電氣試驗(yàn)在變壓器故障檢測(cè)中的應(yīng)用

張紅

（國(guó)網(wǎng)西藏發(fā)電檢修公司，西藏 拉薩 850000）

0 引言

作為電力系統(tǒng)中的重要基礎(chǔ)設(shè)施，變壓器大多安裝于供電系統(tǒng)末端，主要發(fā)揮輸變電作用。電力系統(tǒng)中變壓器數(shù)量較多且容量偏大，如果運(yùn)行中出現(xiàn)故障會(huì)嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。為了做好變壓器故障防控，應(yīng)明確變壓器常見故障及原因，通過電氣試驗(yàn)確定變壓器具體故障情況，為故障處理提供參考。同時(shí)，應(yīng)提高對(duì)電氣試驗(yàn)的重視，切實(shí)保證變壓器安全可靠運(yùn)行。

1 變壓器故障

1.1 繞組故障

繞組是變壓器的核心組件，可能發(fā)生的繞組故障有繞組位移、繞組變形、繞組斷線、繞組短路和繞組燒毀。造成繞組故障的大多數(shù)都是外部因素，最常見的且破壞力最大的是繞組短路。繞組短路時(shí)常伴隨著局部放電和局部過熱、變壓器油迅速升溫，造成重瓦斯動(dòng)作，變壓器三側(cè)跳閘[1]。

1.2 鐵芯故障

鐵芯是變壓器磁路的介質(zhì)，與繞組共同承擔(dān)著能量轉(zhuǎn)換的角色。鐵芯可能發(fā)生的故障有接地不良、多點(diǎn)接地、短路等，其中多點(diǎn)接地是最常見的故障，變壓器檢修時(shí)遺落工器具或絕緣油劣化受潮都極易導(dǎo)致鐵芯多點(diǎn)接地，造成局部過熱和引線脫焊等。

1.3 分接開關(guān)故障

由于變壓器頻繁調(diào)整電壓，其分接開關(guān)需要頻繁開斷，在觸頭和切換軸等部位容易形成氧化膜，導(dǎo)致分接開關(guān)動(dòng)作時(shí)滅弧效果不佳，電弧會(huì)造成觸頭表面燒傷，此外還有齒輪和滾筒等機(jī)械損傷等。

1.4 引線和套管故障

變壓器的繞組通過引線和套管與外部導(dǎo)線連接，引線容易發(fā)生的故障有接觸不良、短路和斷路等，套管容易發(fā)生的故障有瓷瓶龜裂、局部放電、套管移位和套管炸裂等。

1.5 絕緣故障

變壓器的繞組通過絕緣紙和絕緣油實(shí)現(xiàn)絕緣，絕緣下降的模式有介損超標(biāo)和絕緣損傷。在發(fā)生介損超標(biāo)和絕緣損傷時(shí)并不會(huì)立即影響變壓器的正常運(yùn)行，這種故障的表現(xiàn)通常是長(zhǎng)時(shí)間的輕度發(fā)熱和放電等，當(dāng)變壓器內(nèi)部絕緣進(jìn)一步下降后會(huì)導(dǎo)致變壓器停運(yùn)。

1.6 密封不良

變壓器的接頭、法蘭、箱體焊點(diǎn)、線圈、螺栓等部位容易發(fā)生漏油和漏氣，通常變壓器漏油的程度非常緩慢，在巡視檢查時(shí)應(yīng)當(dāng)觀察油滴速度和油箱油位，如果出現(xiàn)油位下降的情況應(yīng)及時(shí)補(bǔ)油。

2 電氣試驗(yàn)中安全風(fēng)險(xiǎn)的類型

電力變壓器是保證電力運(yùn)輸?shù)暮诵?，是電力系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，要想保證電力的穩(wěn)定運(yùn)輸，就必須確保電力變壓器能夠正常運(yùn)行。相關(guān)部門要對(duì)電力變壓器發(fā)生故障的原因進(jìn)行診斷，通過對(duì)電力試驗(yàn)操作的情況進(jìn)行分析和評(píng)估，存在的安全風(fēng)險(xiǎn)主要有以下3 種情況所導(dǎo)致。

