電氣試驗(yàn)在變壓器故障分析中的應(yīng)用研究

高一晟

（國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司檢修分公司揚(yáng)州運(yùn)維分部， 江蘇 揚(yáng)州 225009）

電氣試驗(yàn)在變壓器故障分析中的應(yīng)用研究

高一晟

（國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司檢修分公司揚(yáng)州運(yùn)維分部， 江蘇 揚(yáng)州 225009）

變壓器為電力系統(tǒng)重要組成部分，如果其運(yùn)行出現(xiàn)問題，將會(huì)直接對(duì)電力系統(tǒng)共輸電質(zhì)量產(chǎn)生影響，因此一直都是維護(hù)管理的重點(diǎn)?；谧儔浩鹘Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及運(yùn)行原理，應(yīng)用電氣試驗(yàn)來獲得變壓器各項(xiàng)數(shù)據(jù)，為準(zhǔn)確掌握其運(yùn)行狀態(tài)提供依據(jù)，對(duì)檢修工作的開展具有重要意義。本文對(duì)多種電氣試驗(yàn)在變壓器故障分析中的應(yīng)用技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析。

電氣試驗(yàn)；變壓器；故障分析

變壓器在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障，如果不及時(shí)處理，便會(huì)引發(fā)一連串的運(yùn)行問題，不僅會(huì)加大檢修管理難度，同時(shí)還會(huì)加大安全事故發(fā)生的可能性，降低地區(qū)供電可靠性。因此為提高變壓器運(yùn)行穩(wěn)定性與可靠性，必須要建立科學(xué)可行的故障檢修制度，靈活應(yīng)用各種電氣試驗(yàn)，來確定各種運(yùn)行數(shù)據(jù)，將其作為設(shè)備檢修的依據(jù)，提高故障處理效率。

1 變壓器故障處理分析

1.1 常見故障

變壓器在實(shí)際運(yùn)行中，經(jīng)常會(huì)因?yàn)楦黜?xiàng)因素的影響而產(chǎn)生故障，無法滿足電力系統(tǒng)運(yùn)行需求。故障發(fā)生后會(huì)導(dǎo)致供電系統(tǒng)電壓失穩(wěn)，個(gè)別電壓數(shù)值非常高，使得部分電氣設(shè)備被燒毀。很多故障發(fā)生在極端天氣情況下，如大風(fēng)、大雨、雷電等，對(duì)變壓器輸電過程產(chǎn)生威脅，甚至?xí)霈F(xiàn)傳輸不出去的情況。并且，如果變壓器壓力變化幅度過大，會(huì)造成保險(xiǎn)絲被燒斷，以及燒毀接線柱。變壓器作為電力系統(tǒng)建設(shè)的重要設(shè)備，需要對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全程監(jiān)控，及時(shí)采取措施對(duì)其檢修，將各種隱患扼殺在萌芽中，以免造成嚴(yán)重?fù)p失。

1.2 故障處理必要性

為滿足社會(huì)發(fā)展需求，近年來我國(guó)電力系統(tǒng)建設(shè)日益完善，各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)備的安裝與維護(hù)重視度也不斷提高，爭(zhēng)取將各項(xiàng)檢修維護(hù)措施落實(shí)到位，從根源上來消除各類隱患。變壓器為電力系統(tǒng)建設(shè)與管理的核心設(shè)備，規(guī)格類型在不斷更新，各項(xiàng)功能也更為完善，可以更好的滿足大范圍電網(wǎng)操作模式運(yùn)行需求。變壓器一般安裝與運(yùn)行環(huán)境比較特殊，多處于野外環(huán)境，受外界環(huán)境、氣候、磁場(chǎng)、電場(chǎng)等因素干擾大，經(jīng)常會(huì)因?yàn)闄C(jī)械損傷、化學(xué)腐蝕等原因產(chǎn)生運(yùn)行故障。為有效應(yīng)對(duì)好消除各種運(yùn)行故障，可以采用電氣試驗(yàn)方法，獲得各種參數(shù)和數(shù)據(jù)，確定故障位置以及原因，為檢修處理提供科學(xué)性依據(jù)，進(jìn)一步促使變壓器的可靠運(yùn)行。

