淺談變壓器的絕緣保護(hù)

【摘要】嚴(yán)格說來，變壓器的絕緣是絕緣材料的耐熱等級，既允許的溫升標(biāo)準(zhǔn)。本文主要對變壓器的絕緣保護(hù)進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】變壓器；絕緣保護(hù)；分析

變壓器的縱絕緣包括匝間絕緣、層間絕緣以及段間絕緣這三個部分。縱絕緣設(shè)計時我們需要考慮的是作用在縱絕緣上的各種電壓及其梯度分布；變壓器的繞組制造的過程中的工藝度；特殊的情況下繞組間的相互影響；縱絕緣對主絕緣的影響，段間油隙大小對散熱的影響等等。我們也要從這幾方面考慮：（1）匝間絕緣。油式變壓器的繞組一般是采用電纜紙包線繞制。因為采用紙作為變壓器繞組的匝絕緣，是因為紙的介電常數(shù)與油相差不大，所以，可以使得電場分布的比較均勻，但是我們也要注意，不能按油隙完全擊穿的數(shù)據(jù)來選擇匝的絕緣厚度，我們還要保留足夠的度才行。（2）層間和段間的絕緣。層間絕緣主要適用于圓筒式繞組。當(dāng)兩層間工作電壓較高的時候，其層間絕緣就一定較厚，這樣既使變壓器繞組輻向尺寸增大，又不利于散熱，使變壓器繞組溫度升高。（3）油式變壓器的縱絕緣結(jié)構(gòu)：三十五千伏及以下變壓器；一百一十千伏以上的變壓器的總絕緣。據(jù)了解，國內(nèi)外的變壓器的絕緣技術(shù)的不斷發(fā)展，對變壓器繞組的段間油道已經(jīng)向六毫米以下不斷延伸了，是變壓器的繞組高度降低，并相應(yīng)的提高了變壓器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

一、測量變壓器的絕緣電阻

測量變壓器繞組絕緣電阻的目的是檢查絕緣狀態(tài)，確定絕緣是否受潮和有無局部缺陷。由于同一設(shè)備在相同的電壓作用下，其絕緣體內(nèi)通過的電流隨時間的衰減快慢與絕緣狀況有關(guān)。干燥良好的絕緣，電流隨時間衰減的幅值較大，也就是絕緣電阻隨時間變化較大，一般60s時測得的絕緣電阻值與15s時所測得的絕緣電阻值之比值，即吸收比均在1.3以上；當(dāng)絕緣受潮或出現(xiàn)缺陷時，電流隨時間衰減緩慢，也就是15s以后絕緣電阻沒有多大變化，此時吸收比接近于1。因此，根據(jù)吸收比的變化，可以判斷絕緣受潮的情況，尤其是對電容量大的高壓設(shè)備，如大型變壓器的絕緣狀況，應(yīng)以吸收比的變化作為判斷的依據(jù)。如果吸收比明顯下降，說明絕緣已受潮或油質(zhì)劣化。變壓器的絕緣強(qiáng)度下降的原因最常見的有以下三種：

（1）變壓器未投入運(yùn)行前，潮氣浸入而使絕緣受潮；變壓器所在場所潮氣過大，濕度過高。

（2）絕緣老化。一些年久失修的變壓器最易出現(xiàn)這種現(xiàn)象。

（3）油質(zhì)劣化。如油的絕緣特性喪失。

若是第一種原因，應(yīng)對變壓器進(jìn)行加熱干燥；若是后兩種原因，應(yīng)對變壓器進(jìn)行檢修和換油。

二、測量變壓器的絕緣電阻和吸收比的方法和注意事項

測量時，首先斷開變壓器所有的連接線，將非被試?yán)@組以及絕緣電阻表的接地極接地，然后驅(qū)動絕緣電阻表的手搖發(fā)電機(jī)，待表針穩(wěn)定在“無窮大”的位置后，用絕緣工具將火線端立即接至被試?yán)@組上，同時記錄時間，并分別讀取15s和60s時的絕緣電阻值。讀書后應(yīng)先斷開火線端的接線，然后停止絕緣電阻表的轉(zhuǎn)動。測得60s時的絕緣電阻R60代表該繞組的絕緣電阻值，而R60與15s時測得的絕緣電阻值R15之比值就是被繞組的吸收比。在測量過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）斷開被測變壓器的電源及對外的一切連線后，應(yīng)先將所要測的變壓器接地放電，尤其對電容量變壓器，更應(yīng)充分放電。

（2）測量前應(yīng)用布擦去套管表面的污垢，以減少對測量的影響。

（3）絕緣電阻表要水平放置，驅(qū)動絕緣電阻表要達(dá)到規(guī)定轉(zhuǎn)速。測量前，先空試絕緣電阻表。在火線端開路時，指針應(yīng)指向“無窮大”，如指示正常后，就可以進(jìn)行測量。如果被試品絕緣表明泄露較大或?qū)χ匾脑O(shè)備進(jìn)行測試，為了避免表面對其測量結(jié)果的影響，應(yīng)加以屏蔽。屏蔽線應(yīng)采用軟銅線，在靠近火線端的絕緣表面上緊纏繞幾圈作為屏蔽。屏蔽線不要靠近地線端，因為絕緣電阻表的屏蔽端是直接從發(fā)電機(jī)的負(fù)極抽出，而L端線也是從負(fù)極先經(jīng)過絕緣電阻表的電流線圈后抽出的，屏蔽線與火線之間電位差很小，如果屏蔽線接近地線，當(dāng)表面泄露較大時，會造成絕緣電阻表的發(fā)電機(jī)過載。

