電力變壓器高壓試驗(yàn)及其故障處理分析

彭 斌

（中山ABB變壓器有限公司，廣東 中山 528449）

0 引 言

電力能源是公眾生活與社會生產(chǎn)活動不可或缺的重要保障，因此對其供電的穩(wěn)定性和電能質(zhì)量要求越來越高。其中，電力變壓器作為關(guān)鍵設(shè)備，作用和影響不容小覷，要求人們重視電力變壓器高壓試驗(yàn)工作，加強(qiáng)管理和檢修維護(hù)，最大限度減少其故障風(fēng)險(xiǎn)和不良影響，使其更好地服務(wù)于電力生產(chǎn)。

1 電力變壓器高壓試驗(yàn)概述

1.1 高壓試驗(yàn)內(nèi)容

電力變壓器高壓試驗(yàn)是指借助合理的試驗(yàn)技術(shù)，對變壓器的工作狀態(tài)、性能功能以及運(yùn)行水平等有一個(gè)科學(xué)的評估和判斷，并由此及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患，為后續(xù)檢修和維護(hù)提供重要參考。對于電力變壓器，高壓試驗(yàn)主要包括交流耐壓、直流電阻、局部放電、介質(zhì)損耗、直流泄露電流、空載損耗以及功率損耗等內(nèi)容。其中，局部放電試驗(yàn)可以測量變壓器是否存在局部放電情況，并準(zhǔn)確判斷其運(yùn)行狀態(tài)；直流電阻測量可以準(zhǔn)確判定變壓器是否存在接頭不良、繞組短路、繞組斷股以及電阻差異等問題，甚至可以判斷調(diào)壓開檔是否異常；絕緣電阻測量則可以對變壓器絕緣性能是否良好、發(fā)生老化破損等情況作出判斷等[1]?？梢姡儔浩鞲邏涸囼?yàn)內(nèi)容雖然較多，但有助于對變壓器性能和功能作一個(gè)全面的了解和判斷。

1.2 高壓試驗(yàn)要點(diǎn)

為進(jìn)一步保障電力變壓器能夠安全、有序開展高壓試驗(yàn)工作，需要嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)定，如試驗(yàn)前確?？刂葡鋲毫榱悖到y(tǒng)與設(shè)備接線與接觸符合要求；試驗(yàn)電源接通后，若亮的是紅色指示燈，表示等待試驗(yàn)升壓，若亮的是綠色指示燈，則要做好啟動準(zhǔn)備；對于升壓處理，要密切關(guān)注儀表變化和變壓器運(yùn)行狀態(tài)，順時(shí)針、勻速旋轉(zhuǎn)調(diào)壓器手柄保證電壓緩慢升高；高壓試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)立即降壓為零，同時(shí)及時(shí)關(guān)閉電源并拆除相關(guān)連線等。同時(shí)，要注意優(yōu)化變壓器高壓試驗(yàn)的環(huán)境條件，降低溫度、濕度等對試驗(yàn)結(jié)果的干擾和影響。一般情況下，試驗(yàn)溫度可控制在-20～40℃，環(huán)境濕度最好低于85%，并保證試驗(yàn)環(huán)境清潔無塵、無油垢。必要時(shí)，還需要選用足夠大的保護(hù)電阻增強(qiáng)操作的安全性[2]。

2 電力變壓器高壓試驗(yàn)故障分析

電力變壓器高壓試驗(yàn)過程中，不可避免會受到其他因素的干擾或者出現(xiàn)故障，降低試驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性與準(zhǔn)確性，從而影響對變壓器性能的分析和判斷。

2.1 試驗(yàn)溫度變化

在變壓器高壓試驗(yàn)過程中，試驗(yàn)溫度的變化會在一定程度上影響試驗(yàn)結(jié)果的可靠度，這是電氣設(shè)備高壓試驗(yàn)普遍存在的一個(gè)問題。由于變壓器中存在對溫度變化敏感的絕緣電阻，通常隨著溫度的升高，絕緣電阻的分子和離子運(yùn)動會變得越來越劇烈，致使其極化和電導(dǎo)情況加劇，而絕緣電阻阻值則會有所降低，即溫度升高時(shí)絕緣電阻阻值會降低。同時(shí)，絕緣電阻中除了離子與分子外，還有很多雜質(zhì)存在，在溫度升高的情況下雜質(zhì)也會劇烈運(yùn)動，致使阻值進(jìn)一步降低。一般，絕緣電阻表面雜質(zhì)越多，在溫度上升時(shí)阻值會降低得越明顯。因此，不恒定的試驗(yàn)溫度在變壓器高壓試驗(yàn)故障中十分常見，值得重視。

