变压器预防性试验常见异常分析及处理方法_马思思.pdf

71 电工电气电工电气 (2023 No.2)马思思，田雨(国网江苏省电力有限公司苏州供电分公司，江苏 苏州 215008)变压器预防性试验常见异常分析及处理方法0 引言变电站作为连接发电单元和输配电单元的部件，是电力系统的重要组成部分，对电能进行接收与分配。变压器则相当于整个变电站的心脏，利用电磁感应原理对一次侧的电压和电流进行转换，从而实现不同电压等级之间的电能传递，扮演着十分重要的角色。变压器造价昂贵、体积庞大、地位重要，任何微小的缺陷或隐患都可能导致全站失电甚至更加严重的安全事故，因此及时发现其设备缺陷和安全隐患格外关键。高电压试验通过对电力设备施加直流或交流高压，根据试验结果对系统运行电压下的设备电气性能进行分析判断，及时发现、处理设备老化和绝缘劣化问题，消除潜伏性缺陷，保障设备运行的可靠性，在电力系统中发挥着至关重要的作用。其中预防性试验作为定期开展的基础性试验，对于发现设备隐患、预防安全事故意义重大，合格的电气试验工不仅应当熟练掌握预防性试验方法，还应能鉴别异常试验数据并对其进行处理。变压器的预防性试验项目包括绕组、套管、铁芯及夹件的绝缘电阻试验，绕组的直流电阻试验，绕组及套管的介质损耗和电容量试验，以及分接开关试验。文中对变压器设备预防性试验项目结果进行常见异常分析，并提供相应处理方法，通过具体案例分析说明要充分结合相间、历史试验数据以及试验规程进行分析，才能得出正确的试验结论，对电气试验从业人员具有一定参考意义。1 变压器预防性试验常见异常分析1.1 绝缘电阻值异常分析绝缘电阻是加在试品上的直流电压与流过试品的泄漏电流之比，是电力设备最基本的绝缘指标。测量绝缘电阻是为了检查绝缘整体、部件表面的受潮或脏污情况，以及贯穿器身的集中性缺陷。绝缘电阻值越大，绝缘状况越好。若绝缘电阻试验值低于试验规程规定值，则为试验结果不合格。对于电容量较大的电力设备，则应主要以吸收比和极化指数作为绝缘状况判断依据，如果二者试验值显著下降，说明绝缘劣化严重，试验结果不合格。绝缘电阻试验值受以下因素影响：(1)温度。温度升高，电介质极化加剧，电导增加，绝缘电阻值降低。(2)湿度和脏污。湿度和脏污程度增加，绝缘电阻值降低。(3)放电时间或剩余电荷。放电时间不足，则试品上残留剩余电荷，会导致绝缘电阻值虚高。(4)感应电压。感应电压会损坏绝缘电阻表或造成指针乱摆，从而影响绝缘电阻试验结果。如果绝缘电阻试验结果异常，可能存在绝缘部件破裂、内部金属接地、引线靠壳、绕组围屏老化、绝缘油劣化等缺陷。1.2 直流电阻值异常分析直流电阻就是试品在直流电压作用下的电阻，即元件固有的静态电阻。变压器试验中，可以通过测量绕组连同套管的直流电阻，来检查其内部的连接情况。直流电阻值越小，连接情况越好。若变压器三相直流电阻不平衡率超过试验规程规定值，则为试验结果不合格。直流电阻试验结果会受到温度、分接开关触头接触情况、放电时间或剩余电荷、感应电压、测量接线等因素的影响。如果直流电阻试验结果异常，可能存在导线接头虚焊、分接开关各个分接位置及引线与套管接触不良、载流部分断路等缺陷。1.3 介质损耗及电容值异常分析变压器绕组连同套管的介质损耗试验是为了检查变压器是否受潮、污损，绝缘油是否劣化，主要针对设备的整体分布性绝缘缺陷。变压器预防性试验常见异常分析及处理方法72电工电气电工电气 (2023 No.2)介质损耗值越小，设备绝缘情况越好。若介质损耗值超过试验规程规定值，或绕组电容量与上次试验结果相比发生了明显变化，则为试验结果不合格。