介電頻譜法在油浸式變壓器狀態(tài)評(píng)估中的應(yīng)用

楊耀武

（中國(guó)大唐集團(tuán)有限公司重慶分公司新能源事業(yè)部，重慶408500）

0 引言

油浸式變壓器作為主變壓器被廣泛運(yùn)用于發(fā)電廠、超高壓/特高壓變電系統(tǒng)中[1]，變壓器油作為一種液體絕緣介質(zhì)，對(duì)變壓器起到冷卻散熱、滅弧、絕緣的作用[2-3]。油浸式變壓器運(yùn)行中會(huì)因變壓器結(jié)構(gòu)、氣候變化、封閉母線的密封情況、微正壓裝置的運(yùn)行情況、新補(bǔ)充變壓器油的品質(zhì)等因素，使變壓器絕緣介質(zhì)中的含水量增加[4]，變壓器絕緣介質(zhì)含水率增加到一定值時(shí)，會(huì)增加絕緣系統(tǒng)的介質(zhì)損耗，降低擊穿電壓，使設(shè)備的絕緣性能降低。水分還會(huì)參與油紙纖維的化學(xué)降解反應(yīng)，促使油紙老化，加速絕緣系統(tǒng)劣化，水質(zhì)量分?jǐn)?shù)與其熱老化率成正比。

油浸式變壓器的絕緣主要是由油和絕緣紙組合而成。變壓器固體絕緣因各種原因吸收潮氣而受潮，固體絕緣的含水量將增大，這會(huì)導(dǎo)致其介質(zhì)損耗因數(shù)增大、絕緣電阻下降，局放電壓與擊穿電壓也隨之下降，同時(shí)這些水分也會(huì)加速纖維的老化，縮短變壓器使用壽命。有效的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，變壓器運(yùn)行時(shí)的各種故障與事故幾乎都是由變壓器固體絕緣的缺陷失效而引起的。因此，檢測(cè)與監(jiān)控變壓器固體絕緣的水含量變化情況非常有必要，是對(duì)變壓器實(shí)行狀態(tài)檢修的重要手段。

本文根據(jù)某電廠主變壓器相關(guān)技術(shù)參數(shù)，運(yùn)用介電頻譜法測(cè)得#1、#2主變壓器固體絕緣的含水量，評(píng)估#1、#2主變壓器的絕緣性能，判斷其是否需要進(jìn)行大修。

1 設(shè)備概述

某電廠#1、#2機(jī)組2臺(tái)主變壓器為保定天威保變電氣股份有限公司生產(chǎn)的戶外單相雙繞組、無載調(diào)壓、強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)風(fēng)冷變壓器，無載調(diào)壓，采用高壓側(cè)中性點(diǎn)直接接地方式，變壓器連接組別為YNd11，型號(hào)為DFP-260000/500，主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

2 介電頻譜法的原理

介電頻譜法主要是研究絕緣系統(tǒng)的緩慢極化過程，測(cè)試介質(zhì)正弦激勵(lì)下的電流相位、幅值，通過測(cè)得的電容計(jì)算出設(shè)備中相對(duì)介電常數(shù)[3]。變壓器的油-紙絕緣介電常數(shù)是含水率、溫度、頻率的函數(shù)，它隨溫度、含水量的升高而增大，若電容、溫度、頻率已確定，可通過相關(guān)公式計(jì)算出含水率。

3 測(cè)試結(jié)果及分析

某電廠對(duì)#1、#2主變壓器固體絕緣的含水量進(jìn)行測(cè)量，具體操作如下：在溫度為25 ℃、頻率為10-2Hz下測(cè)量變壓器高壓側(cè)繞組對(duì)低壓側(cè)繞組間電容、變壓器高壓側(cè)繞組對(duì)地電容以及變壓器低壓側(cè)繞組對(duì)地電容。通過測(cè)得的電容換算為相對(duì)介電常數(shù)，反算出高壓繞組與低壓繞組之間的含水率ωo1、高壓繞組與鐵芯及地之間的含水率ωo2、低壓繞組與鐵芯及地之間的含水率ωo3，如表2所示，并依據(jù)IEC 60422中關(guān)于絕緣紙的水含量＜2.2%（干燥）、2.2%～3.7%（中度潮濕）、3.7%～5%（潮濕）、＞5%（極度潮濕）的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)估。

表1 主變壓器技術(shù)參數(shù)

表2 #1、#2主變壓器固體絕緣含水率對(duì)照 單位：%

從表2可以看出，#1主變壓器高壓繞組與低壓繞組之間的含水率ωo1、高壓繞組與鐵芯及地之間的含水率ωo2數(shù)值均滿足IEC 60422規(guī)定的干燥標(biāo)準(zhǔn)值，且#2主變壓器相關(guān)數(shù)值低于#1主變壓器，說明#2主變壓器的絕緣性能優(yōu)于#1主變壓器；但#1、#2主變壓器低壓繞組與鐵芯及地之間的含水率ωo3數(shù)值均已接近IEC 60422規(guī)定的中度潮濕標(biāo)準(zhǔn)值，表明變壓器存在水污染。

通過現(xiàn)場(chǎng)分析認(rèn)為，變壓器高壓側(cè)繞組為封閉母線，與GIS直接相連，測(cè)試過程中通過GIS的接地開關(guān)將高壓側(cè)繞組短接，同時(shí)將接地側(cè)拆除，用絕緣導(dǎo)線短接，且測(cè)試過程中受現(xiàn)場(chǎng)工作條件限制，測(cè)試時(shí)間較短，由此分析評(píng)估的準(zhǔn)確度將受到一定程度的影響，造成的誤差在0.3%左右。判斷低壓繞組與鐵芯及地之間的污染是外部短接絕緣導(dǎo)線與地之間的影響所致，并非繞組實(shí)際的狀態(tài)，高壓側(cè)繞組絕緣性能良好[5]。

此次運(yùn)用介電頻譜法測(cè)量過程中，排除了變壓器高壓側(cè)繞組對(duì)鐵芯及地之間受水污染的可能，對(duì)比相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，判斷#1、#2主變壓器絕緣紙板均未受潮，且#2主變壓器的絕緣性能優(yōu)于#1主變壓器。#1、#2主變壓器無需列入本次大修計(jì)劃中，只需要進(jìn)行常規(guī)檢查即可。

4 結(jié)語

油浸式變壓器是電力系統(tǒng)中重要的變電設(shè)備，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)因各方面的原因誘發(fā)其絕緣水平降低，產(chǎn)生絕緣老化的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)絕緣擊穿、燒毀設(shè)備的事故。利用介電頻譜測(cè)試方法，可以快速準(zhǔn)確地測(cè)量油浸變壓器油-紙絕緣中的含水量，用以判斷、評(píng)估油浸式變壓器的絕緣性能，合理制定變壓器檢修計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修。