高壓試驗(yàn)中變壓器試驗(yàn)問題及故障處理方法

胡暉 周廣成 李安茂

(山東省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院 山東濟(jì)南 250000)

現(xiàn)如今，在人們的生活工作中，處處都需要用電，因而電力成為了社會發(fā)展過程中必不可少的一種資源。在這一背景下，電力企業(yè)為了能夠獲得更為廣闊的發(fā)展空間，必須要對電力系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化處理，由于現(xiàn)在用電需求量非常大，電力系統(tǒng)在工作過程中，不僅要實(shí)現(xiàn)供電的目的，在供電質(zhì)量方面也需要滿足人們的正常工作以及生活。如果電力系統(tǒng)長時間處于高負(fù)荷的狀態(tài)中，變壓器損壞問題可能會經(jīng)常發(fā)生。而一旦變壓器出現(xiàn)問題，則會直接導(dǎo)致供電傳輸工作受到較大阻礙。為了能夠排除故障隱患，需要借助高壓試驗(yàn)進(jìn)行詳細(xì)檢測，從而順利找到變壓器遇到的問題，同時還要根據(jù)故障情況進(jìn)行相應(yīng)的處理，有效保障變壓器維持正常的工作狀態(tài)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益的增長。

1 局部放電在線監(jiān)測技術(shù)的相關(guān)發(fā)展

以變壓器設(shè)備為主要研究對象進(jìn)行相關(guān)探究，國內(nèi)以及國外學(xué)者對變壓器的局部放電監(jiān)測情況展開了有關(guān)探討。在2008年時，德國相關(guān)學(xué)者發(fā)表了一篇報(bào)道，在報(bào)道中他們借助超聲波以及特高頻傳感器進(jìn)行聯(lián)合監(jiān)測，從而獲取到了關(guān)于局部放電關(guān)鍵技術(shù)相關(guān)結(jié)論。在研究過程中，學(xué)者在超聲波的幫助下實(shí)現(xiàn)對局部放電的監(jiān)測，在這一過程中會出現(xiàn)一些噪聲，學(xué)者對于噪聲產(chǎn)生的原因進(jìn)行了有關(guān)討論，與此同時，學(xué)者以相關(guān)信號為依據(jù)進(jìn)行了算法研究，利用對應(yīng)的算法從而明確放電位置，在這一過程中，針對多種算法進(jìn)行了對比分析，并且得到了最合適的算法。與國外局部放電在線監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展情況相比，我國在這一方面的發(fā)展時間較短，在20 世紀(jì)70 年代左右，我國在該領(lǐng)域才開始著手進(jìn)行研究。上海交通大學(xué)研發(fā)了具有高速長時間采樣寬帶吸引的局放監(jiān)測儀，通過對電氣設(shè)備長期監(jiān)測判斷絕緣損壞情況[1]。

2 高壓試驗(yàn)中變壓器局部放電研究

通過對變壓器的構(gòu)造進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，之所以會引起局部放電情況，主要源于以下兩方面原因：第一，變壓器在生產(chǎn)、運(yùn)輸以及安裝等環(huán)節(jié)可能會出現(xiàn)絕緣異常的情況；第二，在變壓器運(yùn)行過程中，隨著其使用時間的不斷增加，絕緣性能也會出現(xiàn)一定程度的下降，這是引發(fā)局部放電的主要因素。而長時間的局部放電又會加劇絕緣損壞程度，久而久之便會陷入惡性循環(huán)之中，最終致使絕緣性能完全消失。因此，在對局部放電情況進(jìn)行檢測時，檢測難度會有所增加。通過相關(guān)調(diào)查可以得知，在變壓器內(nèi)部，放電位置較為集中，主要出現(xiàn)在油中氣隙、固體表面、油楔等處。

3 高壓試驗(yàn)的類別

高壓試驗(yàn)主要分為3 種類型。第一，絕緣電阻。這種試驗(yàn)方法在變壓器試驗(yàn)過程中將會發(fā)揮出較為顯著的作用。需要注意的是，為了能夠盡量消除不必要的因素對試驗(yàn)的干擾，確保測量結(jié)果保持高度精準(zhǔn)性，在進(jìn)行試驗(yàn)時，要對溫度以及測量時間進(jìn)行合理把控。除此之外，還要將溫度以及時間調(diào)節(jié)至固定的參數(shù)水平后進(jìn)行多次測量，將每次測量的結(jié)果記錄下來，進(jìn)行整理分析，最終獲得故障詳情。第二，變比試驗(yàn)。在使用這種方式時，要以變壓器為對象進(jìn)行相關(guān)操作，經(jīng)過一定方式的操作后，變壓器的電壓會增加至既定的程度，在這一基礎(chǔ)上，結(jié)合變比值展開檢測工作，然后改變條件，每次改變條件后都要統(tǒng)計(jì)記錄當(dāng)時的變比值，經(jīng)過多次條件變更后，將所得到的多個變比值放在一起進(jìn)行分析，從而得到數(shù)值與數(shù)值之間的聯(lián)系。第三，空載變壓試驗(yàn)。通常情況下，這種試驗(yàn)方式需要通過測量明確電壓以及電流之間的關(guān)聯(lián)性，找到二者之間的有關(guān)規(guī)律，同時也能夠借此方法找出變壓故障[2]。

