試論配電變壓器絕緣狀態檢測技術

鄭建杯

摘要：配電變壓器作為配電電網體系中的最為關鍵的設備，其絕緣的狀態會對配電電網有著最為直接的影響。而本文對配電變壓器的絕緣材料的影響因素進行了闡述，論述了配電變壓器絕緣檢測技術應用對整個配電電網系統的安全運行意義，重點對目前配電變壓器絕緣狀態的主要檢測方法進行了詳細的研究與分析。

關鍵詞：配電系統;變壓器;絕緣狀態;檢測技術

配電網作為整個電網運行的終端，其供電質量和供電可靠性直接影響客戶對供電公司的評價。而配電變壓器作為配電網中最重要的設備之一，卻長期因被建設及運營管理等環節忽視和所處的惡劣運行環境而導致其事故頻發，已嚴重影響配電網正常運行和用戶端供電質量的提高。據相關文獻統計表明，配電變壓器事故約占整個配電網事故的90%。因此，針對配電變壓器絕緣狀態的檢測就顯得非常重要。

1.配電變壓器概述

配電變壓器設備是一種處于靜止狀態下的電氣設備，它的主要功用在于將某一設定數值下的交流電壓轉換為頻率相同的一種或幾種數值各異的電壓或電流的設備。把一次繞組加以交流電，產生交變磁通，并在鐵芯導磁的作用和影響下，在二次繞組中產生電流感應動勢。而繞組的匝數與二次感應的電動勢狀態有直接的關聯，即：電壓與匝數是呈正比的。而配電變壓器的主要參數依據為電流容量，它在配電系統中發揮著重要的傳輸電能的作用。容量參數主要是反映著設備功率的大小值，并根據其來判斷在標準的狀態條件下的額定電流的大小。而現在為了達到節能和環保的要求和標準，大多的變壓器所采用的是非晶合金鐵心，其優點主要在于空載的損耗被大幅度降低，這也是在整個輸配電的過程當中需要認真研究的核心問題。

2.配電變壓器絕緣材料影響因素

絕緣材料就是能夠有效的阻止電流通過的材料。現代常用到的絕緣材料為氣體、液體和固體三種類型。而配電變壓器中主要用到的絕緣材料為變壓器油等液體材料和無機絕緣材料，絕緣材料因為應用非常廣泛、種類比較繁多等特點，尤其是電氣工程與設備上不可或缺的重要材料。而配電變壓器使用的絕緣材料除了要求絕緣材料的電氣性能外，還對材料的特性提出了更高的要求，而對絕緣材料有影響的因素主要有以下幾種。

2.1熱能

配電變壓器在使用的過程中會產生一定的熱能。所以，絕緣材料也必須受到熱能的作用，而長時間設備的發熱會加速絕緣材料的老化，還可能喪失絕緣的性能。

2.2機械力作用

配電變壓器在運行的過程中，內部的絕緣材料還會受到機械力的作用。而這種力的作用可能會造成絕緣材料在一定的時間內發生裂化等現象，影響和改變絕緣材料的性質和質量。

2.3潮濕環境因素

潮濕的環境會對配電變壓器有著較大的影響，一般情況下，溫度高和潮濕環境的地區則會盡量的采用吸濕性能較大的絕緣材料，并且還要對配電變壓器設備進行防潮處理。

3.配電變壓器絕緣狀態檢測技術

3.1油色譜分析法

當絕緣油受到電場、溫度、水分等外界因素影響時會出現氧化反應、碳化反應及裂解等情況，由此會產生各種氣體如氫氣、烴類氣體等。變壓器的絕緣紙或板均為多孔結構，這種結構具有一定的吸水性，并且絕緣紙的親水性要明顯高于絕緣油，能夠從油中吸收水分。絕緣紙或板熱老化后會發生裂解，從而生成水、一氧化碳和二氧化碳氣體，并有少量的烴類氣體產生，基于此可運用色譜分析法對絕緣狀態進行檢測。當配電變壓器出現油過熱故障時會產生甲烷和乙炔等氣體;油紙絕緣出現局部放電時會產生氫氣、甲烷及一氧化碳等氣體;油中火花放電時會產生氫氣和乙炔氣體。

目前在變壓器的故障檢測中油色譜分析的應用已非常廣泛，絕緣紙纖維素老化后會同時產生一氧化碳和二氧化碳氣體，可將之作為配電變壓器絕緣老化評價時的主要參考依據。若變壓器固體絕緣發生故障，一氧化碳和二氧化碳會顯著增長，當二氧化碳與一氧化碳的比值超過7時表明絕緣材料老化，二者的比值小于3且溫度在200℃以上時說明固體絕緣發生故障。而一氧化碳與二氧化碳的比值超過0.33或是低于0.09時，表明絕緣紙發生分解。

