电力变压器预防性试验的分析与应用

2010-01-01郑昆

中国新技术新产品 2010年17期

郑昆

（云南电网公司昭通供电局，云南昭通 657000）

1 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这种化学检测的方法，对发现变压器内部的某些潜伏性故障及其发展程度的早期诊断非常灵敏而有效，这已为大量故障诊断的实践所证明。油色谱分析的原理是基于任何一种特定的烃类气体的产生速率随温度而变化，在特定温度下，往往有某一种气体的产气率会出现最大值；随着温度升高，产气率最大的气体依此为CH4、C2H6、C2H4、C2H2。这也证明在故障温度与溶解气体含量之间存在着对应的关系，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。变压器在正常运行状态下，由于油和固体绝缘会逐渐老化、变质，并分解出极少量的气体（主要包括氢H2、甲烷 CH4、乙烯 C2H4、乙炔 C2H2、一氧化碳CO、二氧化碳CO2等多种气体）。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。这些气体大部分溶解在绝缘油中，少部分上升至绝缘油的表面，并进入气体继电器。经验证明，油中气体的各种成分含量的多少和故障的性质及程度有关，不同故障或不同能量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有非常重要的意义和现实的成效。

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。据有关资料介绍，在对故障变压器的统计表明:过热性故障占63%；高能量放电故障占18.1%；过热兼高能量放电故障占10%；火花放电故障占7%；受潮或局部放电故障占1.9%。而在过热性故障中，分接开关接触不良占50%；铁芯多点接地和局部短路或漏磁环流约占33%；导线过热和接头不良或紧固件松动引起过热约占14.4%；其余2.1%为其他故障，如硅胶进入本体引起的局部油道堵塞，致使局部散热不良而造成的过热性故障。而电弧放电以绕组匝、层间绝缘击穿为主，其次为引线断裂或对地闪络和分接开关飞狐等故障。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；分接开关拔叉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。

同时还要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不可分离，在某些情况下有些气体可能不是设备故障造成，如油中含水可与铁作用生成氢气，过热时铁芯层间油膜裂解也可生成氢，新的不锈钢中也可能在加工过程中或焊接时吸附氢而运行后又缓慢释放，另外，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。

2 绕组直流电阻的测量

它是一项方便而有效的考察绕组绝缘和电流回路连接状况的试验，能反应绕组焊接质量、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察变压器绝缘和判断电流回路连接状况的唯一办法。我们曾通过绕组直流电阻的测量分析准确判断了多起变压器引出线连接、套管导电板、分接开关等部位的接触不良及匝间短路等缺陷，及时排除了变压器运行中的重大隐患。实践说明了绕组直流电阻试验的有效和重要性。

3 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，单纯依靠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与绕组绝缘结构尺寸、绝缘材料的品种、绕组温度有关，但对于铁芯夹件、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，比如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，也曾通过绝缘电阻的测量发现变压器套管瓷件破裂、有裂纹现象。

4 测量介质损耗因数tgδ

它主要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。介质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和检出缺陷的灵敏度，有时也进行分解试验，以判断缺陷所在位置。如在对变压器做预试时，发现一相套管介质超标，且绝缘不合格，读数较低，经分析后可能是由受潮引起，后拔出检查发现套管末端底部有水分，套管已整体受潮，经烘干处理后再做试验，各项指标均符合要求。测量泄漏电流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。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，因此单纯靠tgδ和泄漏电流来判断绕组绝缘状况的可能性也比较小，这主要也是因为两项试验的试验电压太低，绝缘缺陷难以充分暴露。对于电容性设备，实践证明如电容型套管、电容式电压互感器、耦合电容器等，测量tgδ和电容量Cx仍是故障诊断的有效手段。

5 交流耐压试验

它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，要对较高等级电压和容量的变压器进行耐压试验，由于电容电流较大，要求高电压试验变压器的额定电流也较大`，目前这样大型的高电压试验变压器及调压器在配备及使用方便性受到一定限制。

6 线圈变形检测

变压器绕组变形是指在电动力和机械力的作用下，绕组的尺寸或形状发生不可逆的变化，包括轴向和径向尺寸的变化、器身转移、绕组扭曲、鼓包和匝间短路等。绕组变形是电力系统安全运行的一大隐患，一旦绕组变形而未被诊断继续投入运行则极可能导致事故，严重时烧毁线圈。所以大型变压器在经过吊装、运输或短路电流冲击之后应对其进行绕组变形检测，并与以前的基础数据进行比对分析，判断变压器绕组是否受力变形，能否正常运行。