4 影響高壓試驗(yàn)的相關(guān)因素

4.1 溫度

在開展高壓試驗(yàn)時，為了確保數(shù)據(jù)測量的精準(zhǔn)性以及試驗(yàn)結(jié)果的可靠性，需要對影響試驗(yàn)的眾多因素進(jìn)行探析。經(jīng)過相關(guān)調(diào)查可知，溫度在其中將會產(chǎn)生較大的干擾性。對于不同地區(qū)來講，其所處的海拔高度不同，氣候條件也各有差異，因而在不同的地區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)，其所測得的溫度值會有較大的差距。以某個恒定溫度下的試驗(yàn)情況為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行衡量，如果試驗(yàn)進(jìn)行過程中，其他條件不變，所處的環(huán)境溫度低于這個恒定溫度，變壓器中的電阻值會比恒定溫度下的電阻值更高，從這一點(diǎn)可以看出，溫度的變化會導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果會產(chǎn)生顯著的差異性。雖然在先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)的支持下，在實(shí)驗(yàn)室中借助溫控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對溫度的有效控制，但是由于溫控系統(tǒng)的啟動也需要花費(fèi)一定的時間，在進(jìn)行試驗(yàn)的過程中，溫度會處于不斷變化的狀態(tài)，電力系統(tǒng)中的電阻性能在一定程度上可能會隨著溫度的改變而出現(xiàn)故障，進(jìn)而致使測量的數(shù)據(jù)結(jié)果不具有可靠性。除此之外，溫度的不斷波動還會造成試驗(yàn)時間的增長，這給試驗(yàn)操作人員帶來了較大的工作壓力，并且高壓試驗(yàn)對電力設(shè)備也有一定的損耗。如果試驗(yàn)時間過長，變壓器的使用壽命會不斷減少[3]。

從根本的角度進(jìn)行思考，絕大多數(shù)變壓絕緣體對于溫度的感知力都比較敏感，對于很多變壓器來講，其絕緣電阻受溫度的干擾也會比較強(qiáng)烈，因而在進(jìn)行試驗(yàn)時，所測得的數(shù)據(jù)信息可能會因?yàn)闇囟鹊挠绊懚霈F(xiàn)不精準(zhǔn)的情況。從一般性的角度考慮問題，受溫度的干擾，絕緣電阻會發(fā)生一定程度的變化，這種變化趨勢與溫度的變化趨勢通常保持相反的發(fā)展方向?；谖⒂^的角度看待問題，在進(jìn)行試驗(yàn)時，如果其余條件均固定，只有溫度處于動態(tài)變化的狀態(tài)，隨著溫度的不斷增高，絕緣體中的分子以及離子等會慢慢開始運(yùn)動，隨著溫度的不斷增長，分子、離子的運(yùn)動也會加快，在這種情況下，絕緣電阻值會有所下降。在溫度不斷升高的過程在，受潮絕緣吸收比會逐漸朝向更低的趨勢發(fā)展，而干燥絕緣吸收比也會朝向更高的趨勢發(fā)展。特別是當(dāng)溫度處于30 ℃～40 ℃之間時，如果制成曲線圖，從圖上便可以看出吸收比會呈現(xiàn)峰值狀態(tài)，緊接著就是下降[4]。

4.2 升壓速度

在變壓器工作過程中，電流泄露情況較為常見，這是變壓器特有的一種現(xiàn)象，這類情況一般都是恒定不變的，因此不會因?yàn)闇囟鹊淖兓霈F(xiàn)更改。但是在進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)時，如果借助微安表工具開展測量工作，并通過具體的測量進(jìn)行讀數(shù)，實(shí)際測得的數(shù)據(jù)結(jié)果與泄露電流之間會存在一定的差距。從這一點(diǎn)來看，在試驗(yàn)過程中，泄露電流并不是一直不變的，它也會因?yàn)樯龎核俣鹊母蓴_而產(chǎn)生變化。并且需要注意的是，如果電容器的容量越大，泄漏電流受升壓速度的影響程度也會更為顯著。

