變壓器絕緣試驗內(nèi)容分析

【摘要】高壓變壓器在運行時長期承受一定負荷的工作電壓，同時受到自然界的電壓沖擊，變壓器絕緣故障可能會導(dǎo)致漏電、停電甚至爆炸。對變壓器進行絕緣試驗以考核該設(shè)備能否長期有效使用非常關(guān)鍵。本文就高壓變壓器的試驗相關(guān)內(nèi)容進行闡述，分析幾項主要的試驗內(nèi)容，以此了解和掌握變壓器的絕緣試驗內(nèi)容、方法和相關(guān)注意問題。

【關(guān)鍵詞】變壓器;絕緣試驗;安全保障

我國電力工業(yè)發(fā)展至今在技術(shù)上已經(jīng)相當(dāng)成熟，變壓器作為電氣設(shè)備的關(guān)鍵設(shè)備，其性能的穩(wěn)定與可靠至關(guān)重要。變壓器在運行中常見的也是破壞性最大的問題就是絕緣受損，因此通過一系列絕緣試驗可以及時發(fā)現(xiàn)問題，最大程度地保證合格的變壓器投入運行，并能夠長期安全有效工作，同時不受一定程度的過電壓或者過電流的沖擊和影響，有較長的使用壽命。

一、絕緣試驗依據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)

變壓器從生產(chǎn)到交付使用要經(jīng)過許多試驗，其中交接試驗和預(yù)防性試驗是常規(guī)試驗。變壓器在投入運行后，絕緣問題是常見的多發(fā)問題，常引起各種事故，造成經(jīng)濟浪費。絕緣是將帶電體與外界隔離開，但它也具有一定的導(dǎo)電性，雖然極其微小，在給絕緣施加直流電壓時，會產(chǎn)生電流。變壓器的絕緣主要包括內(nèi)絕緣和外絕緣，其中內(nèi)絕緣包括繞組的主絕緣（相間及相地絕緣）和縱絕緣（匝間絕緣），外絕緣主要指套管的空氣絕緣。

目前，檢驗變壓器絕緣合格與否的試驗標(biāo)準(zhǔn)主要是國家標(biāo)準(zhǔn)《電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)》GB50150-06及《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》DL/T596-1996。其中，有關(guān)變壓器的試驗包括關(guān)于繞組和套管的直流電阻、絕緣電阻與交流耐壓試驗及各種耐沖擊試驗等。這兩項標(biāo)準(zhǔn)是整個電氣設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)及電網(wǎng)公司使用變壓器都要遵循基本依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)。

二、絕緣試驗內(nèi)容

1.繞組直流電阻試驗。該項試驗?zāi)軝z測繞組縱絕緣情況，且檢測比較具體，比如繞組材料的優(yōu)劣、繞組導(dǎo)線間及引線間焊接的結(jié)合度，繞組匝間有無短路或內(nèi)部斷股，引線與套管連接是否緊密，接觸有無不良等缺點。測量方法多采用電橋法，測量時繞組溫度與外界溫度差要小于3℃，繞組溫度取頂層油溫。三相變壓器要對每一相繞組的直流電阻進行檢驗，查看三相繞組直流電阻是否平衡，同時測量時將非測試繞組接地，減少誤差。有分接繞組也要測量各分接直流電阻。實踐中，各相繞組間的阻值以及與他次試驗相比會有細微差別，差別率應(yīng)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2.絕緣電阻試驗。絕緣電阻試驗是一種非破壞性的試驗。測量時采用固定輸出電壓的方式，測試應(yīng)當(dāng)不間斷完成，如有中斷則應(yīng)重新測量。因絕緣電阻值與絕緣材料、體積有關(guān)，在不同時刻也會有微差，所以還要測試吸收比和極化指數(shù)，以判斷高壓電力變壓器與其他機電設(shè)備絕緣體之間的磨損程度，發(fā)現(xiàn)諸如貫穿性短路、引線接殼、瓷套裂隙等絕緣性能的問題。與他次實驗進行比較時，應(yīng)將絕緣電阻的溫度統(tǒng)一換算，但吸收比和極化指數(shù)不用換算。

3.介質(zhì)損耗因數(shù)試驗。測量介質(zhì)損耗因數(shù)正切值是國家試驗標(biāo)準(zhǔn)里明確規(guī)定要進行試驗檢測的內(nèi)容之一。該項試驗與試驗電壓及試品尺寸無關(guān)，能檢驗出變壓器絕緣是否受潮，內(nèi)部是否有氣泡，繞組有無油污以及小體積設(shè)備的貫通情況等問題。使用儀器主要是數(shù)字式交流電橋和介質(zhì)測量專用儀器，測量部位與絕緣電阻和泄漏電流相同。試驗過程中最好分時加壓，記錄不同電壓下介質(zhì)損耗因數(shù)正切值的變化。該項試驗受電源頻率、變壓器油溫及套管影響較大，因此，試驗電源頻率偏差應(yīng)小于5%，對變壓器油及套管進行單獨測量。

