電力變壓器高壓試驗方法及故障解決措施分析

莫小紅

摘 要：電力變壓器作為變換交流電壓、電流而傳輸電力能源的一種電氣設備，在電力能源供給過程中發(fā)揮著不可替代的重要作用。一旦電力變壓器出現(xiàn)運行故障，將直接影響電壓轉換、分配與傳輸，進而給人們的生產(chǎn)、生活造成諸多不利影響。因此，本文將圍繞電力變壓器高壓試驗的方法與步驟，針對變壓器故障而采取的有效解決措施展開全面論述。

關鍵詞：電力變壓器;高壓試驗;運行故障;解決措施

中圖分類號：TM41 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）10-0161-02

1 電力變壓器高壓試驗方法與步驟

1.1 測量絕緣電阻試驗

測量絕緣電阻是簡單易行的一種高壓試驗方法，通過對絕緣電阻數(shù)值的測量，能夠確定絕緣整體是否受潮、是否老化，潔凈度是否滿足標準要求。比如以測量110kV高壓變壓器的絕緣電阻為例，首先考慮影響絕緣吸收比的因素，分析判定外界溫度對測量結果有哪些不良影響。在試驗中發(fā)現(xiàn)，如果外界溫度超過35℃，干燥絕緣吸收比到達峰值后將快速下降，而受潮絕緣吸收比就會呈現(xiàn)出不規(guī)律變化態(tài)勢。因此，為了提高測量結果精準度，在測量試驗開始前，事先采取升溫或者降溫措施，使試驗溫度始終保持在35℃以下。

1.2 測量變壓比試驗

在測量電力變壓器的變壓比試驗中，較為常用的試驗方法是電橋法，除此之外還有雙電壓表法，但是，與雙電壓表法相比，電橋法具有識別度高、誤差小、抗干擾能力強、試驗過程安全穩(wěn)定等優(yōu)勢。變壓比測量試驗的關鍵點在于接線組別，只有事先判定接線組別才能使高壓試驗順利進行，這就需要在測量變壓比時，應當同步進行連寫組別的試驗，主要試驗方法包括交流電壓表法、相位法、電橋法、直流感應法以及組別表法。由于組別表法所采用的專用儀表設施能夠快速準確地測量出變壓器的組別、相序以及極性等參數(shù)，因此，這種方法的測量結果準確度較高。

1.3 測量泄露電流試驗

泄露電流是電力變壓器一項重要的運行參數(shù)，在測量試驗中，常常借助于專用測試儀，測試電壓應保證在2.5kV以下。而直流兆歐表與工作電壓不相匹配，因此，可以采取加直流高壓試驗法，以提高測量結果的精準度。如果實測結果超過低壓狀態(tài)下的電流數(shù)值，可以證實電力變壓器的高壓絕緣電阻遠遠低于低壓絕緣電阻，這時，變壓器本身將無法正常運行，變壓器的防泄漏功能也將喪失，這就極易埋下重大的安全事故隱患[1]。

1.4 變壓器的局部放電試驗

非破壞性試驗是變壓器局部放電試驗的一個關鍵項目，該試驗主要包括兩種方法：第一種方法是預激磁電壓以工頻電壓為主，當電壓值降到放電試驗的適用電壓區(qū)間內(nèi)，在保持15min左右的時間后，對局部放電多少進行測量。第二種方法是預激磁電壓以過電壓為主，當電壓值降到放電試驗的適用電壓區(qū)間內(nèi)，在保持90min左右后，測量局部放電量。為了使測量結果更加精準，在試驗過程中，可以綜合考量絕緣結構設計、接地電極表面場、絕緣介質的場強承受能力等，并且可以忽略主絕緣與縱絕緣的放電現(xiàn)象。

1.5 測量介質損耗因數(shù)試驗

作為絕緣預防性基礎測試項目之一，通過介質損耗因數(shù)可以準確判定出電力變壓器的絕緣性能。當電力變壓器處于正常運轉狀態(tài)時，變壓器絕緣損耗量與介質損耗因數(shù)的大小息息相關。根據(jù)實測結果，試驗人員能夠及時掌握絕緣整體是否出現(xiàn)受潮或者老化現(xiàn)象。與泄漏電流的測量試驗相比，測量介質損耗因數(shù)試驗數(shù)據(jù)參考價值更高。這主要是由于高壓試驗的測試結果與設備體積大小并沒有直接關聯(lián)，只要參照介質損耗因數(shù)便可以清晰直觀地獲取電力變壓器的絕緣信息。

