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预防性绝缘试验对电力变压器的有效性分析

发布于：2015-06-18 15:04:18 来自：电气工程/供配电技术 [复制转发]

摘要：通过对大型电力变压器试验，如绝缘、直流电阻测量、介质损耗因数等的分析，探讨了预防性绝缘试验的有效性，并对检测方法、故障诊断以及电力变压器状态检修的发展提出建议。
关键词：预防性试验电力变压器有效性分析
1电力变压器的多种试验项目
电力变压器是电力系统电网安全性评价的重要设备，它的安全运行具有极其重要的意义，预防性试验是保证其安全运行的重要措施。其有效性对变压器故障诊断具有确定性影响，通过各种试验项目，获取准确可*的试验结果是正确诊断变压器故障的基本前提。根据《电力设备预防性试验规程》（DL/T596—1996）电力变压器试验项目共有32项，如表l所示。
表1电力变压器试验项目

序号	试验项目	序号	试验项目
1	油中溶解气体色谱分析	17	局部放电测量
2	绕组直流电阻	18	有载调压装置的试验和检查
3	绕组绝缘电阻、吸收比或（和）极化指数	19	测温装置及其二次回路试验
4	测量绕组介质损耗因数	20	气体继电器及其二次回路试验
5	电容性套管的介质损耗因数和电容值	21	压力释放器校验
6	绝缘油试验	22	整体密封检查
7	交流耐压试验	23	冷却装置及其二次回路检查试验
8	铁芯（有外引接地线的）绝缘电阻	24	套管中电流互感器绝缘试验
9	穿心螺栓、铁轭夹件、绑扎钢带、铁芯、线圈压环及屏蔽等的绝缘电阻	25	全电压下空载合闸
10	油中含水量	26	油中糠醛含量
11	油中含气量	27	绝缘纸（板）聚合度
12	绕组泄漏电流	28	绝缘纸（板）含水量
13	绕组所有分接的电压比	29	阻抗测量
14	校核三相变压器的组别或单相变压器极性	30	振动
15	空载电流和空载损耗	31	噪声
16	短路阻抗和负载损耗	32	油箱表面温度分布

