電力變壓器電氣高壓試驗技術要點分析

王娟揚

中譽設計有限公司 廣東佛山 528200

作為輸電系統中的主要電氣設備，為了保證質量，每個交流電源變壓器出廠前都必須經過嚴格測試，溫升測試可以驗證變壓器冷卻系統是否能釋放最大損耗產生的熱量，并確定指定狀態下線軸、油箱和結構件的溫度升高參數。該試驗目前正在逐步進行，作為變壓器出廠試驗中的一個例行試驗項目，考慮到變壓器本身運行的特點，具體試驗方法與普通變壓器仍有許多不同之處。本文闡述了輸電變壓器與普通電力變壓器的異同，介紹輸電變壓器溫升試驗的過程和結果，重點闡述了總損耗的應用、線圈溫升的計算和時間常數的確定

1 電力變壓器概述

電力變壓器是電力系統中最常見的高壓輸電設備，能夠根據需求有效地改變電壓大小，適應不同類型的電流，以實現電壓轉換目標，在整個電力系統中發揮重要作用，并促進電力系統的正常運行。變壓器可以通過降低電力系統中的電壓傳輸過程中的電流來降低電力損耗，保證電力傳輸經濟合理性，也可以將高電壓通過轉變為各級用戶所需電壓，滿足用戶需求。根據不同電氣系統之間要轉換的電壓強度差異，需要根據實際運行中的相應參數選擇具有相同額定容量的變壓器，以便更好地適應電氣系統的運行，有效地發揮變壓器的作用。科學技術的不斷發展有效地增強了變壓器的綜合實力，由于環保理念的不斷完善，環保型和新工藝材料被廣泛開發應用，非晶合金在變壓器生產中被用來反映環境保護概念，同時有效地提升了牽引性能，目前在電力系統中的變壓器仍然存在許多問題，例如在工作期間對電力消耗的依賴增加，從而降低了工作效率，仍需采取有效措施大力發展變壓器。

2 電力設備高壓試驗

電氣設備高壓試驗的目的一是使電氣設備安全運行；二是延長電氣設備壽命；三是進一步提高電力企業的經濟效益。因此，從電力系統運行和電力公司生產的各個方面來看，對電力設備進行高壓試驗至關重要。高壓試驗應注意三點：①應注意高壓電氣設備與傳統電氣設備之間的巨大差異，因此在實踐中，高壓電氣設備應具有更強的工作能力；②高壓設備在使用過程中需進行運輸維護，高壓設備的安全穩定性能應得到良好保證，保證運行安全，因此高壓設備應進行絕緣試驗；③高壓電氣設備應進行出廠試驗、移交試驗和預防試驗。

3 電力變壓器故障的類型

電力變壓器所涉及的領域較廣，并且內部構造較為復雜，特別是在設備運營階段難以對其進行故障診斷。變壓器本體故障分為內、外兩個部分，對于內部故障而言，主要是指油箱內各相繞組間的相間短路、匝間短路以及箱體接地等故障；對于外部故障而言，常見的是在油箱外部出現套管閃路等故障。按照回路類型劃分，故障類型一般分為磁路、油路及電路系統故障。按照內部構成進行劃分，可將其分為鐵心、變壓器繞組等類型故障。從上述故障類型劃分層次來看，不同類型的變壓器故障都會對其內部絕緣性造成損傷，以致影響到自身的安全特性。實際運行中以變壓器內部絕緣減少、內部過熱以及放電等故障表現較為常見。因此，需要對變壓器故障類型進行分類描述的基礎上，深入探討較為常見的故障類型，提出相應的防護措施，保障其安全可靠穩定運行。

4 電力變壓器高壓試驗的影響因素

變壓器試驗內容較為復雜，整個試驗過程中影響因素較多，一定程度上阻礙試驗的順利進行，因此必須采取措施減少相關消極因素對整個試驗過程的影響∶壓力變化速度是一個較為常見的影響因素，它在電流進入變壓器時引起橫向泄漏電流，可能對電力造成損害，因此需要在試驗前為電流的實際條件確定適當的壓力變化速度，以確保電流的適當極性防止正負相吸現象，避免引起電能損耗和電流通過量的大幅度變化，并需要在試驗過程中嚴格記錄不同極性條件下損耗量的變化，提高試驗質量；在試驗過程中，還應注意鐵芯與地面的接觸情況，而且鐵芯與地面不完全接觸也可能影響試驗的順利進行，因此必須結合實際情況采取有效措施。

5 電力變壓器電氣高壓試驗技術要點分析

5.1 局部放電測量

局部放電是指在受電壓影響的電氣設備內部結構中的某些位置存在非橫向放電，這類問題集中在導體邊緣、油膜和氣體間隙等區域，內部結構復雜的變壓器表現更加突出，特別在設計水平不合理的情況下，實際運行階段會受到機械振動、質量下降等因素的影響。進而引發外部應用程序產生電壓，最終導致放電問題。與此同時，由于氣體較難排出，局部填埋現象持續存在，將導致長期隔離的變壓器設備嚴重老化。因此，原有或新建的110kV變壓器上均應進行局放試驗。

