電力變壓器預防性試驗技術要點分析

洪葉 鄒海濤 侯鳳琛

摘要：電力變壓器本身的特性以及在電力系統中的特殊作用，使得變壓器運行穩定性成為影響電力系統供給穩定性的關鍵因素。隨著整體工業水平的提高，雖然電力變壓器制造工藝有了長足進步，但21世紀以來，電力系統自動化程度進一步提高，使得電力系統更加智能化，復雜化。隨著電力系統“智能電網”和“無人值班，少人值守”運行模式的推進，生產現場要求配備更少值班人員的同時，也對設備的性能和運行穩定性提出了更高的要求。電力變壓器作為電力系統中舉足輕重的調壓設備，對其進行定期、及時的運行分析，并對已發現的隱患進行跟蹤、處理和預判，是保證電力變壓器運行穩定性的重要手段之一。

關鍵詞：電力;變壓器;預防性;試驗技術;要點

1電力變壓器預防性試驗的必要性分析

1.1保證變壓器性能

良好的性能是充分發揮電力變壓器的基礎，尤其是變壓器的升壓能力和降壓能力，對電力變壓器進行預防性試驗能夠對變壓器進行詳細的檢測，及時發現電力變壓器潛在的故障，并采取有效措施進行維修、保養，這對于保證變壓器的性能有著重要的作用。

1.2保證變壓器運行安全

電力事故一直是制約電力行業發展的重要問題，電壓器的安全問題至關重要，預防性試驗能夠通過高精度的儀器對變壓器結構和運行狀態進行檢測，及時發現變壓器的安全隱患，有效提升了變壓器的安全系數。

1.3有利于對變壓器的日常監測

在線監測能夠對變壓器的運行進行實時的檢測，能夠及時發現可能發生的故障情況，預防性試驗以在線監測技術為基礎，其能夠對運行中的變壓器進行監測，有效提升了變壓器運行的可靠性和穩定性。

2絕緣電阻和吸收比試驗

2.1技術思路

在預防性試驗中，測量絕緣電阻和吸收比主要是針對變壓器絕緣材料受潮以及熱老化等方面的問題進行綜合分析，其也是評估電力變壓器絕緣水平和發現絕緣缺陷的重要手段。根據現場經驗，變壓器絕緣材料在干燥后，其絕緣電阻的變化要顯著高于介質損耗角正切值的變化。因此，在試驗中通過測量絕緣電阻與吸收比能很好的表征電力變壓器的絕緣水平。

2.2試驗技術路徑

2.2.1試驗設備選擇

目前測量絕緣電阻和吸收比的設備主要有兩種，手搖指針式兆歐表和電子式兆歐表。因企業運營成本等因素，老式手搖兆歐表仍在被使用。相比于電子式兆歐表，手搖式兆歐表操作更復雜，對操作人員的經驗、專業技術要求更高。所以，本文選擇老式手搖兆歐表作為分析對象。一般技術要求建議，變壓器額定電壓大于1kV，選擇規格為2500V的兆歐表;變壓器額定電壓不足1kV時，選擇1000V兆歐表;對于220kV以上變壓器，選擇輸出電壓5000V，輸出電流大于等于3mA的兆歐表。

2.2.2測量時的技術要求

（1）變壓器表面污垢可能會產生雜散電流，被試設備計算為泄露電流時，將造成絕緣電阻偏低。為避免此問題，變壓器放電結束后選擇清潔的布料清理變壓器瓷屏、器身等部位，必要時可借助除油劑等處理污垢。若設備所處環境濕度偏高，可從被試設備屏蔽端子引出屏蔽線，通過軟裸線纏繞后與被試部件表面連接，屏蔽表面雜散電流。

（2）試驗時，為避免被試繞組與非被試繞組之間電容和感應電壓的影響，測量絕緣電阻時，可使用空閑繞組短接接地的方法。其關鍵技術包括：將變壓器需要測試的繞組引出線前后短接，短接后與兆歐表“L”端連接。其非被試繞組短接，并外殼連接接地，連接在兆歐表“E”端子上。這樣不但保證了被試部分與非被試部分有效隔離，而且避免了高反電動勢傷人和擊穿絕緣。

（3）整個測試過程，應由兩名以上專業工作人員相互配合，在確定接線正確且有效后，由一個人負責操作兆歐表，并指定為負責人;另一人戴絕緣手套對兆歐表“L”端進行接線，并按負責人指令進行操作。

（4）試驗時，需將兆歐表放置平整。操作人員一只手穩住兆歐表，另一只手虎口靠近搖桿位置并緊握搖柄。在“L”端與被試部位接觸良好后，轉動操作搖柄，將轉速保持在100-120轉/分鐘。當轉速達到建議轉速后，同時啟動計時器，并勻速搖動，以保證輸出電壓恒定[2]。