2 電力變壓器的故障類型

2.1 設備運行噪聲

電力變壓器在運行過程中，產(chǎn)生噪聲的原因較多，歸結起來主要涵蓋以下六個方面。第一，當變壓器外部一些大容量的動力設備啟動后，使變壓器整體負荷量增大，這時，變壓器的運行聲音也就隨之增大，比如電弧爐或者可控硅整流器等設備，本身運轉噪音較大，并且這種動力性噪聲存在諧波分量，這一分量將過多的負荷傳導給變壓器，而出現(xiàn)噪聲。第二，隨著用電量的增加，變壓器本身承載的負荷量增加，這時，變壓器的運行聲音將逐漸升高，而發(fā)出嗡嗡的噪聲。第三，由于變壓器始終處于持續(xù)運轉狀態(tài)，如果檢修頻率較低，內(nèi)部各個零部件在振動效應的影響下而產(chǎn)生松動現(xiàn)象，這時，變壓器就會發(fā)出不均勻的噪聲，比如螺絲緊固不牢導致鐵芯松動，就會出現(xiàn)高頻噪聲。第四，由于變壓器內(nèi)部線路接觸不良或者絕緣防護被擊穿，導致變壓器內(nèi)部出現(xiàn)劈啪的噪聲。第五，當變壓器系統(tǒng)有短路電流通過，機體也會發(fā)生較大的聲響。第六，當產(chǎn)生鐵磁諧振現(xiàn)象時，變壓內(nèi)部將伴有大小不等、粗細不均勻的聲響。電力變壓器噪聲輕則影響附近居民的正常休息，嚴重的還會引發(fā)更大的故障而減緩變壓器的使用壽命。

2.2 系統(tǒng)油溫升高

如果變壓器系統(tǒng)油溫達到極限值后，極易給內(nèi)部運行組件造成損壞。而導致油溫升高的原因主要是由于渦流或者用來緊固鐵芯的穿芯螺絲出現(xiàn)絕緣失效現(xiàn)象，當內(nèi)部鐵芯長時間處于高熱環(huán)境時，硅鋼片本身的絕緣防護功能就會喪失， 鐵損值加大，油溫就會迅速升高。另外，當硅鋼片與穿芯螺絲出現(xiàn)短接情況時，螺絲體就會有強電流通過，使螺絲溫度不斷攀升，這時，即便電力變壓器在正常負載與冷卻方式下，油溫也會不斷升高[2]。

2.3 繼電保護功能喪失

繼電保護是確保電力變壓器安全穩(wěn)定運行的重要裝置，當繼電保護器出現(xiàn)運行故障，變壓器就會中止運行，進而影響整個電網(wǎng)的正常運行。比如變壓器的瓦斯保護裝置主要包括輕瓦斯與重瓦斯兩種動作，當輕瓦斯動作發(fā)出預警信號后，重瓦斯就會完成跳閘動作，使變壓器機體不會受到破壞。其中，產(chǎn)生輕瓦斯動作的主要原因包括以四個方面。第一，由于變壓器內(nèi)部的濾油、加油以及冷卻裝置密封性差，以至于外界空氣進入到變壓器當中，導致輕瓦斯動作發(fā)出預警信號。第二，當變壓器出現(xiàn)漏油現(xiàn)象或者內(nèi)部溫度迅速下降，導致油位緩速下降，這時也會產(chǎn)生輕瓦斯動作。第三，由于變壓器內(nèi)部積存少量氣體，引發(fā)運行故障，而出現(xiàn)輕瓦斯動作。第四，由于變壓器內(nèi)部線路出現(xiàn)短路現(xiàn)象，這時，瓦斯保護也會發(fā)出故障預警信號。

2.4分接開關故障

電力變壓器在運行過程中，油箱箱體有時發(fā)出吱吱的放電聲響，電流表在聲波的作用下，將出現(xiàn)指針偏移現(xiàn)象，這時，繼電保護器就會發(fā)出故障預警信號，這是由于變壓器的分接開關出現(xiàn)故障，而究其原因主要包括以下四個方面。第一，分接開關的鍍銀層強度小，在內(nèi)部組件運行時，極易產(chǎn)生磨損現(xiàn)象，使鍍銀層的保護功能喪失，或者開關觸頭的連接彈簧壓力減小，使觸頭的接觸面積變小，這時，分接開關也會出現(xiàn)異常運轉現(xiàn)象。第二，由于短路電流的持續(xù)作用，導致分接開關接觸不良，而產(chǎn)生故障。第三，在切換分頭位置時出現(xiàn)操作錯誤，將燒損分接開關。第四，隨著變壓器內(nèi)部絕緣材料的性能逐步降低，絕緣效果不良，這時，系統(tǒng)就會產(chǎn)生過電壓，進而出現(xiàn)短路事故，使分接開關的正常功能喪失。