3.2絕緣電阻檢測法

絕緣電阻是反映電力設備絕緣狀況最為重要且常用的指標之一。對配電變壓器絕緣電阻進行測量，可以有效發現其絕緣整體受潮、貫通的集中性缺陷等，如變壓器內絕緣油受潮、瓷件破裂、器身內部金屬性短路等。其在現場試驗時的突出優點是：①對判斷變壓器整體的絕緣狀態有著較高的靈敏性;②絕緣電阻的測試儀器——絕緣電阻表，具有體積小、攜帶方便的優點，非常利于對數量眾多的配電變壓器進行絕緣狀態測試。

3.3配電變壓器變比檢測方法

變壓器變比檢測法在配電變壓器的各個環節中都能進行有效的應用。此方法主要是根據變壓器變比的測試結果，判斷出繞組運行過程中的匝間的短路現象，并分析開頭接線四五個繞組匝數比值的正確。這里應值得注意的是變比測試儀的變比電橋體積的重要性，體積越小，越便于攜帶和操作，也非常的有利于在配電變壓器的現場進行方便的檢測。

3.4油中糠醛含量測定法

當配電變壓器的絕緣紙或板老化之后會產生糠醛，這是一種特征性產物，它在變壓器的絕緣油中具有良好的穩定性，并且會不斷積累。因此通過對變壓器油中的糠醛含量進行測定能夠準確反映出絕緣狀態，從而判斷絕緣紙的老化程度。我國現行的DL/T596-2015中給出變壓器不同運行年限下糠醛含量的標準，可將之作為變壓器絕緣狀態的判斷依據。正常情況下，變壓器運行15～20年時糠醛含量應當低于0.75mg/L，如果變壓器油中的糠醛含量達到1.0～2.0mg/L時說明絕緣已經出現嚴重劣化。

目前糠醛含量已經成為變壓器絕緣狀態評估的重要參考量之一，但在實際中僅憑借一個參考量證明變壓器絕緣老化顯然不具備說服力，因此需要建立糠醛與聚合度的經驗函數關系。通過對變壓器油進行分析后發現，其中含大量的呋喃化合物，實驗結果顯示，聚合度與糠醛含量具有線性關系，通過對絕緣油中糠醛含量的測定，能估算出絕緣的聚合度。

3.5直流電阻檢測法

配電變壓器繞組的直流電阻測試也是一個既簡便又實用的配電變壓器絕緣狀態的檢測方法。其在配電系統設備的維修、例行檢測和交接過程中，是必不可少的檢測項目。直流電阻的檢測結果對判斷配電變壓器繞組匝間的短路、接觸不良的情況、繞組接頭焊接狀態及分接開關等都有極高的準確率。而在長期的試驗過程中，變壓器繞組直流電阻檢測一直被認為是配電變壓器絕緣狀態檢測的最重要的手段之一。

3.6漏磁檢測法

針對雙繞組變壓器漏磁通分布大體以繞組為中心分布的特性，在漏磁通中心面上下軸向布置了兩個對稱的線圈。若變壓器“健康”（即漏磁通對稱分布式）時，則兩個線圈感應出的電動勢大小相等、方向相反，二者串聯輸出電壓為零。而當變壓器發生故障（即漏磁通不再對稱）時，兩個線圈感應出的電動勢串聯之和不為零。這種在線檢測手段實施方便，成本也較低，但由于在實際測試中漏磁通的兩個線圈即使在健康變壓器中也不一定為零，因此該方法的廣泛應用尚在探索中。

3.7局部放電檢測法

局部放電在配電變壓器運行中是一種常見的內部非貫穿的放電現象。而配電變壓器的局部放電會同時伴隨著化學反應、發熱和電脈沖現象的發生，這些現象都會進一步的加速絕緣材料的劣化進程。所以，配電變壓器的局部放電現象是內部絕緣材料劣化的重要依據，完全可以通過檢測變壓器的局部放電現象來判斷其絕緣的狀態。

4.結束語

變壓器是整個配電網的核心設備，一旦變壓器發生故障，輕則會影響配電網的正常運行，嚴重時會造成大范圍停電。當變壓器的絕緣狀態下降時，故障的發生幾率會隨之增大。期望通過本文的研究能夠對配電變壓器絕緣水平的提升和實際使用壽命的延長有所幫助。

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