浅谈电力变压器的预防性试验

摘要：电力变压器是电力系统中的重要设备之一，其安全运行直接关系到整个电网供电的可靠性、高效性、稳定性。本文以电力变压器为研究载体，浅要开展了油中溶解气体的电力变压器故障分析、绕组直流电阻的测量、介质损耗因数的测量、绕组变形的检测和局部放电测量等预防性试验各影响因素的探索，为电力变压器的无故障运行和检测开辟了一条新的通道。

关键词：电力变压器；预防性试验

一、绝缘电阻和吸收比的测量

l、绝缘电阻的测量

1.1、测量工具：绝缘电阻表（俗称：摇表）。

1.2、测量工具的分类：额定电压为10KV及以下的电力变压器，使用2500V兆欧表测量；额定电压为35KV，容量800--6300KVA的电力变压器，使用5000V兆欧表测量。

1.3、测量方法：测量时，将被测绕组接在兆欧表的“L”端，非被测量绕组和外壳一起接至“E”端，为使测量结果准确，可在被测绕组套管的上部套一屏蔽圈，接至“G”端。转动摇表摇柄达到额定转速后，所读取的数值即为绕组的绝缘电阻。

2、吸收比的测量

先将“E”端引线接地，摇动摇表手柄使转速达到额定转速（12Or/min），将“L”端引线接入被测线圈，同时计时，读取15s和60s时的绝缘电阻值，计算R60/R15的数值，则R60/R15即为吸收比。

二、油中溶解气体分析

在变压器诊断中，单靠电气试验方法往往很难发现某些局部故障和发热缺陷，而通过变压器油中气体的色谱分析方法，对变压器内部的某些潜伏性故障及其发展程度的早期诊断是非常有效的。

1、油色谱分析

1.1、基本原理

油色谱分析是基于变压器大多采用油纸复合绝缘设计而产生的一种分析方法。油纸在因受热分解产生烃类气体的情况下，由于含有不同化学结构的碳氢化合物的热稳定性的差异，随温度升高依次裂解成烷烃、烯烃和炔烃。而局部过热、电晕和电弧是导致油浸纸绝缘中产生故障特征气体的主要原因。变压器在正常情况下，因过热或电的作用而使油和固体绝缘材料逐渐老化、分解，并产生极少量低于分子烃类的气体和CO、CO2。当变压器内部发生过热性故障、放电性故障或内部绝缘受潮时，这些气体的含量会迅速增加。随故障的发展程度，分解出的气体形成气泡在油中对流、扩散，不断溶解在油中。实践证明，油中气体各种成分含量的多少和故障的性质及程度有关，不同故障或不同密度其产生气体的特征是不同的，因此在设备运行过程中，定期测量溶解于油中的气体成分和含量，对于及早发现充油电力设备内部存在的潜伏性故障具有非常重要的意义和现实的成效。

1.2、主要故障现象的分析

电力变压器的内部故障主要有过热性故障、放电性故障及绝缘受潮等多种类型。火花放电常见于：套管引线对电位未固定的套管导电管、均压圈等的放电；引线局部接触不良或铁芯接地片接触不良而引起的放电；分接开关拔插或金属螺丝电位悬浮而引起的放电等。对变压器故障部位的准确判断，有赖于对其内部结构和运行状态的全面掌握，并需结合历年色谱数据和其它预防性试验（直阻、绝缘、变比、泄漏、空载等）进行比较。同时还应注意由于故障产气与正常运行产生的非故障气体在技术上的不可分离，某些操作也可生成故障气体。如有载调压变压器中切换开关油向变压器主油箱渗漏或选择开关在某个位置动作时悬浮电位放电的影响；设备油箱带油补焊；原注入油含有某些气体成分大修后滤油不彻底留有残气等。

