输变电变压器高压试验中一些问题的探讨

摘要: 论述变压器绝缘试验中温度、升压速度、极性、铁心是否接地对绝缘试验结果的影响, 并分析产生这些影响的原因。同时指出其不足，对高压试验中变压器试验问题可行性进行了分析介绍其发展状况，并提出试验过程中应采取的安全技术措施。

关键词: 变压器; 升压速度; 安全技术措施; 绝缘电阻; 泄漏电流

大型电力变压器绝缘常规试验是判断其绝缘水平的项目之一。目前, 监测变压器绝缘的常规试验有很多, 如绝缘吸收比的测量、泄漏电流的测试与介质损失角tgd的测试等, 通过这些试验往往不能准确真实地反映出变压器的绝缘特性变化。其原因很多, 但主要原因是在试验过程中,试验人员对一些细小问题未能引起足够的重视,对测量结果造成一定的影响, 导致误判断, 从而得出错误的结论, 给工作带来不必要的麻烦。下面就以下几个容易忽视的问题进行分析。

1.温度因素影响绝缘电阻的分析

温度对绝缘电阻的影响很大, 一般绝缘电阻是随温度上升而减小的。这主要是由于: 随着温度的升高, 加速了绝缘介质内部分子和离子的运动, 绝缘介质中的极化加剧, 电导增加, 导致了绝缘电阻值降低; 同时, 温度升高时绝缘层中的水分溶解了更多的杂质, 也使绝缘电阻降低。而当试品温度低于周围空气的“露点”温度时, 潮气将在绝缘表面结露, 增加了表面泄漏, 绝缘电阻也降低, 如果试品表面脏污, 则降低更为显著。

理论分析与实际试验结果证明, 变压器绝缘吸收比是随温度变化的, 一般温度升高时, 受潮绝缘的吸收比将不同程度的降低; 但对于干燥绝缘的吸收比将随温度的升高而增大, 温度升至一定值 (约30-40 ℃) 时, 吸收比达到一定极限后将开始下降。表1是一台容量为31 500 KVA、高压侧电压为110 kV变压器吊罩前后绝缘电阻、吸收比的实测值。

2.升压速度对测量泄漏电流的影响

对变压器的泄漏电流本身而言, 它与升压速度无关, 但是, 用微安表所读取的是非真实的泄漏电流, 是一个含有吸收电流在内的合成电流;这样, 升压速度就会对读数产生一定的影响。对于大容量的变压器而言, 吸收现象是很强的, 要想得到真实的泄漏电流, 必须经过很长时间才能读到; 而在我们的实际工作当中, 不可能等很长时间, 只是读取加压后1 min时的电流值, 这一电流显然是包含着被试设备的吸收电流, 读取的这一电流是和升压速度有关的。如果电压是逐渐升高的, 则在升压过程中就有吸收过程, 读得的电流值就小; 如果升压速度过快或在极短的时间加上去的话, 那么在升压过程中就没有完成吸收过程, 在这时读得的电流就会大一些, 从而造成误判断。据有关资料介绍, 在测泄漏电流时, 升压速度应为: 在40%试验电压内不作规定, 其余60%试验电压应以每秒3%的试验电压均匀升压,影响会小些。

3.试验电压极性与泄漏电流关系分析

经验证明, 变压器的绝缘受潮通常是从外壳附近开始的; 根据电渗现象, 变压器绝缘中的水分在电场的作用下呈正电荷, 当变压器绕组加正极性电压时, 绝缘中的水分被其排斥而渗向外壳, 使其水分含量相对减小, 从而导致泄漏电流减小; 当变压器绕组加负极性电压时, 绝缘中的水分会被吸引而渗过绝缘向变压器绕组移动, 使其绝缘中高场强区的水分相对增加, 导致泄漏电流增大。

同时强调一点, 电压极性对新变压器的测量结果是无影响的, 因为新的变压器绝缘基本不受潮, 所含水分甚微, 在电场作用下, 电渗现象很弱, 故正、负极性试验电压下的泄漏电流相同。试验电压极性对旧变压器的测量结果有明显影响, 对受潮的绝缘当外加电压为试验电压的50%￣80%时, 试验电压的极性对泄漏电流的影响最大, 绝缘中的场强足以使其中的水分充分移动, 导致负极性试验电压对绝缘中高场强区含有水分相对增加很多, 而正极性试验电压的绝缘中含有的水分相对较少; 因此, 负极性试验电压下的泄漏电流总是大于正极性试验电压下的泄漏电流, 易于发现绝缘缺陷。

4.高压试验应采取的安全技术措施

高压试验通常在高压下进行，因此安全问题非凡重要。因为在高电压下工作，由于疏忽，人体与带高电压设备部分的距离小于安全距离时，极有可能发生人身伤亡事故。由于错接试验电路或错加更高的试验电压，很可能使被试设备或试验设备发生损坏。为了有效防止意外事故的发生，应在思想高度重视的基础上，必须做好以下各项安全技术措施。