2.2 漏電現(xiàn)象嚴(yán)重

漏電現(xiàn)象即泄露電流，也是變壓器高壓試驗(yàn)的常見故障。雖然理論上漏電現(xiàn)象與升壓速度無關(guān)，但實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)，變壓器在電壓變化期間不僅會發(fā)生漏電現(xiàn)象，還存在一定的吸收現(xiàn)象，尤其是變壓器容量較大時(shí)吸收現(xiàn)象更嚴(yán)重，與之對應(yīng)的吸收電流也會隨之增大。此時(shí)，如果利用微安表測量電流可以發(fā)現(xiàn)，測量結(jié)果是吸收電流與泄露電流的合電流，而非單一的泄露電流，且隨著變壓器容量的增大，所測數(shù)值偏差會更大[3]?？紤]到泄露電流的大小與電壓升壓速度有一定關(guān)聯(lián)，所以若想改善漏電狀況，必須注意升壓方法和速度，以免為判斷變壓器性能和工作狀態(tài)提供一個(gè)錯(cuò)誤的參考。

2.3 電壓極性不同

電壓極性影響主要是變壓器泄露電流的試驗(yàn)結(jié)果，因?yàn)樽儔浩鹘^緣層在長期使用過程中難免會受到環(huán)境的影響而受潮，且開始部位多為表皮。這種情況下，絕緣層中的水分會在電場效應(yīng)作用下攜帶正電荷。若變壓器此時(shí)為負(fù)極性電壓，水分子會被其吸引逐漸靠攏變壓器，致使?jié)B漏電流隨著水分子數(shù)量的增加而增多；若為正極性電壓，水分子則會因被排斥逐漸靠攏絕緣層表皮，此時(shí)泄露電流會隨著水分子數(shù)量的減少而減少。然而，電壓極性對變壓器特別是新變壓器的影響并不是固定不變的，因?yàn)閯偼度胧褂玫男伦儔浩饕话阍诙虝r(shí)間內(nèi)不會嚴(yán)重受潮，絕緣層中的水分也較少，即便因電場效應(yīng)發(fā)生電壓極性改變，滲漏電流的變化幅度也不會太大[4]。但是，長期使用的舊變壓器受電壓極性的影響，大量水分子會干擾滲漏電流的測量結(jié)果。當(dāng)試驗(yàn)電壓處于50%～80%時(shí)，泄露電流測量偏差最大。

2.4 變壓器鐵芯的影響

高壓試驗(yàn)中，變壓器鐵芯有時(shí)需要接觸地面。若此時(shí)變壓器沒有采取接地措施，勢必會導(dǎo)致絕緣電阻升高，影響變壓器的吸收比，且變壓器在無接地處理情況下進(jìn)行高壓試驗(yàn)，還會增高輸入電壓，大大增加試驗(yàn)環(huán)境的危險(xiǎn)性。因此，必須妥善處理變壓器鐵芯接地問題。變壓器絕緣電阻測試過程中，如果遇到的鐵芯線路沒有接地或者是絕緣鐵芯，線路中的鐵芯和繞組等值線路會發(fā)生變化，變成鐵芯與外殼相連，此時(shí)絕緣電阻也會出現(xiàn)升高情況。此外，過高的試驗(yàn)電壓可能會產(chǎn)生放電聲，并直接擊破絕緣層降低整個(gè)試驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。

此外，變壓器自身問題也可能引發(fā)高壓試驗(yàn)故障，因?yàn)樽儔浩髦械耐揪€圈主要是由原邊線圈、儀表專用線圈以及高壓輸出線圈構(gòu)成的。高壓試驗(yàn)過程中，如果控制箱回路升壓、原線圈輸入與高壓輸出的電壓正常，經(jīng)萬用表測試后的變壓器也正常，則需拆開、檢查試驗(yàn)變壓器。這種情況下，故障多是由儀表專用線圈燒毀造成的。

3 電力變壓器高壓試驗(yàn)故障的處理措施

3.1 確定合理的溫度范圍

如何降低溫度對變壓器高壓試驗(yàn)的不良影響，一直是一個(gè)難題，也是一個(gè)亟待解決的問題。所以，需要制定可行的適用方案，既要保證變壓器高壓試驗(yàn)?zāi)軌蝽樌M(jìn)行，又要保證外部溫度不會影響絕緣物體。試驗(yàn)環(huán)境的溫度與絕緣體的吸收能力有一定關(guān)聯(lián)，溫度越高，吸收能力越明顯。當(dāng)溫度達(dá)到某個(gè)范圍后，絕緣體的吸收能力不再變化，將處于一個(gè)相對恒定的狀態(tài)。要是試驗(yàn)時(shí)間嚴(yán)重超時(shí)，溫度與吸收能力之間的關(guān)系便會呈現(xiàn)反比例特點(diǎn)，如容量為31 500 kVA的110 kV高壓變壓器可以驗(yàn)證這一問題的存在[5]。因此。需要多類參考變壓器高壓試驗(yàn)進(jìn)行分析和總結(jié)，得出一個(gè)波動最小的溫度區(qū)間，以降低溫度因素對絕緣體的干擾，提高試驗(yàn)精準(zhǔn)度與真實(shí)性，充分展示變壓器的高效性和穩(wěn)定性。