4.3 電壓極性

在進(jìn)行這一試驗(yàn)時，測量得到的數(shù)據(jù)容易受到多方因素的干擾。除此之外，不管試驗(yàn)是否具有可行性或者試驗(yàn)測得數(shù)據(jù)是否具有精準(zhǔn)性，試驗(yàn)的開展都會對變壓器的正常工作造成一定的危害，特別是從安全性的角度考慮，會埋下較大的隱患。另外，在試驗(yàn)過程中，電壓極性也屬于一種較為重要的因素，這一因素的存在會對泄露電流造成相關(guān)影響，一般情況下都是由變壓器受潮所引起的。對于變壓器絕緣體而言，其如果受潮，通常是由外殼開始，處于絕緣層的水分在電場中會呈現(xiàn)正電荷，再加上正極性電壓的影響，水分子會游移到外殼，絕緣層中的水分會因此減少，泄露電流也會隨之降低。如果這時增加負(fù)極性電壓，在類似原理的作用下，絕緣層的水分會增加，泄露電流也會隨之變多[5]。

雖然上文講述了電壓極性與泄露電流的相關(guān)情況，但是從實(shí)際的角度出發(fā)進(jìn)行思考，并不是所有的變壓器都會受到極性的影響，尤其是新的變壓器，更不易受其干擾，因而最后所測得的數(shù)據(jù)結(jié)果基本上也沒有多大的偏差。通過探究出現(xiàn)這一情況的原因可以發(fā)現(xiàn)，新的變壓器一般不會出現(xiàn)受潮的情況，因而絕緣層的水分子會較少，進(jìn)而致使漏電問題并不明顯。在這種情形下，不論是在正極還是負(fù)極電壓下進(jìn)行泄露電流的測量，所得到的結(jié)果基本都所差無幾。舊變壓器泄露電流的情況易于受到電壓極性的干擾，特別是在試驗(yàn)過程中，將電壓調(diào)節(jié)至50%～80%之間的時候，泄漏電流受到的影響最為顯著。

4.4 變壓器鐵芯接地

在變壓器試驗(yàn)過程中，會有高壓電流的存在，如果電流一旦出現(xiàn)泄漏，很容易會對附近的電力設(shè)備造成破壞，同時也會給相關(guān)工作人員的安全帶來一定的隱患。為此，在試驗(yàn)過程中，相關(guān)設(shè)備需要采取接地處理，但是在變壓器的鐵芯接地處理工作中，由于電容夾片的影響，變壓器鐵芯通常不能有效接地，在這種情況下，放電的正常性將無法得到保障。另外，在進(jìn)行試驗(yàn)的過程中，由于等效電路繞組與變壓器鐵芯形成了串聯(lián)的等值電路，這會造成變壓器設(shè)備中絕緣電阻的阻值提高，降低分支電路電容對電流的吸收，同時也造成變壓器試驗(yàn)的測量結(jié)果出現(xiàn)偏差[6]。

5 變壓器試驗(yàn)過程中有關(guān)故障的相關(guān)處理方法

5.1 降低溫度變化所帶來的干擾性

一般情況下，在進(jìn)行試驗(yàn)時，絕緣電阻受溫度的干擾比較強(qiáng)烈。站在實(shí)際的角度進(jìn)行分析，溫度的波動會影響絕緣電阻的正常使用?；诖耍陂_展試驗(yàn)工作的過程中，相關(guān)工作人員要對溫度進(jìn)行合理調(diào)控，確保溫度處于正常的變化范圍，避免出現(xiàn)較大的波動，盡可能地保障其溫度的穩(wěn)定性，使其長時間保持固定不變的溫度值。除此之外，在進(jìn)行試驗(yàn)時，還需要確保絕緣電阻器具備一定的干燥性，這樣做的目的是避免由于溫度以及濕度的影響，干擾試驗(yàn)的正常進(jìn)行。

5.2 嚴(yán)格校準(zhǔn)試壓數(shù)據(jù)

對于試驗(yàn)的開展而言，其通常會伴隨著一定程度的風(fēng)險。升壓速度對于檢測結(jié)果有著較為明顯的干擾作用，因而在實(shí)際開展試驗(yàn)時，需要加強(qiáng)對升壓速度的控制力度，使其維持在一個正常的速度范圍內(nèi)。一般情況下，測量試驗(yàn)數(shù)據(jù)時，工作人員要具備充足的耐力，時刻觀察試驗(yàn)條件是否合格，避免因?yàn)榭陀^條件的影響導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)生誤差。除此之外，在進(jìn)行試驗(yàn)時，需要明確操作規(guī)范以及詳細(xì)的操作步驟，在合理控制升壓速度的基礎(chǔ)上，展開數(shù)據(jù)測量工作，并對測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)，從而有效保障所獲取的數(shù)據(jù)具有可靠性。