（1）在操作過程中的問題，這主要是因?yàn)楣ぷ魅藛T的工作失誤、操作不當(dāng)、理論知識(shí)不足、相關(guān)的培訓(xùn)和管理工作實(shí)施不到位引起的。電力企業(yè)要重視對(duì)工作人員的培訓(xùn)，完善相關(guān)的管理制度，可以通過多種渠道，像交流合作、考察調(diào)研、定期對(duì)培訓(xùn)人員的專業(yè)能力進(jìn)行培訓(xùn)等方式，切實(shí)提高工作人員的技術(shù)水平，設(shè)立相應(yīng)的考核制度，當(dāng)工作人員的整體素質(zhì)達(dá)到工作要求后，具備了良好的專業(yè)素養(yǎng)、成熟的技術(shù)能力、較強(qiáng)的自覺性和責(zé)任心后，再讓其參與電力試驗(yàn)的工作，有效地保證了電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，減少發(fā)生故障的概率。

（2）設(shè)備的問題導(dǎo)致電力系統(tǒng)運(yùn)行系統(tǒng)發(fā)生故障，主要是因?yàn)橄嚓P(guān)人員沒有對(duì)電力設(shè)備定期檢查，后期的維護(hù)保養(yǎng)工作做得不到位，沒有及時(shí)更換破舊的機(jī)械設(shè)備零件等原因，企業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人，要對(duì)設(shè)備的使用信息作詳細(xì)的記錄，能夠清楚地把握設(shè)備使用年限、維護(hù)方式，并成立專門的團(tuán)隊(duì)，定期地對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查。如果不對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)、保養(yǎng)維護(hù)，就會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)期的使用，存在巨大的安全隱患。

（3）管理方面的問題，電力企業(yè)沒有建立完善的管理制度，實(shí)施不合理的管理方法，就會(huì)導(dǎo)致工作人員在工作過程中出現(xiàn)混亂的局面，出現(xiàn)問題，不能及時(shí)得到解決，不僅無(wú)法保證電力試驗(yàn)的順利進(jìn)行，還大大降低了工作效率。企業(yè)管理人員應(yīng)當(dāng)優(yōu)化管理系統(tǒng)，學(xué)習(xí)先進(jìn)的電力企業(yè)管理理念，保證工作有序穩(wěn)定地運(yùn)行，促進(jìn)電力企業(yè)的健康發(fā)展[2]。

3 在變壓器故障檢測(cè)中的電氣試驗(yàn)

3.1 直流電阻試驗(yàn)

電力變壓器的繞組相當(dāng)于一個(gè)電感元件與電阻元件串聯(lián)，其數(shù)值特點(diǎn)是電感值很大而電阻值很小，特別是對(duì)于電壓等級(jí)高、容量大的變壓器，等值電感的感抗和等值電阻的阻值之比更大。直流電阻試驗(yàn)就是測(cè)量變壓器繞組在通過直流電時(shí)等值電阻的大小。《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》（DL/T 596—1996）中對(duì)變壓器的相電阻不平衡率、線電阻不平衡率和出廠實(shí)測(cè)數(shù)值變化率等試驗(yàn)結(jié)果做出了明確規(guī)定。

測(cè)量變壓器直流電阻的常用方法有壓降法、電橋法和直流電阻測(cè)試儀法。壓降法是在被測(cè)繞組上通過直流電流，通過閉合電路的歐姆定律來計(jì)算繞組的直流電阻的方法，壓降法的誤差較大，因此目前不推薦使用這種方法。電橋法又稱為平衡電橋法，有單臂電橋和雙臂電橋兩種，該方法在測(cè)試時(shí)需要拆解高壓引線，并且需要對(duì)繞組進(jìn)行充電，因此工作量較大。使用直流電阻測(cè)試儀測(cè)試變壓器直流電阻，具有速度快、效率高的優(yōu)點(diǎn)，因此目前普遍使用該方法進(jìn)行直流電阻試驗(yàn)。

3.2 絕緣電阻試驗(yàn)

變壓器各繞組之間是通過磁路產(chǎn)生電氣聯(lián)系的，正常情況下它們之間應(yīng)該具備一定的絕緣強(qiáng)度，因此可以通過測(cè)試?yán)@組之間的絕緣電阻來判斷變壓器的故障類型。在變壓器繞組上施加直流電壓，此直流電壓和流過繞組上的泄漏電流之比稱為繞組的絕緣電阻[3]。

規(guī)程中對(duì)變壓器絕緣電阻、吸收比、極化指數(shù)等試驗(yàn)結(jié)果做出了明確規(guī)定：對(duì)于額定電壓35kV 及以上且額定容量4MVA 的變壓器還應(yīng)增加試驗(yàn)吸收比；對(duì)于額定電壓220kV 及以上或額定容量120MVA 的變壓器還應(yīng)增加試驗(yàn)極化指數(shù)。

