農業電網變壓器故障預測與電氣試驗技術研究

摘要：當前，在農業電網變壓器故障預測期間，相關單位需要引進一系列有效的電氣試驗方法，結合直流電阻試驗、絕緣電阻和吸收比實驗、交流耐壓試驗、繞組變形試驗，對故障問題進行有效評估分析，做好對故障的嚴格高效把關。本文對農業電網變壓器故障預測與電氣試驗技術進行分析探討。

關鍵詞：農業電網；變壓器；故障預測；電氣試驗

現階段，在農業電網變壓器故障預測與電氣試驗環節，相關單位需制定完善的試驗方案和計劃，做到對試驗過程的嚴格管控，對實驗參數進行精細化處理，提高故障診斷水平。

1 農業電網變壓器故障分析

農業電網變壓器的故障較多，其中負載電流超過變壓器額定容量產生過熱的現象較為常見，這一故障也稱為負載過載，會增加銅損，縮短變壓器的壽命。此外，變壓器在運行過程中還會出現線路短路等情況，引發火災等安全事故。由于相關設備絕緣損壞，受到外力、濕度、化學腐蝕等因素影響，出現破損，導致電力泄漏。此外，由于負載過大、絕緣不良或散熱不良等問題，也會導致溫度過高。并且，變壓器在運行過程中，絕緣油起到絕緣和冷卻作用，當油位下降顯著或者從油位計看不到油位時，可能是滲漏油現象。另外，變壓器絕緣油呈透明的淡黃色，在運行一段時間后呈淡紅色，說明絕緣老化，油色變黑，有碳質，說明變壓器年久失修。除此之外，變壓器還存在熔絲熔斷、雷擊故障、內部短路、低壓斷線等故障，工作人員需要做好多元化分析評價，對故障問題進行嚴格高效把關。

2 基于農業電網變壓器故障預測的電氣試驗技術

2.1 直流電阻試驗

直流電阻試驗主要是在變壓器交接、大修或改變分接開關后所開展的一類試驗項目，也是故障后的重要檢測項目。工程師需測量直流電阻，檢測繞組接頭的焊接質量和繞組有無匝間短路的情況。在檢測過程中，還需要判斷電壓分接開關各個位置接觸是否良好，以及開關實際位置與指示位置是否相符進行評估。在直流電阻測試中，還需要重點對農業電網變壓器引出線是否斷裂，以及多股導線并繞的繞組是否有燒斷的情況進行檢測，及時發現變壓器繞組異常情況，從而預測可能發生的故障[1]。

首先，工程師需確保變壓器處于斷電狀態，并斷開所有與變壓器相連的外部電路，以確保測試的安全性和準確性。隨后，使用高精度的直流電阻測試儀，按照儀器說明書正確連接測試線路，將測試儀的輸出端分別連接到變壓器的各繞組上，而輸入端則連接到地或另一繞組（視測試需求而定）。在測試過程中，需逐步增加直流電流，并穩定一段時間，以消除瞬時效應對測量結果的影響。隨后，記錄測試儀顯示的電阻值，并根據公式計算出各繞組的直流電阻。這些電阻值將被用于評估繞組接頭的焊接質量，若電阻值異常增大，可能意味著接頭存在焊接不良或接觸不良的問題[2]。

其次，工程師還需關注電壓分接開關各位置的接觸情況，通過在不同分接位置下進行直流電阻測試，并對比各位置的電阻值，可以判斷開關的接觸是否良好，以及開關的實際位置與指示位置是否一致。這有助于及時發現并糾正開關故障，防止因開關接觸不良導致的變壓器運行異常。在檢測變壓器引出線是否斷裂以及多股導線并繞的繞組是否有燒斷的情況時，工程師需仔細觀察電阻值的變化趨勢。若某繞組電阻值突然增大，且無法通過調整測試條件或重復測試來消除，則可能意味著該繞組存在引出線斷裂或導線燒斷的問題。此時，需進一步拆解變壓器進行詳細檢查，以確定故障的具體位置和原因。

例如，在某農業電網中，一臺型號為S11-M-

315/10的變壓器在經歷了一段時間的高負荷運行后，出現了油溫異常升高、噪聲增大等故障現象。為此，工程師確保變壓器處于完全斷電狀態，并斷開了所有與變壓器相連的外部電路，包括高壓側和低壓側的進出線，以及接地線，以確保測試的安全性和準確性。緊接著，工程師準備了高精度的直流電阻測試儀（型號為ZY1000），并檢查儀器是否處于良好工作狀態，確保測試結果的準確性。工程師按照儀器說明書正確連接了測試線路，將測試儀的輸出端分別連接到變壓器的各繞組上（高壓側A、B、C三相和低壓側a、b、c三相），而輸入端則連接到地。其中，工程師逐步增加直流電流至額定值的50%，并穩定一段時間（通常為5 min），以消除瞬時效應對測量結果的影響。待電流穩定后，工程師記錄了測試儀顯示的電阻值，并根據公式（R=U/I）計算出各繞組的直流電阻。后續，工程師對比了各繞組的電阻值，發現高壓側A相繞組的電阻值異常增大，達到了10.5Ω（正常應為9.8Ω左右）。根據經驗，這可能意味著A相繞組接頭存在焊接不良或接觸不良的問題。