5.3 短距離連接試驗(yàn)設(shè)備和其他設(shè)施

感應(yīng)電壓的存在會給試驗(yàn)造成不必要的干擾，為了盡可能避免該因素的產(chǎn)生，在正式進(jìn)行試驗(yàn)之前，工作人員還需要做好充足的準(zhǔn)備工作，提前布置好規(guī)避舉措，有效避免感應(yīng)電壓的產(chǎn)生，這樣做有利于合理控制風(fēng)險事件的出現(xiàn)。在實(shí)際實(shí)踐過程中，為了防止感應(yīng)電壓的產(chǎn)生，操作人員需要綜合考慮相關(guān)設(shè)施設(shè)備的影響。與此同時，還需要處理好設(shè)備以及其他設(shè)施之間的關(guān)系。一般情況下，在具體操作過程中，所要用到的試驗(yàn)設(shè)備與其他設(shè)備之間可以通過短距離連接的方式進(jìn)行連接，然后再落實(shí)好接地工作。除此之外，就算在操作過程中，不會涉及相關(guān)設(shè)施設(shè)備，同樣也需要做好接地措施。

5.4 進(jìn)行必要的儀器檢測

在高壓試驗(yàn)過程中，變壓器可能會出現(xiàn)這一問題：儀器控制箱中的控制回路升壓并無異常，輸入、輸出也沒有檢測出問題，在實(shí)際進(jìn)行試驗(yàn)操作時，儀器指針卻表現(xiàn)出異常，將儀器進(jìn)行維修后問題依舊沒有解決，從外觀上進(jìn)行觀察，并未發(fā)現(xiàn)有明顯的區(qū)別。在出現(xiàn)這一情況后，經(jīng)過縝密的分析，可以認(rèn)為是變壓器高壓試驗(yàn)故障。這時，相關(guān)試驗(yàn)人員要針對儀器進(jìn)行全面檢查。

5.5 高壓試驗(yàn)故障處理流程

試驗(yàn)操作者之間要進(jìn)行緊密配合，通過優(yōu)化處理流程等方式確保高壓試驗(yàn)故障處理速度更快、精準(zhǔn)性更高。經(jīng)過相關(guān)分析，可以將故障處理的操作分為以下幾個環(huán)節(jié)：第一，做好前期準(zhǔn)備工作。準(zhǔn)備試驗(yàn)安全網(wǎng)，在試驗(yàn)周圍設(shè)置醒目的標(biāo)牌，用以提醒行人此處危險。第二，試驗(yàn)過程一般僅靠一個人是無法完成的，因而需要組建試驗(yàn)小組，小組成員中必須要有1 位及以上經(jīng)驗(yàn)豐富的試驗(yàn)操作人員，其主要負(fù)責(zé)對整體試驗(yàn)工作進(jìn)行規(guī)劃，并控制儀器應(yīng)用的合理性以及規(guī)范性。第三，在高壓試驗(yàn)開始前，需要檢查儀表容量、開關(guān)等處，為試驗(yàn)的進(jìn)行做好鋪墊。第四，構(gòu)建電力故障診斷模型，通過對模型加以分析，能夠?qū)﹄娏收线M(jìn)行模擬，同時也能看到可能會發(fā)生的變化，這為試驗(yàn)工作者的后續(xù)操作提供了重要參考依據(jù)。第五，小組成員進(jìn)行設(shè)備和線路的連接，最終試驗(yàn)的負(fù)責(zé)人對工作結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)收。檢查過程中重點(diǎn)需要注意引線的長度是否合適、設(shè)備及其金屬外殼是否接地、接地物體間的距離是否存在安全風(fēng)險等。在完成檢查工作后，如果沒有問題，則安排所有撤退到安全區(qū)域，然后展開后續(xù)工作，如評估試驗(yàn)結(jié)果等。

6 結(jié)語

總體來講，在進(jìn)行高壓試驗(yàn)時，必須要提高謹(jǐn)慎性，注意眾多細(xì)小的環(huán)節(jié)，特別要加強(qiáng)對溫度、濕度等條件的把控，盡可能避免相關(guān)因素給試驗(yàn)所造成的干擾性。從事試驗(yàn)工作的人員需要搞清楚產(chǎn)生數(shù)據(jù)偏差的原因，同時還要對相關(guān)試驗(yàn)方法了熟于心，在排除各種干擾措施后，展開精確的測量工作，并對測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，從而保障設(shè)備的正常運(yùn)行。