2 變壓器故障檢修方法

2.1 故障原因

（1）接觸不良。接觸不良為最為常見的運(yùn)行缺陷，因?yàn)樽儔浩魅魏尾考p壞均會(huì)發(fā)生，例如開關(guān)接觸不良、套管接觸不良等。引線與其他部件存在接觸不良問題時(shí)，會(huì)對(duì)電流平衡產(chǎn)生影響，導(dǎo)致變壓器運(yùn)行異常，嚴(yán)重的甚至無法運(yùn)轉(zhuǎn)。就運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)分析可得，變壓器分接開關(guān)壓接不當(dāng)，無載分接開關(guān)彈簧壓力較小，以及滾輪壓力不均等，均會(huì)造成構(gòu)件接觸不良，有效接觸面積減小而出現(xiàn)運(yùn)行故障。另外，如果設(shè)備接觸部位油污比較多，會(huì)造成電阻增加，運(yùn)行時(shí)造成接觸面燒傷。同時(shí)，對(duì)于有載分接開關(guān)，封閉不良有雨水滲入，會(huì)直接造成分接開關(guān)短路。并且分解開關(guān)在切換過程中阻抗會(huì)被擊穿或燒斷，電弧不斷增長(zhǎng)，產(chǎn)生運(yùn)行故障的概率也增加。

（2）絕緣性差。造成變壓器絕緣性差的原因較多，例如絕緣件老化、絕緣油質(zhì)量差以及后期檢修不及時(shí)等。為維持變壓器可靠穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)選擇性能良好的絕緣材料，并要定期檢修更換，以免老化降低絕緣效果。絕緣材料老化后，彈性會(huì)降低，并且脆性更高，變壓器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)，會(huì)使其因?yàn)槟Σ帘粨p傷，造成繞組間與匝組間產(chǎn)生短路，而造成變壓器無法正常運(yùn)行。另外，如果所選絕緣油質(zhì)低劣，與空氣接觸后產(chǎn)生作用，絕緣性降低，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生具有腐蝕性的物質(zhì)，不僅會(huì)增大變壓器運(yùn)行油耗，還容易產(chǎn)生擊穿事故。

2.2 檢修方法

（1）狀態(tài)分析。變壓器運(yùn)行檢修和管理在長(zhǎng)時(shí)間的工作中已經(jīng)積累了眾多經(jīng)驗(yàn)，如果其在運(yùn)行過程中產(chǎn)生異常，可以對(duì)比各項(xiàng)條件進(jìn)行判斷，對(duì)故障原因進(jìn)行初步判斷，為下一步檢修工作的開展提供依據(jù)。一般可由實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的人員負(fù)責(zé)，對(duì)變壓器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，可選擇幾項(xiàng)指標(biāo)與專業(yè)規(guī)程數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，要求通過多次比較后判定，然后與試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)合后綜合分析，得到最終結(jié)果。此種檢修方法的執(zhí)行，前提是要掌握變壓器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及運(yùn)行原理，并要以較高的專業(yè)技術(shù)水平作為支持，但是在一定程度上受人主觀影響較大。

（2）故障觀察。變壓器受各種因素干擾產(chǎn)生運(yùn)行故障后，檢修人員需要根據(jù)表現(xiàn)狀態(tài)，通過聽、聞、摸等方法來確定故障部位，并可初步判斷故障原因。想要通過觀察得到可靠有用的故障信息，對(duì)檢修人員的專業(yè)技能水平要求比較高，要求其能夠熟練掌握變壓器結(jié)構(gòu)特征以及運(yùn)行原理，包括內(nèi)部絕緣結(jié)構(gòu)、絕緣狀況、引線走向以及油質(zhì)等標(biāo)準(zhǔn)要求，通過觀察后得到初步判斷。變壓器運(yùn)行故障類型較多，在對(duì)其進(jìn)行診斷時(shí)，應(yīng)了解外部因素是否會(huì)對(duì)內(nèi)部構(gòu)件產(chǎn)生影響，例如是否發(fā)生過出口短路、諧波以及過電壓等情況，并對(duì)以往檢修維護(hù)記錄數(shù)據(jù)作為依據(jù)，對(duì)變壓器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合分析判斷。另外，對(duì)比變壓器實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)與專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，做好各部位檢查比較，例如油箱體溫度分布變化是否均勻，以及局部溫度是否存在突變情況。

（3）試驗(yàn)分析。利用電氣試驗(yàn)方法來對(duì)變壓器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行確定，是故障檢修分析的重要措施之一。一般可以就變壓器運(yùn)行聲音、油位、油溫等方面進(jìn)行試驗(yàn)，將試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)作為分析依據(jù)，實(shí)時(shí)掌握變壓器運(yùn)行狀態(tài)，爭(zhēng)取在故障發(fā)生前確定缺陷部位與類型，然后采取有效措施處理，將故障扼殺在萌芽中。通過電氣試驗(yàn)來對(duì)變壓器運(yùn)行缺陷極性檢查，并完成故障性質(zhì)診斷，對(duì)提高變壓器運(yùn)行可靠性與穩(wěn)定性具有重要意義。常見的電氣試驗(yàn)如絕緣油試驗(yàn)、直流電阻試驗(yàn)、絕緣電阻與泄露電流試驗(yàn)、短路試驗(yàn)等，按照專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)程，對(duì)變壓器進(jìn)行逐項(xiàng)檢查，來為其絕緣性能、機(jī)械性能以及電氣特性等方面的分析提供依據(jù)，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到變壓器故障分析中，并且取得了良好的應(yīng)用效果。