4.泄漏電流試驗。測試泄漏電流采用的試驗電壓較高，讀取1分鐘的數(shù)值即可。該試驗對繞組和套管的缺陷比較敏感，測量結(jié)果相比測絕緣電阻要更準(zhǔn)確。同時試驗時采用微安表，可隨時觀察絕緣狀況，比兆歐表的測量要合理。通過測量泄漏電流能使尚未貫通的集中性缺陷暴露出來，也可以分析絕緣問題部位，比如瓷套管或者支架有無裂紋。

5.外施交流耐壓試驗。外施交流耐壓試驗主要檢驗變壓器的主絕緣問題，如繞組受污、受潮、松動，引線距離不夠及繞組出現(xiàn)裂隙等等。試驗時變壓器鐵芯及外殼接地，繞組端子接火線，非被試繞組的端子接地。試驗電壓用電容分壓器測量，電壓達到標(biāo)準(zhǔn)后穩(wěn)定維持60s，并迅速降到三分之一的試驗電壓，再切斷電源。此項試驗要在絕緣電阻、吸收比、泄漏電流和介質(zhì)損耗等項目試驗合格后進行。

6.空載損耗和空載電流試驗?？蛰d損耗和空載電流試驗?zāi)軝z測鐵芯磁路中的局部或者整體缺陷，比如鐵芯短路、接縫過大、鐵芯材料及厚度缺陷及繞組匝間短路等。根據(jù)高壓絕緣試驗前后測量的空載損耗比較，來判斷繞組是否存在匝間短路問題。該項試驗利用同步發(fā)電機，從低電壓繞組施加額定電壓，其他繞組開路，如果繞組帶有分接，則開關(guān)處于主分接位置。

7.雷電沖擊試驗。雷電沖擊試驗是為確保變壓器能夠承受相當(dāng)程度的大氣過電壓，具有足夠的沖擊絕緣強度而進行的。該試驗的電壓由沖擊電壓發(fā)生器產(chǎn)生，如果需要的電壓要求高，應(yīng)該選擇多級沖擊電壓發(fā)生器，試驗沖擊波應(yīng)該是標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊全波。實踐中變壓器內(nèi)部或外部裝了限制傳遞瞬變過電壓用的非線性元件或避雷器，再加上繞組電感小，這種標(biāo)準(zhǔn)的波形難以達到，可以允許試驗結(jié)果有一定的偏差。

8.操作過電壓。操作過電壓是對變壓器進行耐受操作過電壓的能力的檢測，可以查看出許多線路問題，比如線路合閘和重合閘、開斷容性電流等等。試驗時將沖擊電壓發(fā)生器連接到被測試的高壓繞組的一個線端上，再通過感應(yīng)將試驗電壓傳導(dǎo)到被試繞組上;同時非在試繞組接地但不能短路。試驗電壓為負極性，以減小試驗電路中出現(xiàn)外部閃絡(luò)。與雷電沖擊試驗相比，操作沖擊試驗波前時間和波形持續(xù)時間較長，沖擊電壓可以持續(xù)到鐵芯達到飽和及變壓器的勵磁阻抗有明顯的降低為止。為使變壓器有足夠的阻抗，要使其處于空載狀態(tài)下。最后通過觀察波形有沒有顯示電壓突然下降來判斷變壓器的合格與否。

三、注意問題

變壓器絕緣試驗涉及的內(nèi)容多，使用儀器也多，加之電壓高低不同，接線眾多，在試驗中存在許多安全隱患。因此在試驗中要加強安全管理。首先，測試時避免電壓不穩(wěn)定，待電流穩(wěn)定時才能讀取儀表數(shù)據(jù)，避免損傷儀表;測試之后要充分放電，以免存余電流觸及測試人員。其次，試驗環(huán)境要排除熱、濕、電、磁的干擾，各種接線要準(zhǔn)確，并避免人為讀取數(shù)值的誤差。再次，測試結(jié)束要關(guān)閉電源，保存好測試儀器，理清各種引線。最后，各次試驗結(jié)果要有記錄，作為日后各項試驗結(jié)論分析的依據(jù)。

結(jié)語

為保障電力系統(tǒng)的正常運行，選擇及使用絕緣性能優(yōu)良的變壓器至關(guān)重要。充分研究變壓器絕緣的各項試驗內(nèi)容、方法及注意問題可以有助于判斷變壓器的絕緣效果，有助于判斷該電氣設(shè)備能否調(diào)入使用，并保證一定時間的使用壽命，安全運行就是經(jīng)濟運行。

參考文獻

[1]解彬.試論高壓電氣設(shè)備絕緣試驗的新技術(shù)[J].科技與企業(yè)，2013（24）

[2]齊陽.淺談電力設(shè)備高壓試驗及絕緣技術(shù)的應(yīng)用[J].中國科技博覽，2013（32）

[3]周浩，余虹云，余宇紅.高電壓技術(shù)[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，2007

作者簡介

蔣再新（1982—），男，黑龍江大慶人，碩士，工程師，研究方向：電氣試驗.