电力变压器的绝缘试验和诊断浅析

李亚辉

摘 要：作为电力设备运行和维护中的重要环节之一，电力变压器的绝缘实验和诊断能有效保护电力设备的安全运行，承担着电力系统绝缘监督的主要工作任务。按照《电力设备预防性实验规程》进行操作实验，能有效诊断缺陷设备、及时发现隐患等。

关键词：电力变压器；绝缘试验；诊断分析

电力设备内部的绝缘材料性能决定了电力设备的主要寿命，衡量绝缘性有多个指标，比如电气性能、机械性能、热稳定性与化学稳定性等。采取多种手段进行电气性能的定期勘测，对电力设备的绝缘性能做出客观评价是维持电力设备长期运行的必不可少的手段。

1 电力变压器绝缘的分类和损害危害

1.1 绝缘分类

电力变压器的绝缘分类一共分为内、外绝缘两大类。外绝缘就是空气绝缘，内绝缘是出于油箱中的各部分绝缘。其中，内绝缘又可以分为主绝缘和纵绝缘两大类，主绝缘是组绕与组绕之间及对地之间的绝缘，纵绕是各部分之间的绝缘。

对于目前的电力系统使用的变压器有两种不同的中性点的绝缘结构。一种是我们常说的全绝缘结构，这种绝缘结构的中性点的绝缘水平和三相端出线电压等级的绝缘水平是一样的，对于小接地电流接地系统而言，很好的满足了较高的绝缘要求，这种电力绝缘系统在我国也有着广泛的应用。另一种就是分级绝缘结构，它的中性点的绝缘水平低于三相端出线电压等级的绝缘水平，这种绝缘结构在110kv及以上电网的大电流接地系统中有些重要应用。分级绝缘结构能很好的通过缩小绝缘尺寸来缩小整个变压器的尺寸，这样就可以降低造价。对于变压器的绝缘水平，也被称为绝缘强度，它按照高压、中压、低压绕组顺序列出的耐受电压值来衡量，这也是日常诊断的一个指标。

1.2 损害危害

变压器故障的很大程度上都是有绝缘老化引起的，因此，变压器绝缘老化是维修人员的关注重点。如果绝缘老化损坏，会导致电网中的绝缘机械强度下降，使电路抵抗中大电流的能力大大下降，容易引起电压不稳、短路、停电等常见故障，是变压器的价值减少。另外，变压器也会因此而受到损害，变压器内部可能出现局部放电危险，很容易引起变压器损毁。变压器的绝缘能力下降，会使它无法承受电磁震动和电动力带来的内部冲击，在电压不稳定的冬季，这种损伤尤为明显。

2 电力变压器绝缘试验方法

目前我国的部分电力系统的绝缘试验方法还存在很多不完善的地方，对于绝缘预防性试验如果只是硬性按照统计规格进行判断，或者单一方法试验很容易造成试验工作的失误和不足。绝缘试验主要有介质损失角法、电容比法、吸收系数测定法、绝缘电阻及泄漏电流测定法等。介质损失角法的灵敏度高，用来测定设备受潮和严重的局部缺陷，在绝缘试验时，常常测定几个介质回路的总损失角，对于电容较小的部件，常常受潮严重，但是如果介质损失角没有显著增加，并不容易被发现。绝缘油的劣化会导致介质损失角的恶化。在绝缘受潮后，介质不均匀极化，绝缘在不同频率和温度下表现出不同电容，以此来判断绝缘就是电容法。除了检测干燥运行绝缘，这种方法是最主要的。对于另一种试验方法，吸收系数测定法，就是在绝缘有局部缺陷或者受潮时，吸收关系容易饱和，这样能简单并且准确的判断绝缘状态，如果和其他方法混合使用，能有效发现局部缺陷，吸收系数对于绝缘板、套管等的局部缺陷能很容易检查出来。最后，绝缘电阻和泄漏电流测定法，在检测绝缘潮湿程度上，绝缘电阻和泄漏电流测定的结果通常是一致的。用直流电检查绝缘状态，在没有电容影响的情况下灵敏度和准确度都很高。局部缺陷处常常有电流经过而使绝缘降低，因此绝缘电阻试验能有效发现绝缘弱点。泄漏电流则通过较高的电压更有力的发现某些端部和局部的缺陷，并且根据绝缘的伏安曲线关系也能有效判断受潮情况。