（4）讀取絕緣電阻后，應(yīng)先斷開被試品的火線端，然后停止驅(qū)動絕緣電阻表，以免被變壓器電容在測量時所充的電荷經(jīng)絕緣電阻表的線圈放電而損壞絕緣電阻表。對測量大電容量變壓器時更應(yīng)注意這一點(diǎn)。

（5）測量中要記錄15s和60s時的絕緣電阻值，同時還要記錄測量時的溫度和濕度。

（6）每測量一次絕緣電阻后，應(yīng)將被試品進(jìn)行充分放電，以免影響測量精度。

（7）測量時不可以用手觸摸帶電導(dǎo)體或拆、接絕緣電阻表線，以防止觸電。

三、測量變壓器的絕緣性能時注意的技術(shù)問題

（1）變壓器絕緣要求數(shù)值對同一變壓器內(nèi)的高中低繞組應(yīng)相同。

（2）絕緣電阻值應(yīng)以注油并靜放到規(guī)定時間后的測試值為準(zhǔn)。

（3）用絕緣電阻表測試?yán)@組對地或繞組間的絕緣電阻時，未測試?yán)@組應(yīng)接地，被測繞組在測試前應(yīng)先接地放電2min后再開始測試。

（4）絕緣電阻表測絕緣的時間按手柄開始轉(zhuǎn)動時算起。

（5）對還未加熱的變壓器取其上層油的溫度作為絕緣溫度。

（6）采取加熱措施的變壓器，可以根據(jù)高壓繞組直流電阻算出的平均溫度作為絕緣溫度，對于110kv以下的變壓器加熱時，允許按上層油溫減去15%作為絕緣溫度。

（7）若從油箱下部取出的油樣溫度低于10℃時，須加熱到10℃，并繼續(xù)加熱3h后再進(jìn)行絕緣測試。

（8）使用絕緣電阻表的規(guī)定：電壓為35kv及以下，容量為1800kVA以下的變壓器，用1000-2500V絕緣電阻表測試絕緣電阻；電壓為35kv及以下，容量為1800kVA以上的變壓器，用2500V絕緣電阻表或量程不小于2500MΩ的1000V絕緣電阻表測試絕緣電阻；電壓為110kv及以上的變壓器，用2500V絕緣電阻表測試絕緣電阻。鐵芯夾件絕緣要用1000V絕緣電阻表測試。一般地，額定電壓在1000V以下的繞組，用1000V絕緣電阻表測試；額定電壓在1000V以上繞組，用2500V絕緣電阻表測試。

四、正確選擇修理變壓器用的絕緣材料

絕緣材料的好壞直接影響變壓器絕緣性能的優(yōu)劣，因此，在修理變壓器時，要選用符合性能要求的絕緣材料，選用絕緣材料應(yīng)注意以下4個方面：

1.耐熱性能。應(yīng)按原設(shè)計的絕緣等級來選用絕緣材料，不可以用A級絕緣材料取代B級絕緣材料，否則，將大大縮短變壓器的使用壽命；反之，若用B級絕緣材料代替A級絕緣材料，則得不到充分利用而造成浪費(fèi)。

2.絕緣性能。要注意材料的絕緣性能，電纜紙、電容紙、絕緣紙板的絕緣強(qiáng)度都不相同。其中以電容紙的絕緣強(qiáng)度最高，電纜紙次之。若規(guī)定用電容紙，不得用相等厚度的電纜紙代替；若規(guī)定用兩張1mm厚的紙板，不得用一張厚2mm的紙板代替。這是因為這兩項中前者的絕緣強(qiáng)度高于后者。材料代用的前提是絕緣強(qiáng)度必須相同。

3.力學(xué)性能。絕緣材料一旦失去機(jī)械強(qiáng)度，也就失去了絕緣強(qiáng)度?？紤]到機(jī)械強(qiáng)度，要求層間絕緣紙不得少于兩張。制作絕緣筒一般要用兩張厚1.5mm的紙板。

4.壓縮系數(shù)。紙板吸潮后厚度增加，干燥后厚度減小。修理變壓器時，應(yīng)考慮紙板的增厚和收縮。

參考文獻(xiàn)

[1]賈德軍，唐勇，崔學(xué)剛.電力變壓器的故障判斷與處理[J].技術(shù)與市場，2011（06）.

[2]許華騁.電力變壓器常見故障及診斷技術(shù)[J].科技促進(jìn)發(fā)展（應(yīng)用版），2010（10）.

[3]王磊.鐵路10kV電力變壓器故障分析[J].中國西部科技，2011（20）.