電力變壓器的絕緣試驗和診斷淺析

李亞輝

摘 要：作為電力設備運行和維護中的重要環節之一，電力變壓器的絕緣實驗和診斷能有效保護電力設備的安全運行，承擔著電力系統絕緣監督的主要工作任務。按照《電力設備預防性實驗規程》進行操作實驗，能有效診斷缺陷設備、及時發現隱患等。

關鍵詞：電力變壓器；絕緣試驗；診斷分析

電力設備內部的絕緣材料性能決定了電力設備的主要壽命，衡量絕緣性有多個指標，比如電氣性能、機械性能、熱穩定性與化學穩定性等。采取多種手段進行電氣性能的定期勘測，對電力設備的絕緣性能做出客觀評價是維持電力設備長期運行的必不可少的手段。

1 電力變壓器絕緣的分類和損害危害

1.1 絕緣分類

電力變壓器的絕緣分類一共分為內、外絕緣兩大類。外絕緣就是空氣絕緣，內絕緣是出于油箱中的各部分絕緣。其中，內絕緣又可以分為主絕緣和縱絕緣兩大類，主絕緣是組繞與組繞之間及對地之間的絕緣，縱繞是各部分之間的絕緣。

對于目前的電力系統使用的變壓器有兩種不同的中性點的絕緣結構。一種是我們常說的全絕緣結構，這種絕緣結構的中性點的絕緣水平和三相端出線電壓等級的絕緣水平是一樣的，對于小接地電流接地系統而言，很好的滿足了較高的絕緣要求，這種電力絕緣系統在我國也有著廣泛的應用。另一種就是分級絕緣結構，它的中性點的絕緣水平低于三相端出線電壓等級的絕緣水平，這種絕緣結構在110kv及以上電網的大電流接地系統中有些重要應用。分級絕緣結構能很好的通過縮小絕緣尺寸來縮小整個變壓器的尺寸，這樣就可以降低造價。對于變壓器的絕緣水平，也被稱為絕緣強度，它按照高壓、中壓、低壓繞組順序列出的耐受電壓值來衡量，這也是日常診斷的一個指標。

1.2 損害危害

變壓器故障的很大程度上都是有絕緣老化引起的，因此，變壓器絕緣老化是維修人員的關注重點。如果絕緣老化損壞，會導致電網中的絕緣機械強度下降，使電路抵抗中大電流的能力大大下降，容易引起電壓不穩、短路、停電等常見故障，是變壓器的價值減少。另外，變壓器也會因此而受到損害，變壓器內部可能出現局部放電危險，很容易引起變壓器損毀。變壓器的絕緣能力下降，會使它無法承受電磁震動和電動力帶來的內部沖擊，在電壓不穩定的冬季，這種損傷尤為明顯。

2 電力變壓器絕緣試驗方法

目前我國的部分電力系統的絕緣試驗方法還存在很多不完善的地方，對于絕緣預防性試驗如果只是硬性按照統計規格進行判斷，或者單一方法試驗很容易造成試驗工作的失誤和不足。絕緣試驗主要有介質損失角法、電容比法、吸收系數測定法、絕緣電阻及泄漏電流測定法等。介質損失角法的靈敏度高，用來測定設備受潮和嚴重的局部缺陷，在絕緣試驗時，常常測定幾個介質回路的總損失角，對于電容較小的部件，常常受潮嚴重，但是如果介質損失角沒有顯著增加，并不容易被發現。絕緣油的劣化會導致介質損失角的惡化。在絕緣受潮后，介質不均勻極化，絕緣在不同頻率和溫度下表現出不同電容，以此來判斷絕緣就是電容法。除了檢測干燥運行絕緣，這種方法是最主要的。對于另一種試驗方法，吸收系數測定法，就是在絕緣有局部缺陷或者受潮時，吸收關系容易飽和，這樣能簡單并且準確的判斷絕緣狀態，如果和其他方法混合使用，能有效發現局部缺陷，吸收系數對于絕緣板、套管等的局部缺陷能很容易檢查出來。最后，絕緣電阻和泄漏電流測定法，在檢測絕緣潮濕程度上，絕緣電阻和泄漏電流測定的結果通常是一致的。用直流電檢查絕緣狀態，在沒有電容影響的情況下靈敏度和準確度都很高。局部缺陷處常常有電流經過而使絕緣降低，因此絕緣電阻試驗能有效發現絕緣弱點。泄漏電流則通過較高的電壓更有力的發現某些端部和局部的缺陷，并且根據絕緣的伏安曲線關系也能有效判斷受潮情況。

