主变近区短路后的电气试验及诊断分析

江西赣州供电公司 肖舒中

主变近区短路后的电气试验及诊断分析

江西赣州供电公司 肖舒中

在现代化的电力系统中，其核心设备是大型电力变压器。变压器的运行状态直接关系到电网运行的稳定性与安全性，关系到供电的可靠性。而近区短路故障会造成变压器的损坏，影响电力系统的正常运行。这就要求相关工作部门通过有效的电气试验对其故障原因进行诊断，保证变压器正常运行。本文对主变近区短路后的电气试验及诊断措施进行了深入地探讨，详细分析了绝缘电阻试验、绕组直流电阻测量、油色谱分析以及绕组变形测试四种方法，希望能为相关工作人员的工作提供参考。

主变近区短路；电气试验；变压器；绝缘电阻

随着社会经济的发展与人们生活水平的提高，对电力能源的需求越来越多，对供电质量也提出了更高的要求，这就决定了现代化的电力系统必须加强监督、管理，确保其供电的稳定性、安全性与可靠性。然而近年来，变压器频频发生故障，阻碍了电网的正常运行，不仅给人们的生活与工作带来很多不便，还影响到了各行各业的正常运行，阻碍了我国社会经济的建设。而且，供电质量的下降也在一定程度上影响到了电力企业自身的信誉与品牌建设，给其带来严重的经济损失。所以相关部门单位有必要加强对变压器故障的重视与研究。经调查，变压器的损坏很大一部分是由近区短路故障造成的，因此，对短路电流冲击后的变压器运行状态进行分析，对于变压器损伤状况的诊断、变压器损伤率的降低以及停电损失的减少具有重要意义。

1　 绝缘电阻试验

大量试验证明，大短路电流会在一定程度上引发变压器绕组的变形。大短路电流的作用下会产生电磁力，当变压器绕组置于这些电磁力中时，会发生初始机械形变，且其机械形变的程度会短路电流的层叠、加剧而加大，导致匝、股间的短路，从而造成局部放电。机械形变会一直恶化，直至主绝缘整段都产生放电或是被彻底击穿，使主绝缘遭到严重的损坏。在生活中常常有一些变压器超越了使用年限而不被察觉，其主绝缘工程已经由于设备的老化而逐渐退化，发生了一定程度的损伤，不仅影响到了变压器的使用性能和电网的正常运行，还降低了其防雷能力，使其在雷击的作用下很容易被击穿，从而产生放电的现象，进一步加剧变压器所受到的损伤，为电网运行埋下安全隐患。实践证明，通过绕组绝缘电阻试验，可以直观地展示主绝缘逐渐劣化的完整过程，从而更好地对其进行研究与诊断。因此，相关部门有必要加强对绝缘电阻试验的了解与重视。在进行绝缘电阻试验的过程中，一定要严格遵循相关规定与实验操作流程。通常情况下，绝缘电阻的测量会使用2500V的摇表，结合试验的具体情况有时也可采用5000V的摇表。测量结果一般至少是两个，测量后应将本次的测量结果与上一次的结果进行对比，如果绝缘正常，前后两次测量得到的结果应没有太大的差别，在测量环境温度相同的前提下，其结果应不小于出厂时的70%。当测量温度为20℃时，V 的变压器的绝缘电阻值应保证不的变压器的绝缘电阻值应保证不小于600MΩ，而小于或等于110kV的变压器的绝缘电阻值应保证不小于400MΩ.此外，在对试验结果进行诊断时还应结合其他绕组试验进行，通过多方面的数据对比，确保诊断结果的准确性与可靠性[1]。

2　 绕组直流电阻测量

我们已经知道，短路电流会对绕组产生影响，使其受到电磁力的作用，从而发生初始机械形变。此外，如果大量短路电于同一时刻以很快的速度穿过整个绕组，也会对绕组造成一定程度的损伤，尤其是其抗损力很低的薄弱环节。比如在调压分接头、套印线接头的使用过程中常常会出现接触不良或者过热的现象，这时应该对其进行检修处理。但由于使用者的疏忽或相关单位的不重视，常常不能及时发现问题、及时解决，从而使接触不良的部位继续发热，直至融化、烧断，最终烧坏变压器。通过绕组直流电阻的测量，可以及时发现匝、股间的短路现象与相关接头之间的接触不良现象，以在第一时间内采取有效的措施进行处理，防止发生严重损坏。在实际的测量过程中，应注意对接触问题的分析与研究，以保证测量结果的准确性。如果在绕组直流电阻的测量中，发现实际测得的电阻值要大于规定允许范围，就要交于专业人员进行详细地分析、研究，并最好与油色谱分析的数据和其他试验数据相结合，进行全面、深入地探讨，以增加诊断结果的准确性。如果实际测得的电阻值大于固定允许范围且油色谱分析数据也大于标准范围，就证明此变压器已经在短路电流的影响下发生了严重的损坏[2]。

