一起330 kV 变压器绝缘电阻异常分析和处理

张金良，徐永伟，王 磊，张艳东，许岩峰

（山东电力设备有限公司，山东 济南 250022）

0 引言

变压器的绝缘电阻试验是评价变压器绝缘质量的基本方法之一。对绝缘电阻的数据进行积累，掌握其变化规律，有助于对变压器的整体绝缘状况做出正确的分析判断［1］。

在变压器现场交接试验时，绝缘电阻值与出厂时绝缘电阻值比较不满足标准要求的现象偶有发生。以一起330 kV变压器现场交接试验时绝缘电阻值异常为例，从变压器绝缘结构、器身干燥、运输、安装、绝缘油性能等方面对问题的原因进行排查，确定变压器绝缘电阻值降低的原因。

1 绝缘电阻异常概况

变压器型号为 OSFPSZ-360000／330，2018年 7月现场交接试验时，绝缘电阻的测试值整体偏低，现场交接绝缘电阻测试值与出厂时绝缘电阻测试值如表1所示。由表1可知，高压、中压、低压对地1 min和10 min绝缘电阻值，低压对高压、中压及地15 s和10 min绕组绝缘电阻值低于出厂试验时绝缘电阻值的70%（绝缘电阻值均折算到20℃），不满足GB 50150—2016《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》中“绝缘电阻值不低于产品出厂试验值的70%或不低于 10 000 MΩ（20 ℃）”的要求［2］。

表1 绝缘电阻值

在变压器的绝缘电阻测量中，由于其外绝缘，特别是低压套管的外绝缘容易受到表面污秽或周围大气条件的影响，特别是环境相对湿度很高时，可能会使绝缘电阻降低很多。为进一步确定现场交接试验时绝缘电阻数据的准确性，消除外部因素对绝缘电阻测量结果产生的影响，现场对变压器套管表面进行擦拭，在环境相对湿度25%的条件下重新进行绝缘电阻测试，测试结果无明显变化，说明交接试验时的测试数据准确。

2 原因分析

影响油纸绝缘结构的变压器绝缘电阻的因素较多，其中主要因素有变压器的绝缘结构、所用变压器油和绝缘纸的性能质量和工艺质量、绝缘结构中水分含量等。

该变压器在出厂试验时绝缘电阻值合格，现场交接试验时出现了绝缘电阻值降低的现象。因此，可以排除变压器的绝缘结构、固体绝缘材料、工厂内器身干燥方面的原因导致的绝缘电阻值异常。应将原因分析的重点放在变压器出厂后的各个环节上。

2.1 变压器运输

变压器从工厂到现场采用充氮气运输的方式［3］，变压器在整个运输过程中，油箱内部的氮气压力始终保持在0.025 MPa左右，变压器本体密封良好，运输过程中没有发生氮气泄漏导致变压器器身受潮的情况。另外，变压器在运输过程中，冲撞记录仪记录的运输加速度也在正常范围内，变压器绕组对地主绝缘结构受损概率很小。

2.2 现场安装

变压器安装时的环境以及安装时采用的工艺措施，与变压器安装后的性能指标息息相关。该变压器使用在我国西北地区，空气较为干燥。变压器安装时天气晴好，空气相对湿度在50%以下，安装过程器身总暴露时间不超过16 h，每天工作结束后抽真空补充干燥空气。因此，可排除变压器安装导致器身绝缘件表面受潮的可能性。

2.3 变压器油

变压器油作为油纸绝缘结构变压器的主要绝缘材料，其性能将直接决定变压器整体的绝缘性能。在排除变压器绝缘结构、固体绝缘材料、器身干燥、运输和安装方面的影响后，对变压器油的性能指标进行分析成为查找问题原因的关键。

