變壓器絕緣技術淺析

朱勁楓

四川電力送變電建設公司調整試驗所，四川成都 610051

0 引言

工廠內之電力設備，主要包括電力變壓器、高壓斷路器、電力電容器、避雷器及馬達等，相關設備之絕緣材料的絕緣缺陷或逐漸劣化，將是影響此等設備正常運轉的主要因素之一，絕緣缺陷通常可分為集中性缺陷及分布性缺陷。所謂集中性缺陷，是指缺陷集中于絕緣材料的某一局部，具有快速發展造成絕緣嚴重劣化的潛力；分布性缺陷較常由于受潮或長期過熱所引起，它是一種較普遍性的劣化，一般劣化進展較為緩慢。為了確保設備穩定運轉，實施設備絕緣預防性試驗是有其必要。以目前來說，各種電力設備在出廠測試方面，都已各有相當成熟之測試技術及合格與否之判定標準。就以目前國內69kV以上之電力變壓器來說，幾乎全是國內生產，維修可以得到充分的支持。依據相關法令規定所需定期維護檢查或試驗項目，亦是委托國內顧問公司執行，但部分工廠維護人員，因人力、物力或專業技術之因素，電力設備委外測試報告收到后，對于測試報告只注意顧問公司給予的判定結果是否合格，而不詳查測試數據的意義、判定的標準或原廠的建議等等，在確保設備的穩定運轉及壽命方面，將有機會出現潛在危機的機會，因此廠內維護人員對所使用之設備的維護需求或測試技術的適用性，如使用測試設備的選擇、維護周期的訂定、測試判定標準等的了解將更有其必要性。

1 變壓器絕緣技術之預防性試驗主要項目

電力設備預防性試驗是實時發現電力設備絕緣缺陷的有效方法，已為大家所認同，一般預防性試驗的主要項目如表1所示，表中包含了破壞性及非破壞性試驗，一般以采用后者為主。非破壞性試驗又稱絕緣性試驗，是指在較低的電壓下，或是其他不會損傷絕緣的辦法來測量絕緣的各種特性，從而判斷內部絕緣有無缺陷。常見的試驗項目有絕緣電阻測量、介質電力因子測定、油中氣體分析及直流泄漏電流測量等。尤其使用高阻計之絕緣電阻量測是絕緣試驗中最簡便的方法，依量測時間作區別可讀取絕緣電阻、吸收比及極化指數3種數據。

1.1 絕緣電阻(IR)

為量測后計時1min之高阻計讀值。一般將此值換算至某同一溫度并和過去量測值相比較，供了解量測值變化之趨勢，也可以作為診斷設備絕緣是否整體和貫通性受潮，對局部性絕緣缺陷較不靈敏。

1.2 吸收比(AR)

采用1min和30s（或15s）時之絕緣電阻讀數的比值。此值比單純采用1分鐘時之絕緣電阻值更好于判斷絕緣是否受潮，一般AR若大于1.25可被認為干燥絕緣：當絕緣受潮或污染時，AR值將接近于1。

1.3 極化指數(PI)

采用10min和1min時之絕緣電阻讀數的比值，當絕緣受潮或污染時，PI值將接近于1；干燥時PI大于1，可以很好的用來判斷絕緣受潮，尤其如旋轉電機、電纜或干式變壓器等。

表1 電力設備主要預防性試驗項目注：☉正常試驗項目；Ⅹ不進行試驗項目；▲大修時進行；◇必要時。

2 電力變壓器絕緣技術之預防性試驗分析

歸納匯整IEEE std 62、日本汽力發電廠的定期點檢實施基準、日本電力公司火力電廠發電機組點檢準則、國內變壓器制造廠之電力變壓器之保養與檢查及電力設備預防性試驗規程等，針對電力變壓器之預防試驗，含定期或必要時之試驗、檢查項目如表2，這些項目之試驗周期有的相差甚多，可能是1年、3年、5年或更換線圈時等等，而且不同廠家之要求亦有差異，因此建議于設備請購前先行了解未來所需之預防性保養所需投入經費、人力，列為請購規范內容要求參考。

表2 定期或必要時之試驗、檢查項目

3 結論

由于變壓器內部絕緣結構復雜，電場、熱場分布不均勻，因而故障率相對較高，因此需定期進行預防保養，一般每1年～2年進行大修一次停電試驗，不同電壓等級、不同容量其試驗項目將有所不同，而絕緣試驗則是一重要且簡單的項目，其中又以油中氣體分析可在運轉中取樣較為方便。由變壓器絕緣油所含氣體進行分析之工作，因牽涉專門技術與經驗，一般都由受委托之檢測單位直接將結果告訴變壓器使用之廠家，依據最近走訪變壓器使用之廠家經驗，如何由各氣體之含量來判斷變壓器可能之故障，廠內的工程師們信息較少，鑒于此，特別收集相關數據加以整理，期望對變壓器之使用廠家有所幫助。

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