介质损耗试验值受以下因素影响：(1)温度。介质损耗随温度增加而上升，应在不低于 5 情况下测量。(2)湿度和脏污。介质损耗随湿度和脏污的增加而上升，应将表面清洁和干燥处理。(3)试品电容。电容量较大的设备，测介质损耗只能发现整体分布性缺陷，应进行分解试验。如果介质损耗及电容量试验结果异常，可能存在设备绝缘受潮或脏污、绝缘油劣化、气隙局部放电、绕组匝间短路等缺陷。1.4 分接开关试验结果异常分析对变压器有载分接开关进行试验，通过测试开关切换时间和过渡电阻值，可以检查开关内部是否存在变形、卡涩或螺栓松动现象。分接开关切换时间以及过渡电阻初值差若超过了试验规程规定值，则为试验结果不合格。分接开关试验结果受以下因素影响：(1)感应电压。感应电压会导致分接开关的过渡波形失真，试验时应将变压器高压侧引线解开。(2)静电感应及剩余电荷。绕组中的静电感应和剩余电荷会使过渡波形失真，为消除静电感应和剩余电荷的影响，应避免在注油时或其他试验结束后进行试验。(3)触头表面杂质。触头表面的油膜及其他杂质会导致试验测得的过渡电阻值偏大。如果分接开关试验结果不合格，可能存在触点烧损、动作卡涩、主弹簧疲劳变形等缺陷。2 变压器预防性试验常见异常处理方法2.1 绝缘电阻值异常处理方法若绝缘电阻试验结果异常，可采用以下方法进行处理：(1)对大型电力设备进行分解测量，确定绝缘劣化的具体部位。(2)外加电压一定的情况下，绝缘电阻与泄漏电流成反比。绝缘电阻偏小的话，很可能是因为流过电介质表面的泄漏电流太大，可在测绝缘的时候在靠近高压测量端处加屏蔽环，也可采用擦拭、烘干或涂硅油等方法对表面进行清洁处理。2.2 直流电阻值异常处理方法若直流电阻试验结果异常，可采用以下方法进行处理：(1)将线电阻换算成相电阻，找出缺陷相。(2)若有载调压测量结果不正确，应分别测量 1-n、n-1 所有分接位置的直流电阻，找出规律，分析具体是哪一挡的问题。(3)与该设备的历史数据对比，结合同厂家、同型号、同批次、同容量设备的相同部位试验数据以及油色谱分析情况，找出故障原因。2.3 介质损耗及电容值异常处理方法若介质损耗及电容试验结果异常，可采用以下方法进行处理：(1)对于电容量较大的设备，应先充分放电，再进行分解试验，定位绝缘缺陷。(2)试验前对设备表面进行清洁和干燥处理。(3)试验时使用屏蔽线并尽量缩短引线，反接时三根引线处于高电位，必须将导线悬空，并对周围接地体保持足够的安全距离。(4)结合同一设备各相数据、同类设备数据、出厂试验以及耐压前后数据进行综合分析。2.4 分接开关试验结果异常处理方法若分接开关试验结果异常，可采用以下方法进行处理：(1)试验前，将分接开关来回切换一个或多个循环，打磨触头表面油膜及杂质，从而降低接触电阻。(2)结合变压器直流电阻试验结果对分接开关的缺陷部分进行定位，再对缺陷部分进行单独打磨、清洗等一系列处理。3 变压器预防性试验异常处理案例分析2021 年 5 月，对某 110 kV 变电站内 31.5 MV A容量主变进行预防性试验(温度 28 )，其高压绕组直流电阻试验数据如表 1 所示。输变电设备状态检修试验规程(Q/GDW 11682013)中规定，1 600 kVA 以上变压器各相绕组的直流电阻，相间差别不应大于三相平均值的 2%，因此仅看表 1 中直流电阻试验结果无异常。