5.2 試驗數據分析

從各種高壓試驗中獲得的試驗數據可能因變壓器高壓試驗過程的不同而存在差異。因此，測試儀必須對試驗數據進行分析工作，不僅要判斷試驗內容和數據結果，還需將數據信息有機地與變壓器的具體情況結合起來，并在此基礎上進行分析，判斷電變壓器高壓試驗中出現的問題。如在高壓試驗中，如果電壓符合試驗標準和試驗要求，罐殼就會產生低放電噪聲。此時，儀表指針保持不變。為了使試驗工作順利進行，試驗者必須根據具體情況降低電壓值，使實際操作電壓與試驗電壓保持相同，從而可以充分提高試驗效率和試驗質量。

5.3 紅外試驗

紅外測試是在線監測的一部分，它們主要是指變壓器實際運行時遇到的發熱，變壓器套管的油層由紅外探測器進行綜合監測。具體操作方式如下：①實施一般監視。由于電流的作用，檢測設備局部和全局熱的缺陷，對檢測環境要求不高，主要適用于大面積掃描檢測環境。②精確檢測。檢測局部電流產生的熱量和電壓產生的熱量，該模式簡單高效，可以精準定位設備的故障位置。

5.4 試驗設備與工頻高壓電分析

對于測試設備的分析和工頻高壓分析工作，具體分析如下：①測試設備分析。在高壓試驗過程中，變壓器相關設備通電后，驅動保護和差動保護會產生直接影響電壓表精度的動作，導致繼電器保護裝置無法正常工作。為避免出現這種情況，工作人員應在測試前對設備進行分析，以確定繼電保護器是否工作正常。這將有助于準確判斷電力變壓器是否出現故障。在此基礎上，可以對電力變壓器油進行色譜分析，更換受損部件，直至電力變壓器恢復正常運行狀態。②工頻高壓分析。在進行試驗工作時，工作人員要對工頻高壓電力進行了解與綜合分析。如果設備測試時容量過大，在串聯諧振設備中，將產生工頻高壓電力。通過以上分析基礎，在高壓電氣試驗工作中，所選電源應保證性能穩定，結合試驗的實際情況，制定有效的試驗方案，為聯合試驗工作的部署提供有效的指導。總之，測試設備和工業頻率的高壓分析工作必須做好，才能保證最終測試結果的準確性。

5.5 換流變壓器與普通變壓器溫升試驗區別分析

與普通電氣變壓器相比，當變壓器在溫度升高試驗開始時應確定機油表面溫度，用于模擬其工作狀態的總損失包括總工作負荷損失、空負荷損失和直流磁損失。普通變壓器溫升穩定期為3小時，轉換器油面溫升穩定期為12小時；在測量線圈溫度升高時，必須將傳遞變壓器電流降低到等效電流，而不是額定電流；在同一批電壓水平相同的電流互感器中，通常選用設備對銘牌容量下的溫升進行測試，目前技術協議通常規定為容量的1.05倍。

5.6 噴油前和熱油循環后絕緣油試驗

按照國標GB50150要求在引進新油之前共進行8次試驗，重點是體積電阻率、酸值、接口電壓等。在國標GB50832中，噴油和熱油循環前后，絕緣油必須符合試驗指標，即檢測油中的顆粒含量、濕度、空氣含量試驗、爆破應力測量、環境損耗系數測量達到相關標準要求，了解熱油循環運行技術的質量，應注重濾油和熱油循環運行質量控制，并在噴油前后進行綜合分析，在設備注入后的絕緣油試驗中，許多高壓工程現階段不進行試驗操作。在實際操作過程中，在向設備注入絕緣油之前，需要進行抽油泵檢查、真空濾清器處理、絕緣油過濾后以及試驗檢測，充分保證絕緣油的質量水平。此外，注油前設備應完全排出殘馀油，進行真空干燥，以免在噴油過程中嚴重污染絕緣油。注入絕緣油后進行熱油循環處理，循環結束后進行絕緣油質量檢查。

5.7 高壓試驗合適環境的選擇

高壓電力設備需要合適的環境才能正常發揮作用，所以試驗場地的選擇必須受到重視。試驗時，會產生較大的電壓流量，測試電力設備電壓符合實驗的標準顯得尤為重要。此外，應當深入分析電壓測試時每種類型變壓器的優勢以及劣勢，綜合評估選擇最合適的設備以達到相關要求，促進測試的順利進行。

5.8 油中溶解氣體色譜分析

變壓器發生故障前期，內部結構中通常會析出大量氣體，相關研究結果表明：不同類型故障所析出的氣體也具有較大差異，而通過分析油質中溶解的氣體來判斷變壓器內部故障較為實用，色譜分析法能夠全面檢測出溶解的氣體。通常情況下，油浸設備的檢測主要使用三比值法、特征氣體法來加以實現，以精準判斷出變壓器的具體故障類型與不足，特別是局部電弧放電、局部放電等問題的檢查，都可以使用上述方法進行判斷。故障臨近區域位置的絕緣油分解產生的氫氣、乙炔等雜質氣體，就是所指的特征氣體成分，在判斷時可以通過氣體含量以及內部成分的確認，來精準判定出故障位置。

6 結語

高壓試驗可為變壓器的運行提供準確數據，確保變壓器正常運行，從根本上提高變壓器的安全性、可靠性和效率，并盡量減少相關因素對變壓器的影響。在變壓器高壓試驗過程中，工作人員應對故障問題進行全面分析，結合問題內容和實際經驗，為變壓器的運行提供支撐依據，確保變壓器可靠穩定。為實時控制故障因素，預防故障因素，降低變壓器運行風險，提高變壓器運行效率奠定基礎。