3 電力變壓器絕緣診斷方法

電力變壓器的絕緣試驗是診斷絕緣性的有效方法，在目前的絕緣診斷方法中，最普遍應用的有一下幾種。一個是絕緣電阻和吸收比的測定，通過對此的測定，可以很好的檢測變壓器絕緣整體或者局部的受潮，及時發現絕緣表面的局部缺陷，還能夠檢查出有沒有短路、瓷件破損等。對于這種試驗有嚴格的控制要求，對于設備的絕緣電阻不能低于出廠試驗值的70%，對于變壓器的吸收比也要控制在1：3以上，對于電壓等級大于220kv容量大于120MVA的變壓器，要對它的極化指數進行測量，要求這個值與出廠值不能有太大差距。此外，還要進行交流耐壓試驗，將被試繞組收尾相接，并施加試驗電壓來考察變壓器的主絕緣和端絕緣的強度，就是外施工頻耐壓試驗。這種實驗方法對于設備絕緣而言是破壞性的，原來的絕緣弱點會因此進一步放大，造成絕緣內部的劣化積累。所以，對于試驗電壓標準和耐壓時間的控制就顯得尤為重要。試驗電壓在此具有雙重性，電壓越高，一方面發現絕緣缺陷就會更有效，另一方面也會更容易擊穿被試品。作為考驗絕緣的主試品，耐壓試驗是變壓器絕緣試驗的主要方法之一。另外，還要介紹一種主要方法，即對介質損耗因數的測量。介質損耗因數測量廣泛應用于檢測變壓器絕緣受潮情況、油質劣化情況以及繞組上的局部缺陷等。但是在一些方面并不靈敏，比如局部放電，絕緣老化，輕微缺陷反應等。而對于容量8000KVA以上和電壓等級35KVA以上的變壓器，測量損耗角的正切值必不可少。

4 電力變壓器絕緣損壞實例分析

電力變壓器隨著容量的增大，一旦出現損壞，不僅影響居民用電需求，更有可能對居民的人身財產安全產生極大威脅。因此有效掌握絕緣受損情況非常重要。目前出現的絕緣損壞事故主要有繞組絕緣事故、套管絕緣事故、分接開關絕緣事故、鐵心絕緣事故等。首先，絕緣事故發生可能是由于制造缺陷，即在局部放電的情況下正常工作電壓引起的絕緣擊穿事故，因此，在出廠局部放電檢驗中嚴格把關就能很高預防此類事故發生。另外，絕緣容易老化，很多變壓器，由于油道阻塞導致諸如匝絕緣局部過熱的情況，容易引起絕緣事故。對于絕緣老化的事故發生一般可以見得絕緣的明顯的老化象征，。在一些情況下也會出現油流帶電的事故發生。油流和固體絕緣摩擦會產生電流，在油流放電的過程中，油中會產生間歇性電火花，局部放電測量儀會收到信號但是此種情況發生一是要有足夠大的電量，另外還要有形成放電的通道，由于油流放電部位明確，一般在繞組下部，該處電位較低，一旦放電易于察覺也很容易處理，雖然一般沒有引起大的事故，但是仍然需要警惕，因為一旦事故發生，后果也是不可設想的。

5 小結

作為變電站的核心設備，電力變壓器起到了不可替代的作用，它的運行狀況直接影響到了整個電力系統的安全運行。絕緣油和絕緣紙作為主要絕緣材料，容易老化而導致事故發生，因此，對變壓器絕緣試驗與診斷技術的研究需要不斷深化，以此保障變壓器的正常運轉。在安全的前提下，變壓器絕緣還有更加廣闊的探索和利用空間。