2.2 絕緣電阻和吸收比試驗

測量絕緣電阻和吸收比是檢測變壓器絕緣狀態的一種簡單有效方法，可檢測出影響絕緣的異物。同時，對絕緣受潮、臟污、絕緣油嚴重劣化、絕緣擊穿和老化等缺陷進行評測分析。在測量中，工程師應短接被測繞組各引線，而非被測繞組進行短路接地，從而依次對各繞組對地及繞組間的絕緣電阻值進行測量。此類測量方式可評估變壓器絕緣系統的健康狀態，以便預測潛在絕緣故障問題。在實踐環節，工程師需逐步增加測試電壓，并穩定一段時間，以消除瞬時效應對測量結果的影響。隨后，記錄測試儀顯示的絕緣電阻值，并根據公式計算出各繞組的絕緣電阻，這些電阻值將被用于評估變壓器絕緣系統的健康狀態。若絕緣電阻值異常降低，可能意味著絕緣系統存在受潮、臟污、絕緣油嚴重劣化、絕緣擊穿或老化等缺陷。除了絕緣電阻外，吸收比也是評估變壓器絕緣狀態的重要指標。吸收比是指絕緣電阻在施加電壓后的初始值與穩定值之比。工程師在測量絕緣電阻的同時，還需記錄不同時間點的電阻值，以計算吸收比。若吸收比異常，可能意味著絕緣系統存在內部缺陷或受潮情況。在測量完成后，工程師需對測試結果進行仔細分析。若絕緣電阻值或吸收比低于規定標準，需進一步拆解變壓器進行詳細檢查，以確定故障的具體位置和原因。同時，根據測試結果，工程師可以制訂針對性的維修和更換計劃，以確保變壓器的安全穩定運行。

例如，在某農業電網中，一臺型號為S9-M-1000/10

的變壓器在近期運行中頻繁出現溫度異常升高的現象。為了排查潛在故障，工程師決定對該變壓器進行絕緣電阻和吸收比試驗。工程師首先確保變壓器處于斷電狀態，并斷開所有與變壓器相連的外部電路。使用高精度的絕緣電阻測試儀，按照儀器說明書正確連接測試線路。緊接著，工程師將被測繞組（高壓繞組）的各引線短接，而將低壓繞組和中性點進行短路接地處理。這一步驟確保了測試結果的準確性和可靠性。之后，工程師逐步增加測試電壓至額定電壓的1.2倍（即12kV），并穩定5 min，以消除瞬時效應對測量結果的影響。測試儀顯示高壓繞組對地及繞組間的絕緣電阻值為1 000 MΩ，低壓繞組對地絕緣電阻值為800 MΩ。根據公式計算出各繞組的絕緣電阻，這些電阻值將被用于評估變壓器絕緣系統的健康狀態。此外。工程師記錄施加電壓后1 min和10 min的絕緣電阻值，計算出高壓繞組的吸收比為1.5，低壓繞組的吸收比為1.3。

絕緣電阻值：雖然高壓繞組和低壓繞組的絕緣電阻值均高于規定的最低標準（通常為500MΩ），但相較于歷史數據，這兩個值均有所下降。這可能意味著絕緣系統存在輕微的受潮或臟污情況。

吸收比：高壓繞組的吸收比略高于標準值（通常為1.3以上），而低壓繞組的吸收比則略低于標準值。吸收比的下降可能表明絕緣系統內部存在缺陷或受潮情況。

2.3 交流耐壓試驗

工程師實施交流耐壓試驗主要是針對某些局部缺陷進行，需考慮被試品絕緣承受各種過電壓能力，保障設備安全運行。交流耐壓試驗能夠有效發現絕緣缺陷，但因其屬于破壞性實驗，會導致原來的絕緣弱點進一步發展擴大。因此，工作人員在測試時需要進行絕緣電阻及吸收比測量、直流電測量以及介質損失角正切值tanδ測量，之后再進行交流耐壓試驗，避免造成不必要破壞。此類測試方法可模擬變壓器實際運行工況，檢測其絕緣系統的耐受能力，預測在高壓狀態下可能會引發的故障。

