农业电网变压器故障预测与电气试验技术研究

摘要：当前，在农业电网变压器故障预测期间，相关单位需要引进一系列有效的电气试验方法，结合直流电阻试验、绝缘电阻和吸收比实验、交流耐压试验、绕组变形试验，对故障问题进行有效评估分析，做好对故障的严格高效把关。本文对农业电网变压器故障预测与电气试验技术进行分析探讨。

关键词：农业电网；变压器；故障预测；电气试验

现阶段，在农业电网变压器故障预测与电气试验环节，相关单位需制定完善的试验方案和计划，做到对试验过程的严格管控，对实验参数进行精细化处理，提高故障诊断水平。

1 农业电网变压器故障分析

农业电网变压器的故障较多，其中负载电流超过变压器额定容量产生过热的现象较为常见，这一故障也称为负载过载，会增加铜损，缩短变压器的寿命。此外，变压器在运行过程中还会出现线路短路等情况，引发火灾等安全事故。由于相关设备绝缘损坏，受到外力、湿度、化学腐蚀等因素影响，出现破损，导致电力泄漏。此外，由于负载过大、绝缘不良或散热不良等问题，也会导致温度过高。并且，变压器在运行过程中，绝缘油起到绝缘和冷却作用，当油位下降显著或者从油位计看不到油位时，可能是渗漏油现象。另外，变压器绝缘油呈透明的淡黄色，在运行一段时间后呈淡红色，说明绝缘老化，油色变黑，有碳质，说明变压器年久失修。除此之外，变压器还存在熔丝熔断、雷击故障、内部短路、低压断线等故障，工作人员需要做好多元化分析评价，对故障问题进行严格高效把关。

2 基于农业电网变压器故障预测的电气试验技术

2.1 直流电阻试验

直流电阻试验主要是在变压器交接、大修或改变分接开关后所开展的一类试验项目，也是故障后的重要检测项目。工程师需测量直流电阻，检测绕组接头的焊接质量和绕组有无匝间短路的情况。在检测过程中，还需要判断电压分接开关各个位置接触是否良好，以及开关实际位置与指示位置是否相符进行评估。在直流电阻测试中，还需要重点对农业电网变压器引出线是否断裂，以及多股导线并绕的绕组是否有烧断的情况进行检测，及时发现变压器绕组异常情况，从而预测可能发生的故障[1]。

首先，工程师需确保变压器处于断电状态，并断开所有与变压器相连的外部电路，以确保测试的安全性和准确性。随后，使用高精度的直流电阻测试仪，按照仪器说明书正确连接测试线路，将测试仪的输出端分别连接到变压器的各绕组上，而输入端则连接到地或另一绕组（视测试需求而定）。在测试过程中，需逐步增加直流电流，并稳定一段时间，以消除瞬时效应对测量结果的影响。随后，记录测试仪显示的电阻值，并根据公式计算出各绕组的直流电阻。这些电阻值将被用于评估绕组接头的焊接质量，若电阻值异常增大，可能意味着接头存在焊接不良或接触不良的问题[2]。

其次，工程师还需关注电压分接开关各位置的接触情况，通过在不同分接位置下进行直流电阻测试，并对比各位置的电阻值，可以判断开关的接触是否良好，以及开关的实际位置与指示位置是否一致。这有助于及时发现并纠正开关故障，防止因开关接触不良导致的变压器运行异常。在检测变压器引出线是否断裂以及多股导线并绕的绕组是否有烧断的情况时，工程师需仔细观察电阻值的变化趋势。若某绕组电阻值突然增大，且无法通过调整测试条件或重复测试来消除，则可能意味着该绕组存在引出线断裂或导线烧断的问题。此时，需进一步拆解变压器进行详细检查，以确定故障的具体位置和原因。

例如，在某农业电网中，一台型号为S11-M-

315/10的变压器在经历了一段时间的高负荷运行后，出现了油温异常升高、噪声增大等故障现象。为此，工程师确保变压器处于完全断电状态，并断开了所有与变压器相连的外部电路，包括高压侧和低压侧的进出线，以及接地线，以确保测试的安全性和准确性。紧接着，工程师准备了高精度的直流电阻测试仪（型号为ZY1000），并检查仪器是否处于良好工作状态，确保测试结果的准确性。工程师按照仪器说明书正确连接了测试线路，将测试仪的输出端分别连接到变压器的各绕组上（高压侧A、B、C三相和低压侧a、b、c三相），而输入端则连接到地。其中，工程师逐步增加直流电流至额定值的50%，并稳定一段时间（通常为5 min），以消除瞬时效应对测量结果的影响。待电流稳定后，工程师记录了测试仪显示的电阻值，并根据公式（R=U/I）计算出各绕组的直流电阻。后续，工程师对比了各绕组的电阻值，发现高压侧A相绕组的电阻值异常增大，达到了10.5Ω（正常应为9.8Ω左右）。根据经验，这可能意味着A相绕组接头存在焊接不良或接触不良的问题。

