淺談電力變壓器高壓試驗一次合格方法

漳浦海峽發電有限公司 謝 軍

在建設新能源過程中電力變壓器發揮著重要作用。為確保其得以穩定運行，就需把握好其中的關鍵環節，也就是高壓試驗。這直接作用于電站正常運行，一旦出現問題就會導致電網運行缺乏穩定性，無法保證用戶的用電質量。在實踐中，電力變壓器試驗質量備受關注，須慎重選擇實驗方法，否則會給試驗帶來波折、無法一次合格通過，試驗結果的可靠性程度也會降低，從而無法保證新能源電力順利送出。

1 電力變壓器高壓試驗內容

1.1 電力變壓器高壓試驗常規方法[1]

了解電力變壓器高壓試驗，需從其常規方法為切入點，以此發現問題并逐步提出相應處理措施建議：嚴格接線。在連接引線時，除要依照接線原理圖外，還要確保變壓器和控制箱足夠安全可靠；嚴格檢查接觸和“零”位。在試驗前應對部分接線進行認真檢查，確保不存在接觸不良的情況，同時需要查看控制箱，確保調壓器處于“零”位；綠啟紅升。在接通電力變壓器電源后綠燈亮起，然后按下按鈕啟動。紅燈亮起后等待升壓；緩升觀變。朝著順時針方向轉動調壓器手柄，保持勻速，在緩慢升壓的同時需密切關注儀表指針變化，全面了解試運轉情形；歸零解線。在完成試驗后需將電壓迅速歸零，同時按下停止按鈕將電源切斷，引線也要及時解開。

通常情況下，開展電力變壓器高壓試驗，需完成9個試驗項目，如測量絕緣電阻、泄露電流，測試介質損耗因數等。為確保得到更為準確且真實的試驗結果，在操作試驗時須保證所有環節都按照規定來完成，試驗內容的選取要足夠合理。

1.2 絕緣電阻的測量問題及解決措施[2-4]

問題：在整個試驗中，最簡單便利的預防性試驗就是測量絕緣電阻。在此過程中，不僅可獲得絕緣電阻的大小，還可知道絕緣電阻的污穢、受潮以及老化情況。相對來說，如果絕緣電阻所處的地方鹽霧高、濕度大，則上述問題會變得更加突出。以1臺高壓側電壓220kV、容量120000kVA 變壓器的絕緣電阻測量為例，溫度變化會對絕緣吸收產生影響。如溫度超過了35℃，干燥絕緣吸收比會持續上升，在其達到極值之后又會下降。如果絕緣受潮則變化情況是不規則的；措施：須將試驗室內的溫度維持在一定范圍內，然后才能得到真實的絕緣吸收比。例如將試驗地點選擇出廠時的室內，達到控制試驗穩定效果，在現場時可選擇低溫時段進行試驗。

1.3 泄漏電流的測量問題及解決措施

1.3.1 問題

在測量電力變壓器泄露電流時，使用的設備主要是數顯泄露電流測試儀，該儀器對電壓有一定的要求，須維持在2.5kV 以下，相對于變壓器的額定工作電壓明顯要低得多。出現此種問題一般原因，一是使用直流兆歐表無法滿足試驗中對于電壓的要求，二是變壓器本身存在質量缺陷。

1.3.2 措施

在試驗中如果使用直流兆歐表則無法達成電壓要求。為保證測量得到的結果足夠精確，可以選用加直流高壓的方法；相對于低壓環境，在高壓環境下變壓器泄露電流要高得多，則說明變壓器的質量有問題，因為高壓絕緣電阻比低壓絕緣電阻要小。防泄漏功能也無法滿足使用要求，這在監造設備時要嚴格控制設備制造質量，選擇技術能力強的監造人員，嚴格控制每一道工序并定期檢查。

1.4 局部放電試驗問題及處理措施

1.4.1 問題

局部放電試驗在變壓器試驗中十分常見，具有“非破壞性”特征。在試驗中主要會選取以下方法：一是用工頻耐壓作為預激磁電壓，在10～15min 內將局部電壓維持在試驗電壓水平，并在此時對局部放電量進行測量；二是對運行中的過電壓進行模擬，以此作為預激磁電壓，在1～1.2h 內將電壓維持在試驗電壓水平，對局部放電量進行測量。以上試驗方法常見的問題，一是在局部放電試驗中選擇依據出現問題而導致試驗不合格，二是變壓器絕緣性能不理想引起不同程度的破壞性，三是噪聲控制源選擇錯誤導致噪聲超標。