絕緣電阻試驗(yàn)采用兆歐表進(jìn)行，根據(jù)繞組的電壓等級(jí)選擇合適量程的兆歐表：對(duì)于額定電壓1000V 以下的繞組選擇1000V 兆歐表；對(duì)于額定電壓1000V 以上的繞組選2500V 的兆歐表，其量程一般不小于100000MΩ。測(cè)量絕緣電阻時(shí)要求：①滿足靜止時(shí)間的要求，對(duì)于新投入或大修后的變壓器，根據(jù)變壓器電壓等級(jí)的不同決定靜止時(shí)間，110kV 及以上電壓等級(jí)的變壓器應(yīng)靜止20h 以上，35kV 及以下電壓等級(jí)的變壓器需靜止5h 以上。②變壓器油的溫度低于50℃。③在測(cè)量中要對(duì)被測(cè)繞組進(jìn)行放電，避免繞組上的殘余電荷影響絕緣電阻的試驗(yàn)結(jié)果，放電時(shí)間應(yīng)大于2min。在變壓器停電后，將被測(cè)繞組各引線端短路，接到兆歐表L 端和屏蔽端G，其余非被測(cè)繞組都短路并接地，兆歐表的接地端子E 也接地。

4 電力實(shí)驗(yàn)中常見的異常

4.1 電壓不同造成異常

電壓不同在影響電力試驗(yàn)正常開展的重要因素之一，導(dǎo)致電壓故障的原因有很多，常見的原因有以下兩點(diǎn)：①連接線的接觸不良，因?yàn)殡娐吠鶗?huì)串聯(lián)多個(gè)元件，造成巨大的能量損耗，就會(huì)因?yàn)樽儔浩髟O(shè)備的原因，對(duì)介質(zhì)的運(yùn)輸造成一定的影響。當(dāng)變壓器設(shè)備的電壓相對(duì)較低時(shí)，就很容易出現(xiàn)電壓異常的情況。②當(dāng)變壓器發(fā)生直流電流泄漏時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)電壓異常的情況。當(dāng)工作人員在對(duì)直流電流進(jìn)行測(cè)試時(shí)，由于電壓的影響，測(cè)驗(yàn)結(jié)果會(huì)出現(xiàn)一定的偏差。在實(shí)驗(yàn)過程中，通常會(huì)在檢驗(yàn)設(shè)備的表面產(chǎn)生高電壓的電場(chǎng)，如果升高的電壓，沒有達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)值，那么相應(yīng)的電流也會(huì)減小。如果升高的電壓，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了預(yù)期的設(shè)置值，相應(yīng)的電流就會(huì)變大，當(dāng)絕緣電流低于相應(yīng)的電流時(shí)，就很容易出現(xiàn)電壓異常的情況。

4.2 電力實(shí)驗(yàn)過程中存在的不安全因素

在對(duì)電力實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢查時(shí)，往往會(huì)因?yàn)楣ぷ魅藛T的操作不規(guī)范，相應(yīng)管理人員沒有認(rèn)真履行相應(yīng)的職責(zé)，就會(huì)出現(xiàn)一系列不安全因素，產(chǎn)生一定的安全隱患，從而影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。此外，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障，不能正常運(yùn)行時(shí)，很多工作人員認(rèn)為只要及時(shí)斷開電源開關(guān)就好了，這其實(shí)并不能夠有效地解決問題，當(dāng)插上電源再次使用時(shí)，還是會(huì)存在一定的問題，故障問題并沒有得到解決，往往還會(huì)因?yàn)椴迳想娫吹哪且凰查g，電壓的瞬間增大，造成更加嚴(yán)重的后果。產(chǎn)生這種錯(cuò)誤認(rèn)知的主要原因是缺乏相關(guān)的理論知識(shí)，相關(guān)負(fù)責(zé)人要加強(qiáng)對(duì)職工的培訓(xùn)，使職工具有充足的理論知識(shí)，在面臨所產(chǎn)生的問題時(shí)，能夠及時(shí)運(yùn)用頭腦中的理論知識(shí)，采取一定的措施手段，使問題得到良好的解決，排除安全隱患，有利于電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。除此以外，影響電氣試驗(yàn)正常運(yùn)行的因素環(huán)境因素、氣候條件、接地問題、設(shè)備引線問題等，其中接地問題應(yīng)當(dāng)引起電力企業(yè)的重視。

5 基于電氣試驗(yàn)的變壓器故障應(yīng)對(duì)方案

5.1 建立完善的電力系統(tǒng)檢修結(jié)構(gòu)