2.2 绝缘电阻和吸收比试验

测量绝缘电阻和吸收比是检测变压器绝缘状态的一种简单有效方法，可检测出影响绝缘的异物。同时，对绝缘受潮、脏污、绝缘油严重劣化、绝缘击穿和老化等缺陷进行评测分析。在测量中，工程师应短接被测绕组各引线，而非被测绕组进行短路接地，从而依次对各绕组对地及绕组间的绝缘电阻值进行测量。此类测量方式可评估变压器绝缘系统的健康状态，以便预测潜在绝缘故障问题。在实践环节，工程师需逐步增加测试电压，并稳定一段时间，以消除瞬时效应对测量结果的影响。随后，记录测试仪显示的绝缘电阻值，并根据公式计算出各绕组的绝缘电阻，这些电阻值将被用于评估变压器绝缘系统的健康状态。若绝缘电阻值异常降低，可能意味着绝缘系统存在受潮、脏污、绝缘油严重劣化、绝缘击穿或老化等缺陷。除了绝缘电阻外，吸收比也是评估变压器绝缘状态的重要指标。吸收比是指绝缘电阻在施加电压后的初始值与稳定值之比。工程师在测量绝缘电阻的同时，还需记录不同时间点的电阻值，以计算吸收比。若吸收比异常，可能意味着绝缘系统存在内部缺陷或受潮情况。在测量完成后，工程师需对测试结果进行仔细分析。若绝缘电阻值或吸收比低于规定标准，需进一步拆解变压器进行详细检查，以确定故障的具体位置和原因。同时，根据测试结果，工程师可以制订针对性的维修和更换计划，以确保变压器的安全稳定运行。

例如，在某农业电网中，一台型号为S9-M-1000/10

的变压器在近期运行中频繁出现温度异常升高的现象。为了排查潜在故障，工程师决定对该变压器进行绝缘电阻和吸收比试验。工程师首先确保变压器处于断电状态，并断开所有与变压器相连的外部电路。使用高精度的绝缘电阻测试仪，按照仪器说明书正确连接测试线路。紧接着，工程师将被测绕组（高压绕组）的各引线短接，而将低压绕组和中性点进行短路接地处理。这一步骤确保了测试结果的准确性和可靠性。之后，工程师逐步增加测试电压至额定电压的1.2倍（即12kV），并稳定5 min，以消除瞬时效应对测量结果的影响。测试仪显示高压绕组对地及绕组间的绝缘电阻值为1 000 MΩ，低压绕组对地绝缘电阻值为800 MΩ。根据公式计算出各绕组的绝缘电阻，这些电阻值将被用于评估变压器绝缘系统的健康状态。此外。工程师记录施加电压后1 min和10 min的绝缘电阻值，计算出高压绕组的吸收比为1.5，低压绕组的吸收比为1.3。

绝缘电阻值：虽然高压绕组和低压绕组的绝缘电阻值均高于规定的最低标准（通常为500MΩ），但相较于历史数据，这两个值均有所下降。这可能意味着绝缘系统存在轻微的受潮或脏污情况。

吸收比：高压绕组的吸收比略高于标准值（通常为1.3以上），而低压绕组的吸收比则略低于标准值。吸收比的下降可能表明绝缘系统内部存在缺陷或受潮情况。

2.3 交流耐压试验

工程师实施交流耐压试验主要是针对某些局部缺陷进行，需考虑被试品绝缘承受各种过电压能力，保障设备安全运行。交流耐压试验能够有效发现绝缘缺陷，但因其属于破坏性实验，会导致原来的绝缘弱点进一步发展扩大。因此，工作人员在测试时需要进行绝缘电阻及吸收比测量、直流电测量以及介质损失角正切值tanδ测量，之后再进行交流耐压试验，避免造成不必要破坏。此类测试方法可模拟变压器实际运行工况，检测其绝缘系统的耐受能力，预测在高压状态下可能会引发的故障。