1.4.2 措施

上述第二種方法可對長期工作電壓下的變壓器進行測量，確定其是否存在局部放電問題，從而確保在實際應用中變壓器處于安全運行狀態。在該試驗中，設計絕緣結構、絕緣件加工、絕緣介質承受場強等的主要依據并非主、縱絕緣是否放電，而是局部放電量必須比規定值更低；在該試驗中選取第一種試驗方法時需花費15min 時間，如將此時間適當延長更有助于測試絕緣性能。如得到的結果比預期更糟糕，可能會造成各種損壞，程度各有輕重。如選取第二種試驗方法，按照標準需在1h 內維持試驗電壓，絕緣結構的伏秒特性會影響到變壓器承受的時間。

在做局部放電試驗時局部放電量受到多方面因素的影響，比如帶電和接地電表面場強，但是不會因為電源頻率變化而產生影響。根據這一點，在選取試驗地點時盡量不要選擇嘈雜的地方，還要隔離局部放電量。

1.5 變壓比測量問題及處理措施

1.5.1 問題

有多種方法可以用來測量電力變壓器的變壓比，相對于雙電壓表法，在試驗當中更為常用的方法是變壓比電橋法。這種方法具有諸多優點，比如具有較高的靈敏度、準確度更高、可以直讀誤差。在試驗中可根據需要調節電壓，這也就增加了試驗的安全度。在試驗中，只要是連續組別的試驗均能夠同步完成，讓變壓器并聯運行有一個基本前提，那就是結線組別相同。如果判斷變壓器接線組別出現了問題就無法取得試驗成功。

1.5.2 措施

在進行高壓試驗的過程中也需要對結線組別進行判斷，這個環節是不能省略的。進行這一環節有多種方法，比如組別表法、相位表法、直流感應法等。從實踐經驗來看，組別表屬于一種專用儀表，它非常常見又具有許多優點，比如指示準確、反映的信息一目了然，使用起來也十分方便。為此，可以采用組別表來對變壓器組別進行直接判斷。

1.6 介質損耗因數測試問題及處理措施

1.6.1 問題

在試驗中，對介質損耗因數進行測量是不可缺少的一項工作，它是絕緣預防性試驗中的內容，其目的在于對變壓器的絕緣性能做出判斷，而判斷的依據是介質損耗因數大小。當變壓器正常運轉的時候，絕緣損耗會改變介質損耗因數的大小。在試驗中，如果試驗人員沒有準確掌握變壓器絕緣劣化和受潮的情況，就無法得出準確的結果。

1.6.2 措施

安排技術能力過硬的試驗人員進行試驗，同時在電力變壓器的介質損耗因數測試中，試驗電壓和設備大小并沒有影響到試驗結果，相對于測量絕緣電阻以及測試泄漏電流的試驗，該試驗的準確度更高，試驗人員對絕緣變化的判斷是準確的。

1.7 交流耐壓試驗問題及處理措施

問題：為了判斷絕緣強度，需要在試驗中測量交流耐壓。從該試驗結果來看出變壓器集中性性能的不足，確保提升變壓器的絕緣性，否則一旦絕緣性出現問題就會產生安全隱患。在試驗中很可能出現統計問題，計算得到的數據并不準確，所以無法準確獲得交流耐壓的數據；措施：在試驗之前，應該對前述中提到的試驗步驟進行認真操作，并得出準確的結果，在完成前述試驗之后，再進行交流耐壓試驗。

2 電力變壓器高壓試驗的安全設計方法

在試驗中需要將電壓調到較大的程度，這意味著可能會產生安全隱患，所以必須針對安全問題做出有效設計，這一點不僅事關試驗人員安全，還會影響到試驗結果是否準確的問題。所以必須慎重選擇安全設計方案，確保整個試驗不會因為安全問題而造成無法順利推進的情況。

