變電運行過程中變壓器電氣試驗信息分析

周剛　付鑫

【摘 要】變電運行過程中狀態檢修的基本思想是以設備當前實際狀況作為根據，通過一定的監測手段來識別故障早期的征兆，并且對故障的部位、故障的嚴重程度以及故障的發展趨勢進行判斷，來確定各個設備的最佳的維修時間。狀態檢修是目前需要耗費最小、技術最為先進的檢修制度，它為變電設備的安全、長周期、穩定和優質運行提供較為可靠的管理以及技術保障。

【關鍵詞】變電運行；電氣試驗；供電可靠性；絕緣電阻；吸收比；極化指數

0 引言

電力作為國民工業的先行官，關系到國民經濟的可持續發展。隨著現代社會和經濟的快速發展，使得電力系統向超大容量、跨區域和超高壓的方向發展。但是，隨著電力系統容量的增大和電力網絡規模的擴大，電力設備故障給人們的生產和現代生活所帶來的影響越來越大，并且對系統的穩定經濟運行也提出了越來越高的要求，而保證電力系統的經濟性以及穩定性的一個有力措施就是在提高電力設備使用率的同時保障其正常運行。

1 繞組直流電阻分析

電力變壓器繞組的直流電阻的測量是一項既簡單又非常重要的試驗項目，通過測量繞組的直流電阻，可以有效地檢查出電流回路的連接情況，能夠反映出繞組內部的焊接質量、繞組斷股、繞組匝間短路、分接開關接觸不良等情況。一般是通過變壓器電阻的不平衡率參數來判斷直流電阻是否合格。對于1.6MVA以上的變壓器呢，各相器的電阻相互間的差別不應該大于三相平均值的2%，而無中性點引出的繞組，它們線間的差別不應該大于三相平均值的1%，而對于1.6MVA及其以下的變壓器，繞組直流電阻相間的差別不應該大于三相平均值的4%，而線間的差別則不應該大于三相平均值的2%，另外，各繞組與以前相同部位測得的值折算到相同溫度各電阻的變化不應該大于2%，三相間電阻值的大小關系如果與出廠不一致，也應該引起注意。

2 絕緣電阻、吸收比和極化指數分析

絕緣電阻測試是電氣試驗人員最經常使用的方法，這種方法操作比較簡單，而且很方便判斷，根據測得的設備一分鐘時的絕緣電阻的大小以及它的吸收比，能夠檢查出絕緣是否有貫通性的集中缺陷、貫通性的受潮或是整體受潮。

絕緣電阻通常是指施加與絕緣結構上的直流電壓值與流過其中的泄漏電流值的比值。絕緣電阻高的話就說明其絕緣性能良好，如果絕緣電阻有下降的趨勢，則說明設備的絕緣已經受潮了或者出現了老化或劣化。絕緣電阻值會隨著環境溫度的變化而發生變化，一般規定將絕緣電阻換算至20度的值，可用式（1）進行計算：

R2=R1×1.5■ （1）

式中：R1表示溫度為t1時的絕緣電阻值，R2表示溫度為t2時的絕緣電阻值。

在同一次試驗中，該設備1min時的絕緣電阻值與15s時的絕緣電阻值的比值為吸收比，用字母K表示，即：

K=R10 / R15 （2）

1min時的絕緣電阻值與1 min時絕緣電阻值之比就叫做極化指數，用字母P來表示，即：

P=R10 / R1 （3）

預防性試驗規程要求變壓器的絕緣電阻滿足以下的條件：

（1）絕緣電阻換算到同一溫度值下，與前一次測試的結果相比較必須沒有明顯的變化，一般要求不能低于前一次所測得值的70%。

（2）對于35kV及其以上的變壓器要測量吸收比，吸收比在常溫下不能低于1.3；要是吸收比偏低，可以對極化指數進行測量，極化指數不能低于1.5。

（3）當絕緣電阻大于10000MΩ的時侯，吸收比不能低于1.1或者極化指數不可以低于1.3。

3 泄露電流分析

泄漏電流的測量和絕緣電阻測量的原理與作用相似，然而，因為泄漏電流的試驗電壓比較高，它的靈敏度以及準確性都比測量絕緣電阻要高，所以測量變壓器的泄漏電流值可以發現一些尚未完全貫通的集中性缺陷，也能夠反映出其他試驗項目所不能反映的電力變壓器的局部缺陷。