在试验前，应对变压器进行彻底的清洁和干燥处理，以消除表面污垢和潮气对试验结果的影响。同时，检查变压器的接线和接地是否良好，确保测试线路的准确性和可靠性。在正式进行交流耐压试验前，应先进行绝缘电阻及吸收比测量、直流泄漏电流测量以及介质损失角正切值tanδ测量。这些测量数据将为后续的交流耐压试验提供重要的参考依据，帮助工程师判断被试品的绝缘状态是否满足试验要求。根据变压器的额定电压和绝缘等级，选择合适的试验电压。试验电压应略高于变压器的额定电压，但不应超过其绝缘系统的耐受极限，以避免造成绝缘损坏。在试验过程中，应密切监控测试仪器显示的电压、电流和功率损耗等参数，以及被试品的温度变化。若发现异常现象，如电压波动、电流激增或温度升高过快等，应立即停止试验，并检查被试品是否存在故障。试验结束后，应对测试结果进行仔细分析。若被试品的绝缘系统能够承受试验电压而不发生击穿或严重泄漏电流现象，则认为其绝缘性能良好。若试验结果不合格，则需进一步拆解变压器进行详细检查，以确定故障的具体位置和原因，并采取相应的维修或更换措施。

例如，在某农业电网中，一台型号为S11-M-

500/10的变压器在经历了一次雷暴天气后，出现了异常声响和轻微漏油现象。为了确保该变压器的安全运行，工程师决定对其进行交流耐压试验，以检测其绝缘系统是否存在潜在缺陷。工程师首先对变压器进行了彻底的清洁，去除了表面的污垢和积尘，并使用热风枪对变压器进行了干燥处理，以消除潮气对试验结果的影响。在清洁和干燥完成后，工程师检查了变压器的接线和接地情况，确保所有连接点紧固可靠，接地良好，测试线路准确无误。在正式进行交流耐压试验前，工程师先进行了绝缘电阻及吸收比测量、直流泄漏电流测量以及介质损失角正切值tanδ测量。测得绝缘电阻为1500MΩ，吸收比为1.6，直流泄漏电流小于5μA，介质损失角正切值tanδ为0.003，均符合试验要求。

根据变压器的额定电压（10kV）和绝缘等级，工程师选择了略高于额定电压的试验电压（12kV）进行试验。在试验过程中，工程师密切监控了测试仪器显示的电压、电流和功率损耗等参数，以及变压器的温度变化。试验电压稳定施加后，未发现电压波动、电流激增或温度升高过快等异常现象。经过一段时间的试验，变压器的绝缘系统未发生击穿或严重泄漏电流现象，表明其绝缘性能良好。

根据试验结果，工程师判断该变压器的绝缘系统能够承受试验电压而不发生击穿或严重泄漏电流现象，因此认为其绝缘性能良好，无须进一步拆解检查。为了确保变压器的长期稳定运行，工程师建议定期对变压器进行绝缘电阻、吸收比、直流泄漏电流和介质损失角正切值tanδ的测量，以及交流耐压试验，以及时发现潜在故障。

2.4 绕组变形试验

绕组变形试验也是电气测试中不可或缺的一部分，该项试验活动主要是检测变压器绕组是否受到机械应力或短路电流冲击而变形。此类测试方法有频率响应分析法、短路阻抗法，通过对比变压器绕组在不同状态下的响应特性和阻抗值，可判断绕组是否发生变形或位移。此类变形可能导致匝间短路、相间短路等故障，因此，及时检测并预测绕组变形情况对于保障变压器安全运行具有重要的意义。在实践环节，工程师根据变压器的类型、额定电压和绝缘等级等因素，选择合适的测试方法。对于大型变压器或重要变压器，建议同时采用频率响应分析法和短路阻抗法进行测试，以获取更全面的绕组变形信息。在测试过程中，应密切监控测试仪器显示的频谱特性、阻抗值等参数，以及变压器的温度变化。若发现异常现象，如频谱特性突变、阻抗值显著变化或温度升高过快等，应立即停止试验，并检查变压器是否存在故障。测试完成后，应将测试结果与变压器出厂时的测试数据或历史测试数据进行对比，以判断绕组是否发生变形。同时，结合变压器的运行记录和故障历史，对测试结果进行综合分析，以预测可能存在的故障类型和位置。若绕组变形试验结果显示绕组存在变形或位移现象，工程师应立即采取措施进行修复或更换。同时，应对变压器的其他部件进行检查，以确保整个变压器的安全运行。此外，还应将测试结果和修复措施记录在案，为今后的变压器维护和故障预测提供参考。

3 结语

总体来说，在农业电网变压器故障预测与诊断环节，相关单位需明确实验参数指标，制订严谨细致的实验计划，对实验过程细节进行精细化调控，提高实验水平，做到对故障的有效诊断分析。

参考文献

[1] 刘曼.基于SF_6分解物分析的电气设备故障诊断研究[D].湖南大学，2013.

[2] 刘洋.电力变压器电气故障诊断与剩余寿命预测技术研究[D].沈阳：沈阳工业大学，2020.