電氣試驗在變壓器故障分析中的應用

王世澤 甘浩成 國網四川省電力公司檢修公司

一、引言

對變壓器而言，其在保證電力系統穩定運行過程中起關鍵作用，同時，變壓器在電力系統中是最主要的輸變電設備，在實際運行過程中，其主要安裝在電力系統的末端，數量較多且總容量較大。如果變壓器在運行過程中產生故障，會給整個電力系統的正常運行造成不利影響，因此，要采取針對性的措施提高變壓器的運行穩定防護力度。目前，在電力行業，絕大部分企業對變壓器進行故障檢查和分析時，主要采用電氣試驗方法，高效的利用電氣試驗方法能夠對變壓器運行過程中產生故障的原因進行綜合分析，并做出準確判斷，從而就能采取措施及時解決故障，提高變壓器在運行過程中的穩定性和安全性。

二、變壓器正常運行的重要性意義

對于變壓器，其主要作用是對用電系統的電壓進行控制，如果產生故障，會影響電力系統的正常供電，甚至還會產生漏電、起火、爆炸的現象，給人們的生命財產安全造成不利影響。因此，變壓器正常運行在整個電力系統的安全穩定運行中占據重要地位[1]。

三、變壓器主要的故障及原因

（一）繞組形變故障

在變壓器實際運行過程中，如果產生短路電流，就會給變壓器內部相關部件造成沖擊，從而產生繞組故障。在發生繞組故障時，其最嚴重的便是近期短路故障，一旦產生短路沖擊電流，就會使得變壓器繞組承受電動力的值瞬間升高到數百倍，而繞組的溫度也會急劇升高，從而降低了線圈的機械能，并產生嚴重的繞組故障。此外，部分變壓器的繞組線圈在受到短路電流時還會產生變形，而傳統的頻率響應法和短路電抗法均無法準確的判斷繞組產生的故障。如果采用離線吊芯檢查法，不僅需要投入大量的人力、物力和財力資源，還會給變壓器自身的繞組造成損害。

（二）鐵芯故障

對變壓器的鐵心而言，其是由非鐵性鐵磁材料硅鋼片組成，然而，變壓器在運行過程中會產生交變磁場，硅鋼片在交變磁場中，自身的長度會產生變化，從而便會產生磁致伸縮現象，一定程度上會給芯片勵磁頻率造成不利影響。一般而言，變壓器鐵芯振動頻率主要以100 赫茲為基礎，當歸鋼片的磁致伸縮率過大時，鐵心的形變量便會逐漸增加，使得鐵芯會頻繁震動，實際上，除了基頻振動以外，鐵心振動還包含基頻整數倍的高頻附加振動信號。此外，如果變壓器鐵芯內部的絕層破損或油箱的底部存在大量油漬，會降低變壓器內部的絕緣性能，部分絕緣漆會脫落，使得鐵芯暴露在空氣中，從而引發變壓器運行故障。

四、變壓器故障及其檢修方法

對于變壓器而言，其主要是由線圈和磁芯構成，其自身運行的穩定性和安全性與材料性能、結構設計、外界環境干擾等存在直接聯系。如果變壓器在運行過程中產生安全故障，會給整個電力系統造成不利影響，容易產生失穩和癱瘓的現象，情況嚴重時還會使得部分電氣設備燒毀。因此，在對變壓器相關設備進行檢修時，主要采用電氣試驗的方法對變壓器設備的油溫、油壓等進行試驗，將試驗的結果與變壓器標準值進行比較，如果該值與標準值存在差距，則說明設備存在運行故障，就需要采取有效措施對缺陷部位進行檢修，從而就能為變壓器的正常運行提供保障。因此，電氣試驗是變壓器分析過程中重要的手段，主要對設備的電氣特性、絕緣特性等進行狀態分析，并為檢修工作提供信息參考依據。

五、電氣試驗在變壓器故障分析中的應用

（一）絕緣油試驗的應用

一般而言，變壓器在運行過程中都會加入絕緣油，因此，需要開展絕緣油試驗，確保使用的絕緣油能夠滿足變壓器的實際運行要求。對于變壓器而言，其在運行過程中對油的絕緣性質要求較高，而且，液態油液需要存在一定的流動性，在變壓器內部能夠進行流動，這才能將設備中的空氣全部排出。一般，高質量的絕緣油其密度都會大于空氣的密度，這才能對空氣起一定的阻礙作用，確保變壓器內部不會因空氣進入而產生氧化反應，為相關的設備零部件提供了良好的保護作用。在絕緣油試驗過程中，需要對油液擊穿電壓、含水量、酸值、界面張力、體積電阻率等指標進行精準的測量，然后將所有的試驗數據進行匯總，在分析結果的基礎上確定絕緣油的質量是否達到標準要求。對于空氣相比變壓器而言，其自身絕緣油液存在較強的絕緣強度，能夠提高變壓器內部相關部件的絕緣性，確保繞組與鐵心部件之間產生良好的絕緣效果。在試驗過程中，要對其進行精準的分析，如果在試驗過程中發現設備油液不合格，要及時進行更換，保證變壓器設備能夠安全穩定的運行[2]。