3.2 重視并規(guī)范升壓操作

由于不準(zhǔn)確的泄露電流數(shù)據(jù)對變壓器高壓試驗(yàn)也會造成干擾。因此，一方面應(yīng)該加強(qiáng)人員專業(yè)培訓(xùn)，使其熟練掌握測量規(guī)范和方法，嚴(yán)格控制加壓時(shí)間，以降低測量數(shù)據(jù)的誤差，在電壓調(diào)節(jié)方面既不能突然大幅度升壓，也不能突然大幅度降壓，必須采取措施嚴(yán)格控制升壓速度，使其處于安全范圍內(nèi)且勻速、平穩(wěn)上升，耐心測量，以免因試驗(yàn)條件變化影響測量結(jié)果；另一方面，應(yīng)該注意更換儀表線圈，從變壓器鐵芯向外的線圈次序?yàn)閮x表線圈、高壓輸出線圈和原邊線圈。

3.3 采取有效的防潮措施

變壓器受潮對高壓試驗(yàn)的影響不容忽視，因此加強(qiáng)變壓器防潮處理有利于在一定程度上減少高壓試驗(yàn)故障，要求采取有效措施控制好外部環(huán)境中的溫度、空氣濕度等因素，特別是空氣濕度，使其低于85%，并做好環(huán)境清潔工作，達(dá)到?jīng)]有粉塵、沒有污垢的要求，同時(shí)注重變壓器附件工作狀態(tài)和性能參數(shù)的檢測，若發(fā)現(xiàn)附件受潮，須予以及時(shí)處理。只有變壓器及其附件處于干燥狀態(tài)不受潮，電壓極性才可保持相對穩(wěn)定，進(jìn)而保證輸出數(shù)據(jù)真實(shí)、可靠。例如，變壓器柜便是一種常用的保護(hù)方式。

3.4 妥善處理變壓器接地

變壓器如果接地電阻值過高，不僅會增大高壓試驗(yàn)的安全風(fēng)險(xiǎn)，還可能燒毀變壓器或其他設(shè)備，因此必須妥善處理變壓器外殼與鐵芯接地問題。一般情況下，除了穿心螺桿、鐵芯及其金屬構(gòu)件必須接地可靠，以免鐵芯因靜電感應(yīng)產(chǎn)生懸浮電位造成對地放電而影響試驗(yàn)結(jié)果，甚至損壞變壓器絕緣層。鐵芯疊片只允許一點(diǎn)接地，若兩點(diǎn)以上接地，可能會在各接地點(diǎn)之間形成回路產(chǎn)生循環(huán)電流，引發(fā)內(nèi)部過熱事故。

3.5 強(qiáng)化控制回路的檢查

加強(qiáng)變壓器控制回路檢查對高壓試驗(yàn)而言意義重大，因?yàn)橹挥谢芈愤\(yùn)行正常，電壓輸入和輸出才更安全、準(zhǔn)確。在控制回路能夠正常升壓時(shí)，可在歐姆表的幫助下檢查其導(dǎo)線連接狀態(tài)是否異常，若連接良好可靠，說明變壓器無異常，此時(shí)可排除接線故障，然后排查變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，即分別檢查儀表、高壓輸出和原邊線圈。如果后兩個(gè)線圈均工作正常，則重點(diǎn)檢查儀表線圈，根據(jù)專用線是否過熱判斷線圈是否被燒毀。在執(zhí)行上述操作時(shí)，變壓器一側(cè)的電壓應(yīng)予以適當(dāng)升高，通過計(jì)算高低壓確定兩者的比值大小，經(jīng)與測量值對比后，找出異常線圈確定故障所在，最后采取維修或者更換的方法解決試驗(yàn)故障。此外，變壓器高壓試驗(yàn)過程中還會存在聲音異常、油位異常以及跳閘繞組等故障問題，需要專業(yè)人員結(jié)合具體情況予以分析和處理。

4 結(jié) 論

高壓試驗(yàn)是檢驗(yàn)電力變壓器工作性能與運(yùn)行質(zhì)量的重要途徑，重點(diǎn)在于確保試驗(yàn)科學(xué)、操作規(guī)范，若發(fā)現(xiàn)變壓器存在故障隱患，需要采取措施予以及時(shí)有效的處理，待故障消除、運(yùn)行正常后再投入使用，以保障電力變壓器性能可靠、工作高效。