2.1 防止感應電壓與放電反擊

在試驗中，不同設備之間可能會出現感應電壓的問題[5]，對此必須采取措施加以防范。一般來說，要將所有設備進行短接，同時可靠接地。在試驗室內會有專門的接地系統或者短路接地井，這些都是按照規定設置的。試驗室內還有一些電容設備，雖然這些設備處于閑置狀態，但是按照規定也要完成短路接地工作。

一般來說，需要選擇在一個封閉的六面屏蔽體環境中完成電力變壓器高壓試驗。在試驗時，要做好瞬間放電的準備。為了確保試驗中不發生安全事故，所有高壓電纜外面需要增加金屬管，以此起到保護作用，同時這些電纜要埋地敷設。通常而言金屬管應該在15m 以上，每5m 還要連接接地極，盡可能避免出現放電反擊現象。

2.2 可靠的接地

在試驗中，接地系統必須擁有足夠高的質量，通常情況下要有一個不超過0.5Ω 的接地電阻，這樣才能確保試驗過程中不發生意外，保證人員和設備處于相對安全的環境中。在接地條件足夠好的條件下，要把試驗室看成特殊等電位體，其中包括許多金屬儀器和設備，它們均需要安裝外殼且做好接地處理。特別是要用金屬材料連接變壓器和試驗設備，確保連接足夠穩定、安全和可靠。在試驗室內，所有接地電的位置都應該標明，防止試驗人員不小心觸電。

2.3 防火、防爆

在試驗中，在運行變壓器的時候，無論是短路還是過載的情況都不允許出現，對于絕緣材料要特別關注，還應該注意到電火花和高溫等因素產生的作用，受此影響會出現膨脹、分解和氣化現象，快速增加變壓器內部壓力，當壓力足夠大時就會產生爆炸、噴出大量絕緣油，燃燒中的油處于流動狀態，會引發嚴重的火災。所以在試驗中首先要考慮的是安全問題，消除所有安全隱患。

2.4 電力變壓器高壓試驗中的安全保障措施

在電力變壓器進行高壓試驗過程中存在較高的電壓，因而試驗過程中必須針對危險因素制定安全保障措施，特別是高鹽霧腐蝕和高濕度環境條件下的區域，并在試驗前安排專人對措施進行落實，從而保證人員和設備在足夠安全的條件下進行試驗，確保試驗順利完成。

一是在電力變壓器高壓試驗過程中，技術負責人組織試驗人員開展試驗方案交底和安全培訓，讓所有參加試驗的人員都能形成較強的安全意識，熟知試驗中可能存在的緊急情況，并能夠及時選擇正確的應對措施保障自身和設備安全，把損失降到最低。在試驗中，所有人員必須按照事先確定的方案操作，所有操作必須符合規定，不允許違規操作。

二是試驗前需要檢查所有設備和儀器，并對其進行維護，檢核工作也應該得到加強，除了確保設備和儀器不存在任何損壞且能夠滿足精度上的要求之外，還要確保設備質量足夠好，符合國際安全標準，保證設備儀器在操作上既準確又可靠。對于設備接線位置應該引起高度重視，避免接線錯誤或者線路老化的問題，避免因設備和儀器引發安全事故。

三是在試驗過程中做好相應的防護網設置和警示標志的設置等隔離措施，特別注意容易出現危險的區域，要制定針對性措施，同時安排專門人員進行看護來規避安全事故（事件）的發生。

綜上，電力設備高壓試驗對技術的要求非常高，整個試驗的難度較大。在試驗中，一定要選取合理的試驗條件、方法、內容、參考依據及數據讀取標準，著重考慮安全問題，做好安全設計，嚴格檢查試驗中所需要使用的各種儀器設備，同步嚴格控制出廠質量驗收，以保證試驗操作的順利進行，從而得到相關數據，確保試驗一次合格，進而科學判定變壓器的綜合性能，進一步實現進度、質量、安全、成本控制，從而為用戶提供更優質的新能源電力。電力變壓器高壓試驗一次合格方法的選擇，并在試驗過程中及時對已經存在或者潛在的故障進行發現和處理，才能真正意義上保證電網的安全穩定運行，也是實現2030年前碳中和、2060年前碳達峰的技術保障之一。