試析電力變壓器高壓試驗技術及故障處理

朱凱強

摘 要 電力變壓器種類繁多，但試驗方法不盡相同。通過對變壓器進行試驗，可以有效發現變壓器的各類缺陷，防止變壓器帶病運行，保證電力系統的穩定運行。本文主要闡述變壓器高壓試驗中需要注意的相關事項以及遇到異常故障的分析排查方法，為后續變壓器試驗中遇到類似問題提供故障處理的技術思路，提高試驗人員對電力變壓器高壓試驗技術水平。

關鍵詞 電力變壓器 高壓試驗技術 故障處理

中圖分類號：TM41 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）03-0025-02

電力變壓器作為變電站的核心，一直被稱為變電站的“心臟”，如何對變壓器進行“診斷”，考驗著每一位電氣試驗人員。在現如今對電力系統可靠性提出了更高要求的背景下，變壓器就更不能出現任何問題。如何確保變壓器能夠安全可靠運行，就需要通過各種試驗方法和手段對變壓器進行相關試驗，以考核驗證變壓器的性能和質量。

1 電力變壓器高壓試驗技術的要求

1.1 絕緣電阻、吸收比及極化指數試驗

測試變壓器絕緣電阻、吸收比和極化指數前，應對被測試繞組充分放電。測試使用5000V電動兆歐表，絕緣電阻值不應低于出廠試驗值的70%，吸收比不應低于1.3或極化指數不低于1.5，當絕緣電阻值大于10000MΩ而吸收比和極化指數達不到要求時，可結合tanδ測量結果綜合判斷[1]。

1.2 介質損耗因數tanδ及電容量試驗

繞組連同套管的tanδ不大于出廠值的130%，換算到20℃的tanδ值不大于0.5%，且各繞組的tanδ標準相同。電容量的偏差范圍不應超過出廠試驗值的+10～-5%。測量溫度以頂層油溫為準，盡量在油溫低于50℃時測量。當測試溫度與出廠試驗溫度不同時，一般可按照下式換算到相同溫度的tanδ進行比較：tanδ2=tanδ1×1.3（t2-t1）/10，式中tanδ1 、tanδ2分別為在溫度t1、 t2時的介質損耗角正切。要記錄測試環境溫度、變壓器上下層油溫、相對環境濕度。

1.3 變壓比及聯結組標號試驗

檢查變壓器所有分接頭的電壓比，與制造廠銘牌數據相比應無明顯差別，且應符合電壓比的規律;額定分接電壓比的允許偏差為±0.5%，其它分接電壓比的允許偏差不得超過1%。檢查變壓器的聯結組標號，應與設計要求、銘牌及標記相符。

1.4 直流電阻測試

隨著變壓器容量增大，尤其是低壓繞組為三角形接線的大型變壓器，繞組的電感量很大、直流充電的時間很長。變壓器測量繞組的直流電阻值時，高壓側可以三相同時進行。測試出的數據與出廠試驗數據值比較，各相直流電阻值換算到相同溫度下的差值也應小于2%。測量溫度以頂層溫度為準，不同溫度下的電阻值的換算公式為R2=R1×（T+t2）/（T+t1），式中R1、R2分別為在溫度t1、t2時的電阻值，T為電阻溫度換算常數，銅導線取235。

1.5 工頻耐受電壓試驗

電力變壓器等充油設備在現場安裝后，雖然是真空注油，但油中和油浸紙絕緣中還殘留了少量的空氣和氣泡。在交流試驗電壓下，氣泡上的電場強度較高，將產生游離放電或擊穿，容易造成誤判斷。因此充油設備注油后，必須靜置足夠的時間，并對套管、升高座、冷卻裝置和氣體繼電器等部位進行放氣，待氣泡消失后才能進行耐壓試驗。

2 電力變壓器高壓試驗方法

2.1 絕緣電阻、吸收比及極化指數試驗

測量溫度以上層油溫為準，盡量在油溫低于50℃時測量。當測試溫度與出廠試驗溫度不同時，一般可按照下式換算到相同溫度的絕緣電阻值進行比較：R2=R1×1.5（t1-t2）/10，式中R1 、R2分別為在溫度t1、t2時的絕緣電阻值。吸收比和極化指數不進行溫度換算。要記錄測試環境溫度、變壓器上下層油溫、相對環境濕度。用不低于2500V或5000V的兆歐表測量鐵心和夾件對地絕緣電阻，試驗持續時間為1min，絕緣電阻值不低于500MΩ。

2.2 介質損耗因數tanδ及電容量試驗

變壓器的介質損耗因數tanδ在試驗時，首先應選擇晴朗的天氣和適宜的溫度，儀器的電壓要選擇合適，儀器放置平坦寬闊之處，并可靠接地，高壓引線應對地有足夠的安全距離，非被測繞組短接接地，被試繞組短接接測試儀器，試驗電壓為10kV交流電壓，試驗接線采用反接線[2]。

2.3 直流電阻測試

測試時應將測試鉗夾可靠，以免引起誤差，儀器可靠接地，對于有載分接開關可不斷開，直接切換，更換檔位，測試完畢再放在額定檔，采用單相測量，測試出的數據與出廠試驗數據值比較，各相直流電阻值換算到相同溫度下的差值也應小于2%。測試完畢還應充分放電，以免影響測量的精度，要記錄測試環境溫度、變壓器上下層油溫、相對環境濕度。