在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，變壓器是保證電氣系統(tǒng)良好運(yùn)行的關(guān)鍵，變壓器的運(yùn)行情況決定著整個(gè)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。變壓器在長(zhǎng)期使用過程中，難免會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題，一旦變壓器出現(xiàn)問題，無(wú)法支撐系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，將會(huì)給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，為了保證變壓器的正常運(yùn)行，延長(zhǎng)變壓器的使用壽命，電氣企業(yè)就應(yīng)當(dāng)建立完善的電力系統(tǒng)檢修系統(tǒng)，應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，對(duì)變壓器的使用信息作詳細(xì)的記錄，對(duì)于變壓器的維修情況、產(chǎn)生的問題、使用年限做全面的存檔記錄，定期維護(hù)，對(duì)于不符合標(biāo)準(zhǔn)的變壓器，要及時(shí)更換，這很大程度上保證了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，給電力企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益[4]。

5.2 對(duì)絕緣電阻進(jìn)行多次檢驗(yàn)后投入市場(chǎng)使用

絕緣電阻質(zhì)量的好壞，直接影響著變壓器的質(zhì)量，絕緣電阻是變壓器的核心元件，要變壓器投入使用前，必須確保絕緣材料的質(zhì)量，工作人員要對(duì)絕緣電阻的質(zhì)量進(jìn)行多次的質(zhì)量檢測(cè)，確保其符合變壓器運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)后，再投入市場(chǎng)使用，避免因?yàn)榻^緣電阻的質(zhì)量問題，進(jìn)而影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行，造成重大的后果[5]。在對(duì)絕緣電阻進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估時(shí)，要確保其線路周圍沒有異物的存在，線路沒有發(fā)生老化，在絕緣電阻工作時(shí)，繪制出一條電流變化圖，根據(jù)電流的變化趨勢(shì)檢測(cè)變壓器是否存在質(zhì)量問題。

5.3 對(duì)變壓器電路電流進(jìn)行調(diào)控，防止漏電現(xiàn)象發(fā)生

電流是保障電力系統(tǒng)順暢運(yùn)行的重要元件，沒有電流的通過，電力系統(tǒng)就無(wú)法進(jìn)行，同時(shí)，還要確保電流的穩(wěn)定性。對(duì)于電流的使用，應(yīng)當(dāng)引起人們的重視，如果不科學(xué)地使用電流，就會(huì)造成不可估量的后果，危害到人們的身心健康，如果嚴(yán)重，還會(huì)因?yàn)殡娏鞯男孤┮鸹馂?zāi)，造成重大事故，這在很大程度上增加了經(jīng)濟(jì)損失[6]。因此，企業(yè)管理人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)工作人員的安全意識(shí)，規(guī)范工作人員的操作流程，合理控制電流的大小，把安全居于首位，當(dāng)電壓超出了額定電壓時(shí)，要及時(shí)切斷電源，作出相應(yīng)的調(diào)整，避免因?yàn)殡娏鬟^大，造成嚴(yán)重的后果。

5.4 絕緣電流和泄漏電流分析

當(dāng)介質(zhì)通過直流電壓時(shí)，在這個(gè)過程中，絕緣電流是十分短暫的充電電流，電流增加會(huì)在一瞬間，然后迅速降到零。傳導(dǎo)電流就是泄漏電流，其實(shí)傳導(dǎo)電流和加壓時(shí)間沒有太大關(guān)系，一般是恒定值，數(shù)值的作用主要是用來判斷絕緣體內(nèi)部有沒有受潮，絕緣體的表面沒有灰塵的堆積，影響絕緣體的正常使用，或者是絕緣體有沒有發(fā)生老化的痕跡。傳導(dǎo)電流對(duì)應(yīng)的是測(cè)量的絕緣電阻值。吸收電流則和測(cè)量絕緣電阻吸收比之間有很大的關(guān)系，測(cè)量變壓器絕緣電阻以及吸收比等，可以分析出變壓器絕緣的受潮情況，查看其有無(wú)貫穿性的缺陷等，例如，絕緣子破裂以及引線靠殼等相關(guān)的問題和缺陷[7]。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)變壓器故障的重視，對(duì)變壓器應(yīng)用的絕緣電阻提出嚴(yán)格的要求，使其能夠滿足電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí)，相關(guān)的工作人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)變壓器的檔案信息，進(jìn)行定期的維護(hù)、更換，排除安全隱患，還應(yīng)當(dāng)通過對(duì)現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用，精準(zhǔn)定位到變壓器產(chǎn)生故障的原因和位置，及時(shí)加以解決，避免造成嚴(yán)重的后果，導(dǎo)致大量的經(jīng)濟(jì)損失，促進(jìn)電力企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。