表示溫度為t2時(shí)的tanδ值。

5 鐵芯絕緣分析

電力變壓器在正常運(yùn)行的時(shí)候是不容許存在鐵芯多點(diǎn)接地的，因?yàn)椋谡＿\(yùn)行的時(shí)候，變壓器繞組的周圍會(huì)出現(xiàn)交變的磁場，在電磁感應(yīng)的作用下，高低壓繞組、低壓繞組與鐵芯以及鐵芯和外殼之間都會(huì)存在著寄生的電容，帶電的繞組會(huì)經(jīng)過寄生電容的禍合作用使鐵芯對(duì)地產(chǎn)生電位。因?yàn)殍F芯和另外的金屬部件與變壓器繞組的距離不一樣，這就會(huì)使得各個(gè)部件之間存在著電位差。一旦兩點(diǎn)間的電位差達(dá)到可以擊穿其間的絕緣的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生火花放電，這種放電是斷斷續(xù)續(xù)的，時(shí)間一久，就會(huì)對(duì)固體的絕緣以及變壓器油產(chǎn)生不良的影響。為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，可以把鐵芯和外殼可靠地連接以使它和外殼呈等電位的狀態(tài)，但是如果鐵芯有兩點(diǎn)或者是多點(diǎn)接地，就可能會(huì)造成不同的接地點(diǎn)在磁場中感應(yīng)出不相等的電位，形成環(huán)流引發(fā)局部過熱從而造成絕緣油分解，另外，還可能會(huì)會(huì)燒壞鐵芯，造成電力變壓器不能正常運(yùn)行。

6 電容型套管介損及電容量分析

高壓套管一般都采用油紙電容型的絕緣結(jié)構(gòu)，這類絕緣結(jié)構(gòu)既經(jīng)濟(jì)又比較實(shí)用。然而，當(dāng)絕緣結(jié)構(gòu)中的紙纖維吸收了水分之后，就會(huì)加強(qiáng)它的導(dǎo)電性能，機(jī)械性能也會(huì)減弱從而造成絕緣破壞。受潮紙纖維中的水分有可能來自絕緣油也有可能來緣于原本就存在的局部受潮的部分，這一類的電力設(shè)備受潮之后，介損tanδ會(huì)有所增加。另外，在變壓器油等這類液體的絕緣材料如果受到了污染之后，極性物質(zhì)會(huì)增加，從而導(dǎo)致介損tanδ也會(huì)上升。同時(shí)，通過電容量的變化也能夠發(fā)現(xiàn)電容型設(shè)備絕緣的損壞，例如如果有一個(gè)或者幾個(gè)電容屏發(fā)生擊穿短路的時(shí)候，電容量就會(huì)明顯的上升。

因此，通過介損tanδ以及電容量能夠有效地體現(xiàn)出絕緣受潮以及其他一些局部的缺陷，尤其是測(cè)量末屏對(duì)地的tanδ，更加能夠幫助發(fā)現(xiàn)缺陷。另外，電容型套管的電容量比較小，很容易遭受到各種各樣的干擾。

7 結(jié)束語

總之，隨著在線監(jiān)測(cè)技術(shù)以及故障診斷技術(shù)的迅速發(fā)展，狀態(tài)檢修已經(jīng)逐漸進(jìn)入了實(shí)用化。它帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，因此在國內(nèi)外的電力行業(yè)都引起了廣泛的重視。在這方面的理論研究以及生產(chǎn)實(shí)踐都在不斷地深入，應(yīng)用的范圍也在不斷擴(kuò)大。目前，狀態(tài)檢修在技術(shù)研究以及實(shí)踐應(yīng)用方面都已經(jīng)取得顯著的成效。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：丁艷]