（5）在讀取測試結果后，操作搖柄保持搖動。當負責人發出“拉開”命令后，斷開“L”端與設備連接線，隨后停止搖動。

3測量介質損耗因數tgD

它主要用來檢查變壓器整體受潮油質劣化、繞組上附著油泥及嚴重的局部缺陷。介質測量常受表面泄露和外界條件（如干擾電場和大氣條件）的影響，因而要采取措施減少和消除影響。現場我們一般測量的是連同套管一起的tgD，但為了提高測量的準確和檢出缺陷的靈敏度，有時也進行分解試驗，以判斷缺陷所在位置。如在對變壓器做預試時，發現一相套管介質超標，且絕緣不合格，讀數較低，經分析后可能是由受潮引起，后拔出檢查發現套管末端底部有水分，套管已整體受潮，經烘干處理后再做試驗，各項指標均符合要求。測量泄漏電流和測量絕緣電阻相似，只是其靈敏度較高，能有效發現有些其他試驗項目所不能發現的變壓器局部缺陷。介質損耗因數tgD和泄漏電流試驗的有效性正隨著變壓器電壓等級的提高、容量和體積的增大而下降，因此單純靠tgD和泄漏電流來判斷繞組絕緣狀況的可能性也比較小，這主要也是因為兩項試驗的試驗電壓太低，絕緣缺陷難以充分暴露。對于電容性設備，實踐證明如電容型套管、電容式電壓互感器、耦合電容器等，測量tgD和電容量CX仍是故障診斷的有效手段。

4對變壓器內部氣體色譜分析

對于帶電電力變壓器來說，現有的預防性試驗還有著一定的局限性，不能夠檢測出電力變壓器內部的潛在問題，而氣體繼電器則不能夠反映出氣體的成分和含量，從而造成一種試驗假象，導致試驗結果不準確。電力變壓器發生故障的時候其內部往往會析出一部分氣體，因此可以對變壓器內部氣體進行色譜分析，以此來判斷電力變壓器的故障，例如絕緣破壞故障、電弧性故障、過熱故障等等。氣相色譜分析在電力變壓器預防性試驗中的應用十分廣泛，電力變壓器在出現故障的時候會因為局部過熱導致固體絕緣裂解，變壓器油也會分解，這就析出了氣體，例如氫氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等等。電力變壓器內部故障主要有三種，一種是過熱性故障，一種是放電性故障，一種是絕緣受損故障，從放點故障上來看，其可以分為局部放電，電弧放電等，不同種類的放電其析出的氣體也不盡相同，根據相關實驗可知，電力變壓器的局部放電，也就是較小電流引起的放電主要能析出甲烷、丙烯和乙烯等氣體，電力變壓器電弧放電也就是大電流放電則會析出甲烷、氫氣、乙炔等氣體，電力變壓器的絕緣材料裂解則可能析出二氧化碳和一氧化碳等氣體，隨著溫度的升高，其析出氣體的成分也逐漸發生變化，以此為依據就可以利用氣體色譜分析來判斷電力變壓器的故障類型。

電力變壓器的一些不正常操作也可能產生故障氣體，例如變壓器油箱滲漏、開關動作時的懸浮電位放電等，這些析出的氣體會進入油中，根據氣體的顏色就可以判斷故障的類型，例如氣體是灰色時，則可以判定是油中存在電弧故障，電弧導致油分解，氣體是灰色則可以判定是木材損傷故障，氣體為白色則可以判定為變壓器的絕緣損傷故障。

結論

在變壓器的維護檢修、運行工作中，必須認真執行電氣設備預防性試驗規程，不斷提高質量，堅持預防為主，使設備能夠長周期、安全、可靠運行，防患于未然。另外還應堅持科學的態度，對試驗結果全面的、歷史的進行綜合分析，掌握電氣設備性能變化的規律和趨勢，使電氣設備的絕緣性能始終處于監控、掌握、管理之中。也只有這樣，才能真正認識到電氣設備預防性試驗的必要性，才能限制電氣故障的擴大、減輕設備的損壞，提高電氣系統的安全性、穩定性。

參考文獻：

[1]張占，陳家強，婁東升，等.淺評電力變壓器的預防性試驗[J].電氣試驗，2019（1）：14-17.

[2]胡偉平.40萬kVA容量變壓器預防性試驗的重要性[J].科技視界，2019（6）：5-7，27.

[3]傅永飛.淺析配電變壓器的預防性試驗[J].科技與企業，2019（6）：284.

[4]張彪.淺談電力變壓器的安全運行及預防性試驗[J].水電站機電技術，2019（4）：12-13，119.

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