关于电力变压器绝缘状况综合诊断技术探讨

【摘 要】电力变压器大多使用A级绝缘，在长期运行中由于受到大气条件和其他物理化学作用的影响，使绝缘材料的机械、电气性能衰减，逐渐失去其初期所具有的性质，产生绝缘老化现象，引起绝缘故障，这是一直是威胁变压器安全运行的主要因素。为了保证变压器的安全运行，就得对变压器定期进行绝缘试验，本文就如何通过各种试验数据全面分析变压器的绝缘状况，进而能正确的判断变压器运行状态，进行维护和检修。这也是电气试验人员必须掌握的基本技能。

【关键词】变压器 绝缘电阻 介损损耗因数 交流耐压 局部放电

1 利用测量绝缘电阻判断变压器绝缘状况

测量变压器绝缘电阻值是衡量绝缘性能的最基本指标之一，可以根据数值大小估计绝缘情况，该测量方法和使用仪器简单易行，所以，不管是变压器出厂试验，还是调试中交接试验，都广泛应用。虽然利用测量绝缘电阻判断绝缘状况方法简单容易，但实践中无法规定出具体的合格绝缘电阻值标准。

究其原因分析如下：

（1）绝缘电阻不是理想的判断标准。由式（1-1）知道，绝缘电阻值不仅取决于变压器油和纸的状况，还取决于结构尺寸，并随时间增长而增加。由于变压器等级和容量的不同，所以绝缘材料和结构也不同，使绝缘电阻值大小不一，所以，变压器绝缘电阻不能规定一个具体数值的标准。因此，绝缘电阻不是一个理想的绝缘判断标准。

（2）变压器油在运行过程中绝缘电阻值没有可比性。变压器油的寿命依次经历了A期、B期、C期。新油在与空气接触过程中逐渐吸收氧气，初期吸收的氧气将与油中的不饱和碳氢化合物起化学反应，形成饱和的化合物。这段时间称为A期。此后在吸收氧气，就生成稳定的油的氧化物和低分子量的有机酸，也生成部分高分子有机酸，这种油对绕组绝缘和金属都有较强的腐蚀作用，这段时间称为B期。此后油再进一步氧化，当油中酸性产物的浓度达一定程度时，便产生加聚和缩聚过程，生成中性的高分子树脂及沥青质，使油呈混浊的悬胶状态，最后成为固态的油泥沉淀，还会析出水分，这段时间称为C期。因此不同时期变压器油含成分不一样，测得绝缘电阻值就不大相同，使之失去可比性。

（3）变压器绝缘电阻值达到10kMΩ数量级时，也失去了比较意义。综上所述，绝缘电阻不能用具体的数值判断绝缘情况，只能在同一温度下，无明显变化或明显偏低来判断。

2 利用介质损耗因数判断变压器绝缘状况

变压器在线检测介质损耗因数是一种使用较多、对判断绝缘状况较为有效的方法。目前国内采用的是在工作电压下测绝缘的介质损耗因数值。采用电桥法，以配套的标准电容分压器（工作电压10kV），及电压互感器，构成取样测量系统。

根据变压器tanδ试验原理（如图2所示）、变压器tanδ测量的影响因素等对变压器绝缘状况判断总结如下：

（1）一般，绝缘良好的介质tanδ很小，绝缘受潮、老化后tanδ增大。

（2）由于tanδ与温度有很大关系，温度愈高，tanδ愈大。因此在比较时应注意在相同温度下进行。不同温度下应换算，换算公式为：

tanδ（20℃）=K.tanδ（t℃）

式中，tanδ（20℃）为20℃时绝缘的tanδ值；tanδ（t℃）为试验时实际温度t℃时的tanδ值；K为换算系数，与绝缘类型有关。

（3）对变压器而言，变压器绕组对地的电容量一般大于变压器套管对地的电容量，在对变压器进行tanδ测量时，变压器套管本身的绝缘状况对整体tanδ值影响不大。换言之，测量变压器绕组的tanδ时，对连接在相应测试绕组上的套管绝缘缺陷反应是不灵敏的，因此，应尽可能将变压器套管在安装前，对变压器套管逐一测试，直至找到有缺陷的部分。

（4）变压器绝缘的tanδ单个值，虽能说明一些问题，但对于了解电气设备的实际情况来说，更重要的是观察在不同电压下的变化。在不同试验电压下，tanδ变化太大时，说明设备绝缘必然有不良现象存在。如图3所示，当绝缘内部有缺陷时，tanδ=?（u）曲线呈明显的转折，从tanδ增加的陡度可看出其绝缘内部缺陷的程度。

3 利用交流耐压试验判断变压器绝缘状况

交流耐压试验作用绝缘预防性试验的主要项目，对绝缘状况的判断起得重要作用，它直接检查了绝缘的耐电强度。综合分析交流耐压试验结果和其他预防性试验结果，也就是将所得试验结果与规程中规定的参考数据进行比较、与被试品本身历次试验结果比较、与同类设备比较，能对被试设备的绝缘状况作出较准确的判断。

（1）被变压器在交流耐压试验中，在持续时间内，不击穿为合格，反之则为不合格。

（2）当被试品是有机绝缘材料时，试验结束并放电后立即触摸，如出现普遍或局部过热，便认为绝缘不良，需经处理后再行试验。

（3）对组合绝缘的设备，或有机绝缘材料，其耐压前后绝缘电阻不应下降30%，如下降，应查明原因。

（4）变压器试验过程中，若由于空气温度、湿度或被试品表面脏污等造成沿面闪络或空气放电，则应认为不合格，经查明原因，清洁、干燥处理后，再行试验。排除外界因素影响后如表面出现局部电弧或仍有放电，则可能由于绝缘老化，表面受损等引起的，应认为不合格。

4 利用局部放电判断变压器绝缘状况

局部放电水平是评定设备绝缘性能的一个重要参数，当设备绝缘内部产生局部放电时，同时有热、声、臭氧、氧化氮等产生，这些都对绝缘物造成侵蚀，形成不可恢复的损伤，若扩大可使整个绝缘击穿。局部放电试验可查清局部放电的特特征，定量测定出它的放电强度，以便早发现绝缘隐患。

（1）整个试验过程中，试品不发生击穿。

（2）在测量电压下，坚持30min内，所有测量端子测得的放电量Q，连续维持在允许值内，并无明显的、不断地向允许值的限值增长趋势。

符合上述两条，则局部放电合格。

5 结语

总之，通过上述各种绝缘试验项目分析可以看出，变压器的绝缘试验项目对不同阶段，不同故障的有效性和灵敏性是不同的，因此应根据各种绝缘试验结果全面的进行对比分析，方能对绝缘状况和缺陷性质做出正确判断，以便早发现绝缘缺陷，进行维护与检修，防患于未然。

参考文献：

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[2] 钱政，尚勇，杨莉，严璋. 电力变压器固体绝缘状况的综合评估模型[J]. 西安交通大学学报. 2000（04）

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[4] 潘. 电力变压器绝缘故障诊断技术及热状态参量预测模型研究[D]. 重庆大学 2009.

作者简介：陈永远（1978―），男，河南许昌人，本科，工程师，研究方向：火电厂电气设备继电保护及自动化调试；孙建华（1967―），男，河南郑州人，在职研究生学历，高级工程师，研究方向：火电厂及输变电施工；刘晓慧（1976―），男，河南许昌人，本科，高级工程师，研究方向：火电厂控制自动化及热控调试。窦 峰（1977―），男，河南南阳人，本科，高级工程师，研究方向：电气设备高压试验，电力系统继电保护，火电机组启动调试。