泄漏電流值與電力變壓器的溫度以及絕緣結構等因素有關，所以在《電力變壓器預試驗規程》中沒有做出規定。一般情況下，對于220kV變壓器而言，泄漏電流的值應小于50μA，如果大于50μA而小于80μA，就須引起注意，若是大于80μA，就可以判定為不良的狀態，另外，當年測量值也不應該大于上一年測量值的50%。

4 繞組介損分析

介質損耗角正切值也可以叫做介質損耗因數或簡稱為介損，用tanδ來表示。測量介損是一項靈敏度比較高的試驗項目，通過它可以發現電力設備絕緣整體受潮、劣化變質及小體積被試電力設備貫通和未貫通的局部缺陷等。例如，某臺變壓器的套管，正常時介損值為0.5%，但是受潮后介損值為3.5%，兩個數據之間相差了7倍；如果用測量絕緣電阻的方法來檢測的話，則會發現受潮前后的數值相差并不大。正是由于測量介損對反映一些局部缺陷具有比較高的靈敏度，因此在電工的制造和電力設備的交接以及預防性試驗中都得到了較為廣泛的應用。

通常時候，介損值tanδ會伴隨著溫度的升高而有所增大，現場測量的時候，溫度是以變壓器的頂層油溫為準的，因為每次試驗時電力變壓器的溫度都是變化的，所以應該將不同溫度下測得的介損值換算到溫度為加℃時的介損值。可使用公式（4）計算：

tanδ2=tanδ1×1.3■ （4）

式中：tanδ1表示溫度為t1時的tanδ值，tanδ2表示溫度為t2時的tanδ值。

5 鐵芯絕緣分析

電力變壓器在正常運行的時候是不容許存在鐵芯多點接地的，因為，在正常運行的時候，變壓器繞組的周圍會出現交變的磁場，在電磁感應的作用下，高低壓繞組、低壓繞組與鐵芯以及鐵芯和外殼之間都會存在著寄生的電容，帶電的繞組會經過寄生電容的禍合作用使鐵芯對地產生電位。因為鐵芯和另外的金屬部件與變壓器繞組的距離不一樣，這就會使得各個部件之間存在著電位差。一旦兩點間的電位差達到可以擊穿其間的絕緣的時候，就會產生火花放電，這種放電是斷斷續續的，時間一久，就會對固體的絕緣以及變壓器油產生不良的影響。為了避免這種現象的發生，可以把鐵芯和外殼可靠地連接以使它和外殼呈等電位的狀態，但是如果鐵芯有兩點或者是多點接地，就可能會造成不同的接地點在磁場中感應出不相等的電位，形成環流引發局部過熱從而造成絕緣油分解，另外，還可能會會燒壞鐵芯，造成電力變壓器不能正常運行。

6 電容型套管介損及電容量分析

高壓套管一般都采用油紙電容型的絕緣結構，這類絕緣結構既經濟又比較實用。然而，當絕緣結構中的紙纖維吸收了水分之后，就會加強它的導電性能，機械性能也會減弱從而造成絕緣破壞。受潮紙纖維中的水分有可能來自絕緣油也有可能來緣于原本就存在的局部受潮的部分，這一類的電力設備受潮之后，介損tanδ會有所增加。另外，在變壓器油等這類液體的絕緣材料如果受到了污染之后，極性物質會增加，從而導致介損tanδ也會上升。同時，通過電容量的變化也能夠發現電容型設備絕緣的損壞，例如如果有一個或者幾個電容屏發生擊穿短路的時候，電容量就會明顯的上升。

因此，通過介損tanδ以及電容量能夠有效地體現出絕緣受潮以及其他一些局部的缺陷，尤其是測量末屏對地的tanδ，更加能夠幫助發現缺陷。另外，電容型套管的電容量比較小，很容易遭受到各種各樣的干擾。

7 結束語

總之，隨著在線監測技術以及故障診斷技術的迅速發展，狀態檢修已經逐漸進入了實用化。它帶來了巨大的經濟效益，因此在國內外的電力行業都引起了廣泛的重視。在這方面的理論研究以及生產實踐都在不斷地深入，應用的范圍也在不斷擴大。目前，狀態檢修在技術研究以及實踐應用方面都已經取得顯著的成效。

【參考文獻】

[1]陳紹光.電力系統二次設備狀態檢修探討[J].云南水力發電，2005，21（5）：53-56.

[2]唐劍東，夏利霞.電力設備狀態檢修[J].電氣時代，2007（6）：80.

[責任編輯：丁艷]