该变压器现场安装时使用的绝缘油为现场配送油，与变压器出厂试验时使用的变压器油为同牌号但非同批次油。对现场注入变压器内的绝缘油取样，对其各项性能指标进行检测，检测结果如表2所示。现场注入变压器内的绝缘油除表征物理性能的运动粘度和凝点与未使用过的油的典型数据不符外，其界面张力、体积电阻率和抗氧化剂T501质量分数也与未使用过的油的典型数据存在差异。

表2 变压器油指标对比

2.3.1 界面张力

变压器油的界面张力是指油与纯水之间的界面所具有的张力，是用来表征油中含有极性组分的量。变压器油含有极性物质越少，油分子的极性越小，处于界面上的油分子和水分子之间的作用力越小，界面张力就越高。极性分子的存在使得高场强下的变压器油通过极化电流，消耗有功功率。若变压器油受到了极性物质的污染，界面张力就会显著下降。界面张力可用于判断油处理过程中是否受到污染和油的老化程度。

现场使用的变压器油界面张力为32.8 mN／m，GB 2536—2011《电工流体 变压器和开关用的未使用过的矿物绝缘油》中规定界面张力不小于40 mN／m［4］，检测结果不满足标准的要求，同时也与未使用过的油的界面张力的典型值不符。

表3 绝缘电阻值

2.3.2 体积电阻率

变压器油体积电阻率反映了直流电场下电导电流的大小。若油的体积电阻率偏低，或在一段时间内下降明显，则油中进入或者老化生成了较多的导电物质。油的电阻率低，会造成变压器绝缘电阻下降，因此检测变压器油的体积电阻率，可以给变压器绝缘电阻测定提供参考。

GB／T 7595—2008《运行中变压器油质量》规定投入运行前的油的体积电阻率应大于等于6×106Ω·m［5］。 现场使用的变压器油体积电阻率为3.37×1011Ω·m，满足 GB／T 7595—2008 的要求，但小于未使用过的同牌号的油的体积电阻率典型值（1.03×1012Ω·m）。

2.3.3 抗氧化剂含量

抗氧化添加剂加入变压器油中会明显延缓油的热氧老化。在一定范围内，T501的添加量越大，油的抗氧化性能越好，老化寿命越长。

该变压器使用的油含抗氧化添加剂，现场使用的变压器油中抗氧化剂T501的质量分数为0.22%。同牌号变压器油中T501的质量分数的典型值为0.34%。现场使用的变压器油中T501的质量分数低于同牌号变压器油中T501的质量分数。

综上，油样检测结果显示现场使用的变压器油抗氧化剂的含量较低，界面张力和体积电阻率偏小。变压器油存在着污染和老化的情况，污染和老化使油中的极性物质和导电物质增加。变压器绝缘电阻试验时，对绝缘施加的是直流电压，流过绝缘介质的电流包括电容充电电流、极化电流和传导电流。变压器绝缘电阻值是施加电压除以全电流后的数值，由于油中的极性物质和导电物质的增加，使得极化电流和传导电流增大，绝缘电阻值降低。

3 处理措施

按照分析，变压器绝缘电阻值的降低是变压器油的性能降低导致。现场对原变压器油进行更换。更换完成后，重新测试绝缘电阻，绝缘电阻值明显提高。更换变压器油以后绝缘电阻值与出厂值比较见表3。

4 结语

以一起330 kV变压器现场交接试验时绝缘电阻值异常为例，从变压器绝缘结构、周围环境、运输、安装、绝缘油性能等方面进行原因分析，最终确定变压器油质劣化是变压器绝缘电阻值降低的原因。

变压器油的各项性能指标的优劣对变压器是否能够长期安全可靠运行至关重要。随着超、特高压大容量变压器的不断发展，变压器的绝对体积也在逐渐增大，用油量也在不断增加，在保证变压器油的各项性能指标满足标准要求的前提下，最大可能提升变压器油的性能指标，是保证和提升电气设备性能的一项重要工作。除了做好变压器油生产工作外，在变压器油储存、运输和使用时，还应重点关注油罐、滤油机、输油管路的密封和清洁问题，避免变压器油受粉尘等异物的污染。