3　 油色谱分析

现阶段我国的电力系统中，很多大型的电力变压器都通过油纸组合进行绝缘。一旦电力变压器的内部由于某些原因发生近区短路等故障，其短路电流引发的高温就会对油纸材料产生影响，使其在化学效应的作用下发生反应，裂解出一氧化碳、二氧化碳、氢气以及C2H2等低分子的碳水化合物。如果故障未及时解决，其部门的温度就会持续升高，而油纸材料裂解物中的化学键结构不同的烃类化合物会随之发生化学反应，继续发生裂解，并生成烯烃、烷烃等产物。这些由化学反应所产生的各种气体会形成气泡溶于油中，并在对流、扩散的作用下，逐渐溶解。因此，对油中最终溶解的气体进行滤除研究，分析其具体组成以及各成分的含量，就可了解变压器在发生近区短路故障后的实际损伤状况，有助于对变压受损程度的判断与受损位置的确定，从而为变压器检修人员的工作提供便利，在降低其检修难度的同时，还增加了检修的效率[3]。实践证明，油色谱分析是一种有效的主变近区短路故障诊断方法，通过该试验，可以相对准确地对变压器的实际工作情况与具体故障性质作出判断。但是，由于主变近区短路这种故障常常发生在一瞬间，且其裂解产生气体的速度也很快，所以会出现一些气体一产生就进入到气体的继电器中，从而未能在油中溶解的现象，导致分析结果出现较大的误差。因此，该诊断方法应用于主变近区短路的故障诊断时需特别注意，在进行油中气体分析的基础上，还应对气体继电器中的气体进行色谱分析，并结合其分析结果进行综合考虑，通过气体的颜色等表征对故障做出相应的判断。如果气体本身无明显颜色、无味，且不能被燃烧，就可以断定该气体不是氮气或者空气。而若该气体有一定的颜色，且可以被引燃，就证明气体是由变压器发生故障所产生的[4]。

4　 绕组变形测试

目前，绕组变形的测试主要依靠频率响应法进行，其工作原理是借助扫频仪对绕组进行测试，通过不同频率段影响下绕组的响应特征，绘制出相应的频响曲线。需要注意的是，这条频响曲线具有唯一性，也就是说，当绕组的物理结构不发生变化时，其频响曲线也就不会发生改变，是固定的。由于不同种类的变压器在制作方法、制作流程以及制作工艺上有很大不同，而且即使是同一种类变压器，其生产过程的具体操作行为、实际出厂性能准也是有一定差异的，因此，每个变压器的频响曲线都不同，且该频响曲线对该变压器是唯一的。这在一定程度上和人的指纹很像，所以绕组变性试验也常常被人们称为指纹试验。如果绕组中的确存在诸如机械结构等各种薄弱环节，当绕组受到较大的短路电流冲击时，就会发生相应的机械形变，无论该形变多么微弱，都逃不过绕组变形测试，其试验中产生的频响曲线会直观地将该形变展现出来。因此，绕组变形测试具有很强的准确性与可靠性，相关工作部门应对其加以重视，当变压器发生近区短路故障时，积极对其进行绕组变形测试，并制定科学、完善的测试措施，确保检验的有序性、高效性，不仅节省了电气试验耗费的人力与物力，有效减轻了工作人员的负担、节约了检修成本，其诊断质量也得到了大大的提高，对于决定变压器是投入继续使用还是及时退出具有重要意义[5]。

5　 结束语

通过上文对绝缘电阻试验、绕组直流电阻测量、油色谱分析以及绕组变形测试四项电气试验方法的分析与应用研究，得出“四测分析法”已经基本上能满足现阶段我国变压器在近区短路故障后的诊断要求。电力相关部分应该加强对其的重视，在发生近区短路后对变压器进行及时、全面的测试，通过多方数据的对比分析，对变压器的受损程度做出准确诊断，决定其是否可继续投入运行，切勿存在侥幸心理。

[1]何金松．探讨主变近区短路后的电气试验及诊断[J]．企业技术开发．2013,32(18):110-111．

[2]刘爱华．主变近区短路后的电气试验分析与诊断[J]．电工电气,2013(11):50-52．

[3]任凌凌,杨文方．王台铺矿35kV变电站主变近区短路后的试验分析[J]．煤．2014(12):76-77．

[4]胡海宁,周力行．近区短路对变压器的影响及诊断方法[J]．变压器．2013,50(11)73-76．