4.1 在高压试验前，充分作好预备工作。拟定好实验方案，必须严格执行《电业安全工作规程》中的相关内容，在高压实验设备和高压引线四周，均应装设安全网(遮栏)，并在网上向外悬挂“止步，高压危险”标示牌。装设安全网的地方应派专人看管，以防外人不慎入内；对远处出现高压(如电缆试验)的地方也应装设安全网，也应派专人看管。

4.2 高压试验工作必须有两人以上共同配合，才能开展工作，并应明确其中有经验的一人为试验负责人，负安全责任。

4.3 试验前，试验负责人应对每个参加试验的人员明确分工，具体说明有关安全的注重事项。

4.4 工作任务不明确，试验设备地点或四周环境不熟悉试验项目和标准不清楚，以及人员分工不明确的，都不得开展工作。

4.5 试验设备的容量，仪表的量程必须在试验前考虑合适，仪表的转换开关、插头和调压器及滑杆的转动方向，必须判明且正确无误。

4.6 因试验需要而断开设备与外部的连线时，拆前应做好标记，以免恢复时接线错误。

4.7 试验设备和被试验设备的金属外壳均应接地，高压试验引线应尽量缩短，截面应足够大；高压回路对安全网，设备外壳墙壁等地电位物体应有足够的安全距离，以防发生放电。

4.8 试验装置的电源开关应使用明显断开的双极开关，以便区分合闸或分闸两种工作状态，交直流耐压、直流泄漏电流试验的电源应装设可靠的过流保护装置，最低限度也应装设熔断件或瞬时电流脱扣开关以及红绿指示灯。

4.9 高压试验一般由较低一级的试验人员负责接线，之后由试验负责人负责检查。检查接线是否有误，安全用具（如安全网、标示牌、绝缘手套、绝缘垫、放电棒、接地线）是否齐全，安全措施是否妥当。经检查确认无误后，令全部试验工作人员撤到安全网之外后发出“各就各位”的命令，方可认为试验预备工作全部完成。

4.10 预备工作完成后，试验负责人发出“将要合闸”的警告，指定专人合上电源开关。

4.11 试验中，全体试验人员必须思想集中，聚精会神，不能闲聊和随意走动，试验负责人应指挥若定，有条不紊，口令正确清楚。

4.12 在升压过程中，要有人随时呼喊电压数值，要设专人监视被试品和试验设备，监视仪表指示，发现异常，立即通知降压，迅速断开电源。

4.13 试验中如需变更接线或试验结束时，则应由试验负责人发出“降低电压”的口令，待调回零位，断开电源对被试品充分放电，并在试验变压器的高压引出端挂上专用接地线后，公布“高压已断开”，才能答应工作人员进入安全网内工作。

4.14 对直流试验设备及大电容量的被试品，需经多次放电，放电时间至少1min以上，对被试品四周不运行的大电容设备(如电容器、电缆)，也应充分放电。

4.15 试验结束后，应拆除自装的接地短路线，恢复被试设备实验前的接线，拆除安全网并清理和检查现场，不应遗忘工具和其他物件，确保被试设备和场地恢复试验前的状况。

5.变压器铁芯接地决定试验偏差

在进行变压器试验时, 铁芯必须接地。如果铁芯不接地, 使测量的绝缘电阻增加、吸收比下降、TGD增加, 这主要是因为当铁芯不接地时, 铁芯对下夹件电容很小, 所以其容抗相对较大, 接交流电压时, 电容的分压原理, 这一部分将承受较高的试验电压, 且由于铁芯和下夹件之间仅垫了1-2层硬纸板, 厚度一般不超过3-5 mm, 当电压上升时, 这一部分会因电压过高而发生放电,使实测的TGD远大于铁芯正常接地时的结果; 测量绝缘电阻时, 则由于正常时绕组与铁芯间绝缘等值电路在铁芯不接地时, 使绕组与铁芯间等值电路变为绕组与铁芯、铁芯与外壳间的串联等值电路, 将使绝缘电阻明显上升; 同时, 由于绕组对铁芯电容变为绕组与铁芯、铁芯与外壳两个电容的串联, 将使这一支路的电容明显见小, 吸收比也相应会发生明显的下降。现场测量时, 如果试验电压较高会听到明显的放电声, 并且当铁芯与外壳间绝缘完全击穿时, 将出现基本上同铁芯正常时的试验结果相一致。

6.结语

综上所述, 电力变压器在绝缘试验中, 有些细小环节容易忽视, 必须予以充分重视; 除此之外, 还有环境湿度、剩余电荷、表计、结线、高压连线等方面的影响, 要消除这些影响并不难,只要掌握产生影响的机理, 严格掌握试验方法,就能测出正确的数据, 保证设备的可靠运行。