3 电力变压器绝缘诊断方法

电力变压器的绝缘试验是诊断绝缘性的有效方法，在目前的绝缘诊断方法中，最普遍应用的有一下几种。一个是绝缘电阻和吸收比的测定，通过对此的测定，可以很好的检测变压器绝缘整体或者局部的受潮，及时发现绝缘表面的局部缺陷，还能够检查出有没有短路、瓷件破损等。对于这种试验有严格的控制要求，对于设备的绝缘电阻不能低于出厂试验值的70%，对于变压器的吸收比也要控制在1：3以上，对于电压等级大于220kv容量大于120MVA的变压器，要对它的极化指数进行测量，要求这个值与出厂值不能有太大差距。此外，还要进行交流耐压试验，将被试绕组收尾相接，并施加试验电压来考察变压器的主绝缘和端绝缘的强度，就是外施工频耐压试验。这种实验方法对于设备绝缘而言是破坏性的，原来的绝缘弱点会因此进一步放大，造成绝缘内部的劣化积累。所以，对于试验电压标准和耐压时间的控制就显得尤为重要。试验电压在此具有双重性，电压越高，一方面发现绝缘缺陷就会更有效，另一方面也会更容易击穿被试品。作为考验绝缘的主试品，耐压试验是变压器绝缘试验的主要方法之一。另外，还要介绍一种主要方法，即对介质损耗因数的测量。介质损耗因数测量广泛应用于检测变压器绝缘受潮情况、油质劣化情况以及绕组上的局部缺陷等。但是在一些方面并不灵敏，比如局部放电，绝缘老化，轻微缺陷反应等。而对于容量8000KVA以上和电压等级35KVA以上的变压器，测量损耗角的正切值必不可少。

4 电力变压器绝缘损坏实例分析

电力变压器随着容量的增大，一旦出现损坏，不仅影响居民用电需求，更有可能对居民的人身财产安全产生极大威胁。因此有效掌握绝缘受损情况非常重要。目前出现的绝缘损坏事故主要有绕组绝缘事故、套管绝缘事故、分接开关绝缘事故、铁心绝缘事故等。首先，绝缘事故发生可能是由于制造缺陷，即在局部放电的情况下正常工作电压引起的绝缘击穿事故，因此，在出厂局部放电检验中严格把关就能很高预防此类事故发生。另外，绝缘容易老化，很多变压器，由于油道阻塞导致诸如匝绝缘局部过热的情况，容易引起绝缘事故。对于绝缘老化的事故发生一般可以见得绝缘的明显的老化象征，。在一些情况下也会出现油流带电的事故发生。油流和固体绝缘摩擦会产生电流，在油流放电的过程中，油中会产生间歇性电火花，局部放电测量仪会收到信号但是此种情况发生一是要有足够大的电量，另外还要有形成放电的通道，由于油流放电部位明确，一般在绕组下部，该处电位较低，一旦放电易于察觉也很容易处理，虽然一般没有引起大的事故，但是仍然需要警惕，因为一旦事故发生，后果也是不可设想的。

5 小结

作为变电站的核心设备，电力变压器起到了不可替代的作用，它的运行状况直接影响到了整个电力系统的安全运行。绝缘油和绝缘纸作为主要绝缘材料，容易老化而导致事故发生，因此，对变压器绝缘试验与诊断技术的研究需要不断深化，以此保障變压器的正常运转。在安全的前提下，变压器绝缘还有更加广阔的探索和利用空间。