三、绕组直流电阻的测量

变压器绕组直流电阻的检测是预防性试验的主要项目之一，对确保变压器生产质量、检修质量和安全运行起着至关重要的作用。通过该项试验，它能够反映绕组匝间短路、绕组断股、分接开关接触状态以及导线电阻的差异和接头接触不良等缺陷故障， 也是判断各相绕组直流电阻是否平衡、调压开关档位是否正确的有效手段。长期以来， 绕组直流电阻的测量一直被认为是考查变压器纵绝缘的主要手段之一，有时甚至是判断电流回路连接状况的唯一办法。

根据国家标准及电力设备预防性试验规程的相关规定：

1、1600KVA以上变压器，各相绕组电阻相互间的差别不应大于三相平均值的2%，无中性点引出的绕组其线间差别不应大于三相平均值的1%；

2、1600KVA及以下的变压器，相间差别一般不大于三相平均值的4%，线间差别一般不大于三相平均值的2%；

3、与以前相同部位测得值比较，其变化不应大于2%。不同温度下电阻值按下式换算：

分别为纸和油的介损折算系数。对于一般变压器可取 KP=K0=0.5， 它主要用来检查变压器绝缘中的分布性缺陷，尤其是绝缘整体受潮，普遍劣化及严重的局部缺陷。介损测量常受表面泄露和外界条件的制约， 因而要采取措施减少和消除影响。现场我们一般测量的是连同套管一起的 tgδ， 但为了提高测量的准确性和检出缺陷的灵敏度， 有时也进行分解试验， 以判别缺陷所在位置。在实验时一般用QS1电桥正接线方式测量，这样电桥处于低压，操作方便且电桥内部不受外界强电场的影响，能够使测量值较为准确。

五、绕组变形检测

变压器线圈变形是指线圈在受力后， 发生的轴向、幅向尺寸变化、器身位移、线圈扭曲等情况。造成变压器线圈变形的主要原因有两个： 一是变压器运行中难以避免地要受到外部短路故障冲击；二是变压器在运输吊装过程中发生意外碰撞。对于线圈来说， 前者的冲击力往往要比后者大得多，因此应是主要关注的问题。现运行变压器尽管要求具有承受短路的能力， 但目前大多数变压器不进行突发短路试验。短路引起的绕组变形事故是变压器损坏的一个重要原因。有资料显示， 近 5 年来对全国110kV 及以上电压等级电力变压器事故统计表明，这已经成为电力变压器事故的首要原因。变压器线圈变形后， 有的立即发生损坏事故， 有的还可暂时运行， 但绝缘有可能已有损伤， 当再次遇到雷电过电压或短路事故时， 则会发生损坏事故，这无疑成了影响整个电力系统正常运行的不安定因素。

六、局部放电测量

局部放电是指发生在电极之间但并未贯穿电极的放电，它是由于设备绝缘内部存在弱点或生产过程中造成的缺陷，在高电场强度作用下发生重复击穿和熄灭的现象。这种放电的能量是很小的， 所以它短时并不影响电气设备的绝缘强度。但若不断出现局部放电，将产生累积效应，使绝缘的介电性能逐步劣化并使局部缺陷扩大，最后导致整个绝缘被击穿。随着变压器故障诊断技术的发展， 人们逐步认识到局部放电是变压器诸多故障和事故的根源，因而局部放电的测试越来越受到重视。近年来我国 110kV 以上电力变压器事故中有一半以上属正常运行电压下发生匝间短路，也即局部放电所致， 因此把局部放电测量作为110KV以上变压器安装和大修的必试项目之一， 这对于变压器状态监测和故障诊断是十分必要且有效的。

七、结束语

综上所述，我们应在日常工作中对电力设备预防性试验的各项测试方法进行理论上的深入研究，对实验结果应结合出厂及历年的实验数据进行“纵”比较和与同类型设备的数据及标准进行“横”比较。只有科学、客观地进行预防性试验工作，才能使电气设备预防性试验发挥积极有效的作用，及时排除隐患，防止电气故障扩大和设备的损坏，保证电网的高效、安全、稳定运行。