基于高电压试验技术分析变压器故障

基于高电压试验技术分析变压器故障

徐煜韬

湛江中汇电力咨询有限公司  广东省湛江市524000

摘要：在我国电力系统中变压器是主要组成部分，随着我国电力行业的快速发展。维护电力变压器运行的安稳性，既可以提升电力传输的稳定性，也可以为用户使用不同电力资源提供安全优质保障。受各方面因素制约，变压器故障类型也会有所不同，相关人员需要及时给予有效解决，以保证其运行的正常性。电力变压器日常运行和企业电能质量及用户电能质量均有直接关系，需要选取合理维护方式确保其安稳运行，使其作用得到充分发挥。鉴于此，应该切实对电网规划相对滞后、核心设备产能不足、运行系统水平较低等问题提起足够的重视。另外，电网的运行环境也受到近来频发的自然灾害和极端天气的影响，程度更为严重的设备和电网事故也时有发生。由此可见，提高供电系统各个环节安全性能是保障供电安全的重要基础，对变压器的故障进行充分的分析并有针对性地提出预防措施是保障安全供应的重要一环。

关键词：高压试验；变电站；缺陷判定；运维措施

引言

由于变压器装置是发电厂中的关键装置，其的运行状况会对供电系统稳定工作产生直接的影响，如不能对造成此装置发生故障的原因加以分析，还会直接影响到电力的顺利输出。在电力变压器实际运行的过程中，会发生设备温度过热的情况，那么这时候就要对其温度多加注意，一旦其内部的环境温度超过正常范围，很容易就会出现变压器内部绕组的绝缘部分烧坏的情况，情况严重时还会造成击穿，影响设备运行。可见，对于电力变压器的故障检测是十分重要的。

1变压器高压试验的理论基础

变压器的内部组成复杂,造成其内部缺陷的原因及其缺陷位置的判定,给运维检修部门带来了很大的难题。变压器高压试验就是为快速准确辨识判断变压器缺陷故障位置，提出了相应的处理措施。运用高压试检检测变压器故障的常用技术有：①绝缘电阻测试试验；②介质损耗试验；③直流电阻测试试验等。绝缘电阻测试试验可以针对变压器整体的绝缘情况进行评估，能够有效检查出绝缘体异物，绝缘油劣化，绝缘层受潮污、热老化、击穿等问题，为现场运检提供辅助。介质损耗试验主要示判断交流电作用下，产生的热量使得绝缘层老化，引起气设备介质损耗因数过大的预防性试验。直流电阻的测量是变压器试验中一个重要的试验项目，对保证变压器安全运行起到了重要作用。可以检查出诸如变压器接头松动，分接开关接触不良、档位错误等许多缺陷。

2电力变压器的故障

2.1电力变压器中的渗油故障

如果电力变压器出现渗油故障，不仅会污染环境、严重损坏变压器设备，还会因不稳定运行使相关企业及用户遭受巨大损失，因此，做好防渗油维护非常重要，以下是常见的渗油故障及应对处理。（1）如果对电力变压器设备中的某个平面接缝部位没有紧密焊接，可能会导致油箱焊接处发生漏油；未准确找出拐角或加强筋连接部位的渗油点也是重要的渗油起因。对于上述故障，应及时补焊油箱焊缝处，对于漏油点无法准确查找的可以实施三角补焊处理手段。（2）在安装环节，没有规范安装胶垫位置，或没有按照相关标准规范密封法兰或法兰间的缝隙，都可能导致渗油故障。针对此解决对策为：相关人员需仔细检查法兰缝隙对其进行密实封堵，待胶体固化后将螺丝退出一个，然后把专用胶密封于法兰间隙，以此达到补渗效果。（3）在变压器安装环节，受制于母线拉伸或低压侧引线的不利影响，可能会发生低压侧渗油问题。实际解决过程中，需要根据具体引线距离合理连接母线并适当调整引线长度，必要时利用密封胶提升密实度。（4）如果防爆管内部出现问题会增大内压，导致防爆管破裂或油箱受损而发生渗油问题，增加变压器运行隐患。针对上述故障问题，检修人员应根据实际情况必要时将防爆管拆除，重新改修压力释放阀，以此确保变压器处于稳定的内压环境。