但绝缘油色谱分析结果显示，油中总烃含量超过了 150L/L，表1 变压器直流电阻试验结果分接位置编号直流电阻/三相不平衡率/%UNVNWN10.394 30.398 90.392 51.6120.381 30.386 00.380 51.4430.368 80.373 30.367 31.6040.356 70.361 10.355 21.6550.344 60.348 70.343 11.62变压器预防性试验常见异常分析及处理方法73 电工电气电工电气 (2023 No.2)说明变压器内部有发热现象，需要对发热原因进行排查。查阅该变压器上次预试直流电阻试验报告后，对比发现，虽然本次试验相间直流电阻误差均小于2%，但是 V 相在各分接位置下的直流电阻数值与另外两相相比均偏大，且与上次试验结果相比偏差超过了 2%，因此初步判断变压器高压侧 V 相绕组回路可能接触不良。吊罩检查后，发现 V 相与套管相连的导线中有一处虚焊，需要进行检修处理。4 预防性试验注意事项预防性试验的许多项目与温度、湿度等大气条件有关，如绝缘电阻随温度上升而减小，介质损耗随温度增加而增大等，影响测试数据的准确性。因此在进行预防性试验的同时，应记录当时的大气条件以及变压器油温，以便将本次试验数据与历史试验数据核算到相同条件下进行综合分析。试验前后应对被试设备进行充分放电，消除残余电荷带来的试验人员安全隐患以及对试验结果的影响。试验升压前，应仔细检查试验接线，确保被试设备、试验仪器可靠接地，以保护设备、仪器以及试验人员的安全。5 结语预防性试验能够通过例行检查工作及时发现电气设备绝缘、结构方面存在的安全隐患，试验结果对于电气设备的故障诊断以及缺陷消除具有重要指导意义。绝缘电阻试验、介质损耗及电容值试验作为变压器的绝缘试验，能有效检测出变压器的绝缘受潮情况及器身缺陷；直流电阻和分接开关试验作为变压器的特性试验，能有效检测出变压器绕组内部的连接情况以及分接开关触头的接触情况等。变压器预防性试验结束后，应首先根据试验时的大气条件及变压器油温对试验数据进行折算，并依据输变电设备状态检修试验规程对试验结果进行分析。为确保试验结论的准确性，还要在此基础之上对试验数据进行横向、纵向对比分析，即在三相试验数据之间对比、与历史试验数据对比，甚至还需结合油务化验结果进行综合分析。修稿日期：2022-10-31变压器预防性试验常见异常分析及处理方法1.稿件内容应符合本刊办刊宗旨和报道范围，要求内容真实、无抄袭，具有创新性或实用性。2.稿件题名准确，不超过20字；正文层次清楚、文字简练、表达准确；图和表配有图题和表题，应先见文，后见图或表，图形符号应符合国家标准规定；计量单位、物理量应符合国家标准规定。3.摘要要求撰写100字以上，关键词38个，有条件的作者请将文章题名、摘要、关键词、作者工作单位名称译成英文。4.投稿请用E-mail，来稿请写明作者姓名、单位、邮编、通信地址及联系电话。5.作者来稿若属基金项目、专利项目、获奖项目等，请注明相关项目编号。6.提供主要作者简介：包括姓名、性别、出生年、最高学历、职称、研究方向或从事工作。7.参考文献尽量选用近年公开发表的文献，依次给出作者(对于3位以上作者，需提供前3位作者全名，再加“等”字)、题名、书(刊)名、出版地、出版社、出版年以及期刊的出版年、卷、期号、页码。参考文献的序号应在正文中按先后顺序对应标注。8.编辑部收稿后，将及时通知作者，一般在两月内提出录用意见，作者请勿一稿多投。9.本刊已被CNKI中国期刊全文数据库和中国学术期刊综合评价数据库收录；已入网“万方数据-数字化期刊群”并被中国核心期刊(遴选)数据库收录；被中文科技期刊数据库(全文版)收录。其作者文章著作权使用费与本刊稿酬一次性给付。如作者不同意被收录，请在来稿时向本刊声明，本刊将做适当处理。电工电气编辑部2023年2月电工电气投稿须知