在試驗前，應對變壓器進行徹底的清潔和干燥處理，以消除表面污垢和潮氣對試驗結果的影響。同時，檢查變壓器的接線和接地是否良好，確保測試線路的準確性和可靠性。在正式進行交流耐壓試驗前，應先進行絕緣電阻及吸收比測量、直流泄漏電流測量以及介質損失角正切值tanδ測量。這些測量數據將為后續的交流耐壓試驗提供重要的參考依據，幫助工程師判斷被試品的絕緣狀態是否滿足試驗要求。根據變壓器的額定電壓和絕緣等級，選擇合適的試驗電壓。試驗電壓應略高于變壓器的額定電壓，但不應超過其絕緣系統的耐受極限，以避免造成絕緣損壞。在試驗過程中，應密切監控測試儀器顯示的電壓、電流和功率損耗等參數，以及被試品的溫度變化。若發現異?，F象，如電壓波動、電流激增或溫度升高過快等，應立即停止試驗，并檢查被試品是否存在故障。試驗結束后，應對測試結果進行仔細分析。若被試品的絕緣系統能夠承受試驗電壓而不發生擊穿或嚴重泄漏電流現象，則認為其絕緣性能良好。若試驗結果不合格，則需進一步拆解變壓器進行詳細檢查，以確定故障的具體位置和原因，并采取相應的維修或更換措施。

例如，在某農業電網中，一臺型號為S11-M-

500/10的變壓器在經歷了一次雷暴天氣后，出現了異常聲響和輕微漏油現象。為了確保該變壓器的安全運行，工程師決定對其進行交流耐壓試驗，以檢測其絕緣系統是否存在潛在缺陷。工程師首先對變壓器進行了徹底的清潔，去除了表面的污垢和積塵，并使用熱風槍對變壓器進行了干燥處理，以消除潮氣對試驗結果的影響。在清潔和干燥完成后，工程師檢查了變壓器的接線和接地情況，確保所有連接點緊固可靠，接地良好，測試線路準確無誤。在正式進行交流耐壓試驗前，工程師先進行了絕緣電阻及吸收比測量、直流泄漏電流測量以及介質損失角正切值tanδ測量。測得絕緣電阻為1500MΩ，吸收比為1.6，直流泄漏電流小于5μA，介質損失角正切值tanδ為0.003，均符合試驗要求。

根據變壓器的額定電壓（10kV）和絕緣等級，工程師選擇了略高于額定電壓的試驗電壓（12kV）進行試驗。在試驗過程中，工程師密切監控了測試儀器顯示的電壓、電流和功率損耗等參數，以及變壓器的溫度變化。試驗電壓穩定施加后，未發現電壓波動、電流激增或溫度升高過快等異?，F象。經過一段時間的試驗，變壓器的絕緣系統未發生擊穿或嚴重泄漏電流現象，表明其絕緣性能良好。

根據試驗結果，工程師判斷該變壓器的絕緣系統能夠承受試驗電壓而不發生擊穿或嚴重泄漏電流現象，因此認為其絕緣性能良好，無須進一步拆解檢查。為了確保變壓器的長期穩定運行，工程師建議定期對變壓器進行絕緣電阻、吸收比、直流泄漏電流和介質損失角正切值tanδ的測量，以及交流耐壓試驗，以及時發現潛在故障。

2.4 繞組變形試驗

繞組變形試驗也是電氣測試中不可或缺的一部分，該項試驗活動主要是檢測變壓器繞組是否受到機械應力或短路電流沖擊而變形。此類測試方法有頻率響應分析法、短路阻抗法，通過對比變壓器繞組在不同狀態下的響應特性和阻抗值，可判斷繞組是否發生變形或位移。此類變形可能導致匝間短路、相間短路等故障，因此，及時檢測并預測繞組變形情況對于保障變壓器安全運行具有重要的意義。在實踐環節，工程師根據變壓器的類型、額定電壓和絕緣等級等因素，選擇合適的測試方法。對于大型變壓器或重要變壓器，建議同時采用頻率響應分析法和短路阻抗法進行測試，以獲取更全面的繞組變形信息。在測試過程中，應密切監控測試儀器顯示的頻譜特性、阻抗值等參數，以及變壓器的溫度變化。若發現異常現象，如頻譜特性突變、阻抗值顯著變化或溫度升高過快等，應立即停止試驗，并檢查變壓器是否存在故障。測試完成后，應將測試結果與變壓器出廠時的測試數據或歷史測試數據進行對比，以判斷繞組是否發生變形。同時，結合變壓器的運行記錄和故障歷史，對測試結果進行綜合分析，以預測可能存在的故障類型和位置。若繞組變形試驗結果顯示繞組存在變形或位移現象，工程師應立即采取措施進行修復或更換。同時，應對變壓器的其他部件進行檢查，以確保整個變壓器的安全運行。此外，還應將測試結果和修復措施記錄在案，為今后的變壓器維護和故障預測提供參考。

3 結語

總體來說，在農業電網變壓器故障預測與診斷環節，相關單位需明確實驗參數指標，制訂嚴謹細致的實驗計劃，對實驗過程細節進行精細化調控，提高實驗水平，做到對故障的有效診斷分析。

參考文獻

[1] 劉曼.基于SF_6分解物分析的電氣設備故障診斷研究[D].湖南大學，2013.

[2] 劉洋.電力變壓器電氣故障診斷與剩余壽命預測技術研究[D].沈陽：沈陽工業大學，2020.