2.2变压器故障中常见的绝缘故障

电力变压器必须是绝缘的，否则变压器不能正常工作；也就是说变压器上的绝缘系统的效果决定了变压器的整体工作性能，绝缘系统的故障占到变压器故障的至少80%，下面具体分析一下。绝缘故障往往是由绝缘件和绝缘系统在制造过程中的纰漏造成的。绝缘件往往是纸质材料，如果监控不够严格，其表面往往留有杂物，尤其是金属碎屑影响更大；又或者，绝缘件在应用和生产的过程中极容易吸附气体，从而造成电离现象，当介质热量过高时，绝缘体就被破坏而导致绝缘故障。同时，如果变压器线圈相间绝缘距离不够，这种短路引起的隔板间场强会过高。从而导致长期运行状态下，油耗过大，甚至低于安全位置产生过热故障。还有就是，变压器油中的电粒子也会通过电粒子之间的小桥击穿绝缘。由此可见，影响变压器绝缘的因素绝对不是单一的，例如不同温度条件下之后含水量不平衡会有影响，有保护方式导致氧气加速绝缘分解的速率不同，由雷电和操作引起的过电压反应导致放电严重。绝缘体由于长期发生绝缘距离改变导致热量不流通而加速老化，变压器内部油的流动速度更快导致局部电场加强有可能导致绝缘体受损甚至破坏。

3变压器试验过程中有关故障的相关处理方法

3.1高压试验故障处理流程

试验操作者之间要进行紧密配合，通过优化处理流程等方式确保高压试验故障处理速度更快、精准性更高。经过相关分析，可以将故障处理的操作分为以下几个环节：第一，做好前期准备工作。准备试验安全网，在试验周围设置醒目的标牌，用以提醒行人此处危险。第二，试验过程一般仅靠一个人是无法完成的，因而需要组建试验小组，小组成员中必须要有1位及以上经验丰富的试验操作人员，其主要负责对整体试验工作进行规划，并控制仪器应用的合理性以及规范性。第三，在高压试验开始前，需要检查仪表容量、开关等处，为试验的进行做好铺垫。第四，构建电力故障诊断模型，通过对模型加以分析，能够对电力故障进行模拟，同时也能看到可能会发生的变化，这为试验工作者的后续操作提供了重要参考依据。第五，小组成员进行设备和线路的连接，最终试验的负责人对工作结果进行验收。检查过程中重点需要注意引线的长度是否合适、设备及其金属外壳是否接地、接地物体间的距离是否存在安全风险等。在完成检查工作后，如果没有问题，则安排所有撤退到安全区域，然后展开后续工作，如评估试验结果等。

3.2日常维护及检修

目前变压器使用状态检修模式。与传统检修模式相比，状态检修模式属于主动性的检修方法，它能够在设备运行的时候进行检测，从而不影响用户正常用电，减少损失，同样它也能够在一定程度上对变压器可能发生的故障进行早期的预防，起规避风险的作用。针对绕组可能会发生的匝间短路，分接开关磨损等问题，采用绕组直流电阻检测技术能够检测出线路可能出现的问题。通过采用绕组直流电阻检测技术，能够检测出绕组绝缘和电流回路的连接状况，同样，该技术也是变压器各绕组直流电阻平衡度和调压开关档位的重要检测手段。变压器在内部出现故障或运行条件恶劣时会因局部场强过高而产生局部放电（PD）。PD水平及其增长速率的明显变化能够指示变压器内部正在发生的变化，通过局部放电异常检测可以有效简化维护程序。