2.5 其它故障類型

除以上運行故障外，電力變壓器在實際運行當中，也極易出現(xiàn)以下故障：即油色變化明顯、油枕或者防爆管噴油、三相電壓不平衡以及絕緣套管閃絡和爆炸等。油色變化明顯時，絕緣性能下降，這時，變壓器外殼失去防護作用而極易被電流擊穿。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是由于油內(nèi)的碳粒含量或者水分含量升高，導致油品閃點下降。油枕或者防爆管噴油是由于二次系統(tǒng)發(fā)生短路現(xiàn)象，而使瓦斯保護拒動，這時，變壓器內(nèi)部的防爆管極易堵塞，而在高溫高熱作用下，變壓器油將噴射而出，而影響變壓器的安全運行。三相電壓不平衡故障的產(chǎn)生原因主要包括三個方面：第一，三相荷載不均，使得中性點發(fā)生偏移。第二，變壓器出現(xiàn)鐵磁諧振。第三，內(nèi)部繞組的局部區(qū)域發(fā)生層間短路現(xiàn)象，也會導致三相電壓不平衡。絕緣套管閃絡與爆炸主要是由于套管密封性不好，使變壓器內(nèi)部滲入過多水分，或者套管的電容芯子存在質量缺陷，產(chǎn)生游離放電現(xiàn)象，也會引發(fā)爆炸等安全事故。

3 電力變壓器故障的有效解決措施

3.1鐵芯損壞的解決措施

造成鐵芯損壞的原因多數(shù)與穿心桿或者螺桿的絕緣防護有關，當絕緣受損時，穿心螺桿與鐵芯疊片就會出現(xiàn)兩點連接的情況，這時，鐵芯就會產(chǎn)生環(huán)形電流，導致局部區(qū)域過熱，嚴重的還會燒毀鐵芯。當出現(xiàn)這種故障時，檢修人員首先檢查鐵芯的外觀，或者利用直流電壓電流的方法來測量鐵芯疊片的絕緣電阻。如果鐵芯接地片出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象時，變壓器就會斷續(xù)放電，輕則產(chǎn)生不均勻噪聲，嚴重的還會導致繼電器動作。因此，當接地片斷裂時，應當及時予以更換，以避免變壓器出現(xiàn)運行中斷的現(xiàn)象。

3.2 繞組相間短路的解決措施

出現(xiàn)這種故障時，短路電流瞬時增大，而極易引起油氣化膨脹或者爆炸現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)這種情況，繼續(xù)保護裝置會發(fā)生故障預警信號。為避免這種情況的出現(xiàn)，檢修人員應當及時檢查繞組對油箱的絕緣電阻數(shù)值，同時，通過油簡化試驗的方法來檢測和判定繞組的損壞情況，以有效防止噴油現(xiàn)象的發(fā)生。

3.3 繞組對地部分短路故障的解決措施

導致繞組對地部分出現(xiàn)短路故障的主要原因是由于變壓器油水分含量升高，導致絕緣保護功能喪失，此外，絕緣老化或者線圈內(nèi)部出現(xiàn)異物都可能引發(fā)短路現(xiàn)象。當繞組對地部分出現(xiàn)短路故障后，繼電器將發(fā)出預警信號，防爆管出現(xiàn)噴油現(xiàn)象，而差動與過流保護都會動作，這時可以測量繞組對油箱的絕緣電阻數(shù)值，也可以通過油簡化試驗的方法來檢測與判定短路部位。

3.4 繞組匝間短路故障的解決措施

變壓器在長時間高負荷運轉狀態(tài)下，繞組匝間的絕緣保護功能將逐漸弱化，當保護功能完全喪失時，就會損壞繞組而出現(xiàn)相間短路現(xiàn)象。當出現(xiàn)短路現(xiàn)象較為嚴重時，不僅瓦斯保護會動作，而且差動保護也會動作。這時，系統(tǒng)的空載損耗值就會明顯增大。出現(xiàn)這種故障時，檢修人員需要對吊芯以及油箱冷卻管進行檢查，查看冷卻管是否存在堵塞現(xiàn)象，并利用測量儀表對測量直流電阻，并保持10%～20%的額定電壓，做空載試驗，試驗過程中，如果損壞位置出現(xiàn)白色煙霧，則可以判定準確的故障位置，另外也可以通過油簡化試驗的方法來排查短路故障。

3.5 斷線故障的解決措施

變壓器的連接線路的接頭如果在焊接過程中，出現(xiàn)焊接不牢的情況，則極易產(chǎn)生短路電流，一旦電流過大就有可能燒毀導線，而使變壓器的正常運行受到影響。出現(xiàn)斷線故障常常伴隨電弧，導致相間短路。為了降低斷線故障率，檢修人員可以采取吊芯的方法，測量直流電流電阻值，或者對絕緣電阻進行測量，并對繞組重新進行繞線處理。

4結語

在電網(wǎng)運行過程中，變壓器作為變換電壓的中樞設備，始終是供電系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分。但是，由于變壓器始終處于持續(xù)運轉狀態(tài)，因此，運行故障難以避免，這就要求檢修人員應當制訂針對性的檢查計劃，并不斷提升專業(yè)技術水平，以便于及時確認和判定故障位置與故障類型，采取“標本兼治”的方法降低故障率，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行保駕護航。

參考文獻

[1] 彭卓帆.電力變壓器高壓試驗及故障處理[J].中小企業(yè)管理與科技，2020（3）：160-161.

[2] 張譯天.電力變壓器高壓試驗技術及故障處理[J].科學與財富，2019（26）：115.