2.4 工頻耐受電壓試驗

中性點交流耐壓試驗試驗電壓為出廠試驗電壓值的80%，中性點交流耐壓時與中性點連接繞組短接加壓，其他繞組及鐵心要可靠接地。低壓繞組交流耐壓試驗試驗電壓為出廠試驗電壓值的80%，低壓繞組交流耐壓時低壓繞組短接加壓，其他繞組及鐵心要可靠接地。

3 電力變壓器高壓試驗技術的目標

在對電力變壓器進行高壓試驗前，首先應仔細閱讀變壓器出廠試驗報告，核對相關數據和參數，以免試驗過程中造成設備損壞。在正式開展高壓試驗期間，應先進行變壓器的常規試驗項目，對變壓器的絕緣電阻、直流電阻、變壓比、有載分接開關等相關特性試驗合格后再進行特殊試驗項目，以確保變壓器不是因耐壓等試驗損壞絕緣。試驗結果應與出廠或上一次試驗值比較，若無較大異常才能判定變壓器試驗合格。

4 電力變壓器高壓試驗技術的局限性

電力變壓器的高壓試驗技術局限性主要體現在：（1）對運行后的變壓器進行高壓試驗時，由于變電站內周圍帶電設備產生的電磁場干擾容易影響試驗測試結果。（2）變壓器吊罩前試驗過程中由于套管起吊后油位不正常造成介質損耗測試值偏差較大。（3）變壓器頻響法測量繞組變形數據時存在因試驗接線位置和測試引線與主變本體距離產生的雜散電容干擾試驗數據。（4）變壓器局部放電試驗時外部感應產生的電暈干擾難以消除導致對測試結果產生影響。（5）變壓器在熱油循環后油內異物卡澀在低電場強度區域，在長時感應耐壓試驗中不能激發異物游離產生局放信號，造成設備運行安全隱患。

5 電力變壓器在高壓試驗中常見的故障以及故障的解決措施

5.1 內部聲音異常及解決措施

正常運行中的電力變壓器總會有“嗡嗡”的聲音，這是因為電流流過變壓器繞組產生的鐵磁諧振效應，變壓器鐵心和夾件在電動力的作用下與變壓器外殼產生共振，這在運行中的變壓器是正?，F象。但在運行過程中產生尖銳的“啪啪”聲時，有可能是變壓器內部出現異常，需要緊急停止運行，進行相關試驗。首先應對變壓器中的絕緣油進行色譜分析，通過“三比值”法分析變壓器內部的放電類型。如果判定為高能放電類型則需要對變壓器進行局部放電試驗進一步分析，當然試驗前也要對變壓器進行常規的變壓比、直流電阻、絕緣電阻試驗，以判斷是否是變壓器繞組匝間短路或接觸不良導致。

5.2 油位異常及解決措施

運行中的變壓器經常會產生“假油位”現象，該現象表現為油枕觀察窗中油位液位正常，但變壓器內實際油位遠低于觀察窗油位，該現象極易造成變壓器保護動作。為避免該現象的產生，需要變電站運維人員經常對變壓器進行仔細巡視，觀察變壓器外殼是否有漏油的跡象。在進行高壓試驗之前，應對變壓器進行充分的靜置，觀察變壓器呼吸器是否工作正常，油路循環是否正常，對變壓器的排氣裝置進行充分的放氣，避免變壓器中油內充斥氣泡造成試驗的異常放電。

5.3 瓦斯保護異常及解決措施

變壓器瓦斯保護分為輕瓦斯和重瓦斯保護，輕瓦斯保護主要針對變壓器內部過熱或輕微故障，造成變壓器油受熱分解產生氣體接通繼電器節點，產生告警信號。重瓦斯保護是變壓器內部產生高能放電后變壓器油受熱快速裂變分解產生氣體沖破油枕中擋板，接通重瓦斯繼電器節點，產生跳閘信號。該故障類型還需對變壓器油進行色譜分析，通過“三比值”法測定的結果結合變壓器運行工況和變壓器所帶負荷判斷故障類型。

5.4 繞組故障及解決措施

繞組故障主要分為兩種情況，即繞組的橫絕緣和縱絕緣故障，也即是繞組的主絕緣和匝間絕緣故障。該故障可能導致變壓器直接跳閘甚至爆炸。針對該類型的變壓器故障，通過高壓試驗技術手段只有通過交流耐壓試驗及長時感應耐壓試驗方法才能考核變壓器的橫縱絕緣水平，當然變壓器的出廠雷電沖擊試驗和操作波沖擊試驗也可以有效發現該類型的絕緣缺陷。所以加強變壓器設備的出廠監造水平和變壓器制造水平，可以杜絕該類型的缺陷。[3]

6 結語

綜上所述，在對電力變壓器進行相應的高壓試驗是保證電力變壓器在電力系統中正常隱性的重要措施。為了確保電力變壓器運行期間的安全性與穩定性，電力變壓器的高壓試驗環節必不可少。在試驗過程中電力變壓器會因各種因素出現故障，為了保證整個高壓試驗的有效性與安全性，相關工作人員在正式開展高壓試驗前，需要對變壓器及接線進行全面的檢查，以此有效保證試驗結果的可靠性，進一步提高電力變壓器運行的安全性和可靠性。

參考文獻：

[1] 董偉.探析電力變壓器高壓試驗技術及故障處理措施[J].電力設備管理，2021（01）：180-181.

[2] 吳典校.電力變壓器高壓試驗技術及故障處理方法研究[J].產業科技創新，2019，01（24）：62-63.

[3] 鄭輝.電力變壓器高壓試驗技術及故障處理的分析[J].科技與創新，2018（12）：83-84.