3.3变压器绝缘故障检测

变压器绝缘故障也是较为普遍发生的变压器故障。而造成变压器设备绝缘故障的因素可以大致分为如下几类：（1）是环境温度因素。在当前阶段，中国电力公司所用的变压器设备，实现绝缘方式的主要方法还是比较传统的油纸绝缘方式，该绝缘方法的绝缘效率和环境温度也有很大的关系。当变压器设备环境温度超过规定的临界点时，绝缘油纸就会通过废气挥发作用，使得其绝缘效率下降，从而无法有效地实现绝缘方式，因而造成了绝缘方式故障的出现。（2）是空气湿度因素。部分变压器绝缘体内部还存在着较低的水分，在变压器设备工作的过程中，因为环境温度会有所上升，继而会导致水分的挥发，进而造成了变压器设备工作时环境湿度的上升，在这种环境下工作时，会影响绝缘体的特性，而工作时间久了，还会使绝缘体出现变质老化的迹象。（3）是短接现象问题。由于变压器电气设备的出口部位短，在工作过程中非常容易发生短接故障，该故障会使变压器电气设备内零部件发生了一定程度上的工作温度改变和位置变化，而绝缘体也会受此影响而发生工作温度的改变，由此导致了变压器设备特性和使用寿命的降低，故障多发。

3.4变压器故障中常见的放电措施

第一，防止套管闪络爆炸。对套管本身及套管运行环境都要做好清洁管理，严防套管密封情况出现纰漏，对于套管引出线端子、截止损失叫和电容及时解体检查。第二，防止分接开关事故。积极测量零件分接部分的电压比和直流电阻，对无载分接开关不改变分接位置要按时检修、改变分接位置时应将出头多次转运。安装检修过程对选切开关、过渡电阻、弹簧状态、材料表面镀层等要逐一精心检查。第三，防止油劣化。多使用薄膜密封或者充氮保护，保持变压器油质良好，配合使用净油器并定期更换吸附剂。注油时保证油的品质和注油的角度和速度，不能进入空气或出现迷惑性油位，控制变压器运行过程中散热通常良好，不能暴露在阳光直射的环境下。

3.5电力变压器的瓦斯保护故障

瓦斯保护有助于电力变压器正常运行，有警示和跳闸功能。瓦斯保护元件具有较高的灵敏度，其可以切实监测大部分的变压器运行故障。通常情况下，有如下不同方面可能是引发瓦斯保护故障的重要原因：（1）对变压器加油或滤油过程中，由于相关人员操作不当未将带入内部的空气及时彻底排出，随着油温逐渐升高，在自我排空过程中引发上述瓦斯保护故障。（2）如果因内部故障气体问题或穿越性短路问题都可能触发瓦斯保护动作，即便检修时未查出任何异常，都应收集并分析继电器内部气体。如果试验得出所收集气体不可燃且无味无色，可判定为外部空气侵入并将其放出即可，与此同时需要对信号动作时长进行仔细观察直到其消失。如果试验得出该气体为易燃性质，说明内部故障可能性极大，即刻关闭电源做电气测试，寻找故障原因，必要时送到专业部门检修。（3）内部故障严重或保护装置的二次回路出现故障，该变压器之前有过大的修理或新投入使用，油中的空气分离过快产生自保或跳闸。（4）油位下降快于正常速度也会触发瓦斯保护动作，针对此问题，检修人员需关闭变压器并认真、仔细地做好外检工作。对油位、防爆门、绝缘油、外壳等进行重点检查，并收集内部气体对其分析和鉴定，待彻底解决并检验合格后方可再次使用。

3.6短距离连接试验设备和其他设施

感应电压的存在会给试验造成不必要的干扰，为了尽可能避免该因素的产生，在正式进行试验之前，工作人员还需要做好充足的准备工作，提前布置好规避举措，有效避免感应电压的产生，这样做有利于合理控制风险事件的出现。在实际实践过程中，为了防止感应电压的产生，操作人员需要综合考虑相关设施设备的影响。与此同时，还需要处理好设备以及其他设施之间的关系。一般情况下，在具体操作过程中，所要用到的试验设备与其他设备之间可以通过短距离连接的方式进行连接，然后再落实好接地工作。除此之外，就算在操作过程中，不会涉及相关设施设备，同样也需要做好接地措施。

结语

在变压器的日常维护中，检查其外观、声音、温度及油位等只是排查变压器故障的必要手段和初步判定，变压器故障会受各方面因素干扰。因此，实际检修中需要结合变压器运行现状、电气试验机相关分析等进行综合评估，以保证故障检修及解决的准确性，为电力系统安稳运行提供保障。从事试验工作的人员需要搞清楚产生数据偏差的原因，同时还要对相关试验方法了熟于心，在排除各种干扰措施后，展开精确的测量工作，并对测得的数据进行分析处理，从而保障设备的正常运行。

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