3 電氣試驗(yàn)在變壓器故障檢修中的影響

3.1 絕緣油試驗(yàn)

為保證所選絕緣油可以滿足變壓器運(yùn)行需求，需要對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，確定其性能達(dá)標(biāo)。變壓器均需要在油箱內(nèi)充滿變壓器油，利用其絕緣、測(cè)量、散熱特點(diǎn)來對(duì)鐵芯以及繞組組件進(jìn)行保護(hù)，降低空氣氧對(duì)絕緣材料的影響，提高變壓器運(yùn)行可靠性。高質(zhì)量的絕緣油通過對(duì)內(nèi)部所有空隙的填充，可以將所存空氣全部排出，對(duì)各部件與空氣之間進(jìn)行了有效隔絕，因此能夠提高變壓器整體絕緣性。同時(shí)，與空氣相比變壓器油絕緣強(qiáng)度更高，能夠?qū)ψ儔浩鲀?nèi)部所有部件絕緣性進(jìn)行強(qiáng)化，保證繞組之間、繞組與鐵芯、繞組與箱油蓋之間的良好絕緣效果。針對(duì)絕緣油進(jìn)行試驗(yàn)，可從擊穿電壓、酸值、水溶性酸pH值、含水量、體積電阻率以及界面張力等方面進(jìn)行，綜合各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定所選油質(zhì)是否達(dá)標(biāo)，嚴(yán)禁劣質(zhì)油的使用。

3.2 直流電阻試驗(yàn)

進(jìn)行直流電阻試驗(yàn)時(shí)，需要嚴(yán)格按照專業(yè)規(guī)范將測(cè)試儀測(cè)量線與變壓器繞組出線端子進(jìn)行可靠連接，然后對(duì)高壓側(cè)線各檔以及低壓側(cè)線組的直流電阻進(jìn)行測(cè)量，包括所有分接位置，正確讀取測(cè)量值并登記。同時(shí)，為保證試驗(yàn)結(jié)果的可靠性，還需要對(duì)測(cè)量環(huán)境溫度、操作條件等內(nèi)容進(jìn)行如實(shí)記錄。并且，完成所有測(cè)量工作后，還應(yīng)先進(jìn)行放電處理，然后將連接的測(cè)量線全部拆除，關(guān)閉測(cè)量?jī)x器電源放置規(guī)定位置。通過試驗(yàn)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)，代表了變壓器的導(dǎo)電性，可在一定程度上反映出變壓器內(nèi)部導(dǎo)線、導(dǎo)線接頭以及各開關(guān)接頭的接觸性，對(duì)比后可判斷存在的問題。整個(gè)試驗(yàn)過程操作簡(jiǎn)單，但是可以得到可靠的數(shù)據(jù)，可以確定變壓器內(nèi)各繞組是否存在短路或斷路問題。

3.3 短路試驗(yàn)

對(duì)變壓器進(jìn)行短路試驗(yàn)，需要對(duì)額定電流下的短路損耗以及阻抗電壓進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，控制電源和測(cè)量線路與空載試驗(yàn)條件相同，然后選擇人為短路作為非電源側(cè)繞組。就專業(yè)規(guī)范要求，大于220kV的相間偏差不得超過2%，初值差不得超過3%；小于110kV的相間偏差應(yīng)不得超過3%，初值差不得超過5%。對(duì)變壓器進(jìn)行短路試驗(yàn)，可確定各部件以及油箱壁因漏磁造成的局部過熱或者附加損耗過大問題，以及帶負(fù)荷調(diào)壓電抗繞組匝間短路和套管法蘭等附件損耗過大、局部過熱等問題，為后續(xù)檢修工作的開展提供依據(jù)。

4 結(jié)語

對(duì)于變壓器來講，其作為電力系統(tǒng)重要組成部分，決定了整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性與穩(wěn)定性，為準(zhǔn)確掌握其運(yùn)行狀態(tài)，除了做好各項(xiàng)基礎(chǔ)檢查外，還可以利用電氣試驗(yàn)來對(duì)變壓器各部件進(jìn)行檢測(cè)，確定是否存在故障，保證及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理存在的隱患，減少運(yùn)行問題的發(fā)生。

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