（二）直流電阻試驗的應用

在進行直流電阻實驗時，需要將直流電通在變壓器的上部件位置，然后就能將該部件視為直流電阻，這樣就能對變壓器內部 電路的電阻值進行測量，結合測量到的電阻值，就能判斷設備內部的導線是否存在問題，從而保證導線接觸安全。如果變壓器內部部件發生故障，則利用直流電阻試驗的方式就能準確定位故障發生的位置，然后就能及時安排專業人員對故障排除。在實際試驗操作過程中，需要按照嚴格的專業流程標準來進行，使用正確的測試儀器，將變壓器繞組的出線端和測試線進行準確連接，這才能得到準確的實驗數據，從而就能推斷變壓器設備內部產生短路或斷路故障的位置。此外，在對變壓器高壓側和低壓側的繞組進行直流電阻測量操作時，要對分接位置進行記錄，然后再讀取測量的數據。同時，測量過程中也要對環境溫度做好精準的記錄，這才能提高試驗數據的準確性和可靠性。試驗完成以后，對變壓器設備進行放電處理，然后按照規定的流程將測量線全部拆除，并關閉儀器電源，最終對數據進行分析，就能判斷變壓器設備是否存在運行問題。

（三）絕緣電阻和泄漏電流試驗

對直流電壓，當其作用在介質上時，其會在介質表面產生傳導電流、吸收電流和幾何電流。對幾何電流，其是極短暫的充電電流，瞬間加壓值非常大，在極短時間內會下降到零。對傳導電流，其是泄漏電流，也是電導電流，傳導電流的值處于恒定狀態，數值的變化與加壓時間不存在直接聯系。如果介質絕緣內部出現受潮、表面臟污、局部缺陷等現象，其數值就會產生一定的變化規律，傳導電流主要能夠對絕緣電阻值進行測量。此外，對于吸收電流而言，其大小與測量的絕緣電阻吸收比存在直接聯系。

（四）短路試驗的應用

在保證變壓器處于額定電流條件下，用短路試驗方法能夠對變壓器運行過程中發生短路現象所造成的損耗以及阻抗電壓進行準確的測量。對變壓器除電壓一測的繞組，需要利用人為的方式讓繞組短路，然后才能開展短路試驗，操作完成以后，就能檢測變壓器內部結構是否存在缺陷。對變壓器實際運行過程而言，其會產生一定的短路故障，主要產生的原因是油箱設計不合理、電路熱量過高等方面，如果存在以上情況，就會產生變壓器短路現象，從而給設備的穩定運行造成不利影響。因此，利用短路試驗能夠及時發現變壓器內部的油箱壁是否產生漏磁現象，或者變壓器局部變熱產生的原因，以此來檢驗變壓器運行過程中產生短路現象的原因，從而就能為設備后期的檢修過程提供數據信息參考依據。在短路試驗期間，要對阻抗電壓、短路損耗等進行精準的測量，測量過程中要保證測量線路、電源與空載試驗條件相同，在得出實驗結果的基礎上，對結果進行偏差控制，如果測量結果大于二220kV，則要確保初值差小于3%，相位間偏差小于2%；如果測量值小于110kV，則相位間偏差要小于3%，初值差不得大于5%，這才能提高試驗數據的準確性，為設備后期合理的檢修提供便利[3]。

六、結束語

綜上所述，對變壓器故障而言，如果沒有及時處理，就會給相關設備的正常運行造成不利影響，同時，也會給后期工作人員順利開展設備檢修工作造成不便，提高了設備運行過程中產生安全事故的可能性。因此，工作人員在充分了解設備運行故障現象的基礎上，利用電氣實驗能夠對設備運行過程中產生的故障問題進行綜合分析，結合分析的結果制定科學合理的檢修辦法，在此過程中就能設定變壓器最穩定的運行數據，即使產生運行故障，也能為后期設備的檢修工作提供便利和數據參考依據，從而保證變壓器的正常安全運行。