根据变压器现场运行的实际情况，在下列3种情形下需对变压器进行故障诊断。
（1）正常停电状态下进行的交接、大修或预防性试验中一项或几项指标超过标准值。
（2）运行中出现异常被迫停电进行检修和试验。
（3）运行中出现其它异常造成事故停电，但变压器尚未解体（吊芯或吊罩）。
当出现以上情况之一，需迅速进行有关试验，对变压器状况进行诊断，电力设备预防性试验规程中推荐了对于判断故障时可供选用的试验项目。若存在故障，则需进一步明确故障原因或类型、大致部位、故障的严重程度以及能否带故障短期运行的判断依据。如果没有故障，则要分析出现试验结果异常或其它异常现象的原因。当变压器已经解体，吊芯或吊罩，此时试验目的一般不是为了故障诊断，而属于故障排除的问题。
从实用工作角度看，常用的变压器故障诊断（绝缘）项目主要是表1中的第2、3、4、5、6、7、8、12、13、17、18项，以下对其中几个重点项目进行讨论分析。
2绝缘试验
2.1绕组直流电阻的测量
绕组直流电阻的测量是一项方便而有效地考察绕组纵绝缘和电流回路连接状况的试验，能反映绕组焊接质量、绕组匝间短路、绕组断股或引出线折断、分接开关及导线接头接触不良等故障，实际上它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。比如在2004年秋检过程中发现66kV西辽阳变电所的二号所用变的一次（10kV）直流电阻不平衡，三相偏差已达到5.5%，超出了预试规程规定的2%的最大值。该变压器经检修工区对其进行吊芯处理后，再一次测量时，三相直流电阻才平衡，偏差为1.47%。
2.2绕组绝缘电阻的测量
绕组连同套管一起的绝缘电阻和吸收比或极化指数，对检查变压器整体的绝缘状况具有较高灵敏度，它能有效检查出变压器绝缘整体受潮、部件表面受潮或脏污以及贯穿性的集中缺陷，如各种贯穿性短路、瓷件破裂、引线接壳、器身内有铜线搭桥等现象引起的半贯通性或金属性短路等。相对来讲，单纯依*绝缘电阻绝对值大小对绕组绝缘作判断，其灵敏度、有效性较低。一方面是由于测量时试验电压太低，难以暴露缺陷；另一方面也因为绝缘电阻值与绕组绝缘结构尺寸、绝缘材料的品种、绕组温度等有关。但对于铁心夹件、穿心螺栓等部件，测量绝缘电阻往往能反映故障，这是因为这些部件绝缘结构较简单，绝缘介质单一，正常情况下基本不承受电压，绝缘更多的是起隔离作用，而不像绕组绝缘要承受高电压。我们预试中曾通过绝缘摇表发现变压器铁芯多点接地的情况。
2.3测量介质损耗因数tgδ
通过测量介质损耗因数tgδ用来检查变压器整体受潮油质劣化、绕组上附着油泥及严重的局部缺陷。介损测量常受表面泄露和外界条件（如干扰电场和大气条件的影响），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。测量泄漏电流作用和测量绝缘电阻相似，只是其灵敏度较高，能有效发现有些其他试验项目所不能发现的变压器局部缺陷。泄漏电流值与变压器的绝缘结构、温度等因素有关，判断时强调与历年、与同型变压器及经验数据相比较；介质损耗因数tgδ和泄漏电流试验的有效性正随着变压器电压等级的提高、容量和体积的增大而下降，因此单纯*tgδ和泄漏电流来正确判断绕组绝缘状况的可能性也较小，但对于电容性设备，实践证明如电容性套管、电容式电压互感器、藕合电容器等，测量tgδ和电容量Cx仍是故障诊断的有效手段。
2.4交流耐压试验
交流耐压试验是鉴定绝缘强度等有效的方法，特别是对考核主绝缘的局部缺陷，如绕组主绝缘受潮、开裂或在运输过程中引起的绕组松动、引线距离不够以及绕组绝缘上附着污物等。交流耐压试验虽对发现绝缘缺陷有效，但受试验条件限制，要进行66 kV及以上变压器耐压试验，由于电压高电流大，目前这样的高电压试验变压器及调压器尚不够普遍，我局采用串联电抗器利用谐振产生高电压的方法对高电压设备进行耐压试验，从实际结果来看，效果非常好。
2.5特性试验
《电力设备预防性试验规程》规定，电力变压器在交接时、更换绕组时、内部接线变动时要测量绕组所有分接头的变压比，检查三相变压器的接线组别，交接或更换绕组时还要测量变压器在额定电压下的空载电流和空载损耗等。通过绕组分接头电压比试验，能检验分接开关档位、变压器联结组别是否正确，对于匝间短路等故障能灵敏反映，但对于线圈变形故障却无能为力。测量额定电压下空载电流和空载损耗，其目的是检查绕组是否存在匝间短路故障，检查铁芯叠片间的绝缘情况，以及穿心螺杆和压板的绝缘情况。当发生上述故障时，空载电流和空载损耗都会增大。
3线圈变形检测
近年来，通过对发生故障或事故的变压器进行检查和事故分析，发现绕组变形是许多故障或事故、的直接原因，一旦绕组变形而未被诊断继续投人运行则极可能导致事故，严重时烧毁线圈。造成变压器绕组变形的主要原因有：
（1）短路故障电流冲击，电动力使绕组容易破坏或变形。
（2）在运输或安装中受到意外冲撞、颠簸和振动等。
（3）保护系统有死区，动作失灵，导致变压器承受稳定短路电流作用时间长，造成绕组变形。据有关资料统计，在遭受外部短路时，因不能及时跳闸而发生损坏的变压器约占短路损坏事故的30%。
（4）绕组承受短路能力不够，有资料表明，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。
绕组变形后带来危害主要有绝缘距离发生变化、或固体绝缘多处损伤导致局部放电发生、绕组机械性能下降、产生累积效应等。
4局部放电测量
变压器故障的原因之一是介质击穿，其原因主要是局部放电，它导致绝缘恶化乃至击穿。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50%属正常运行电压下发生匝间短路等原因，也是局部放电所致，因此我局已把局部放电测量作为220 kV变压器交接和大修的重要项目之一，这对于变压器状态监测和故障诊断将十分有效。
5结束语
（l）在变压器计划检修或故障诊断中，预防性试验结果依旧是不可缺少的诊断参量。
（2）每个预防性试验项目不能孤立的去看待，应将几个项目试验结果有机结合起来综合分析，这将有效提高判断的准确性。
（3）油中溶解气体分析（DGA法）和局部放电测量（PD法）是重要的诊断方法，随着这些方法的不断完善和发展以及在线监测技术的在我局的广泛运用，对于提高供电可*性，更及时准确了解设备状态和对变压器故障分析和判断将十分有效。

电力变压器变压器