电力变压器高压试验方法及故障解决措施分析

莫小红

摘 要：电力变压器作为变换交流电压、电流而传输电力能源的一种电气设备，在电力能源供给过程中发挥着不可替代的重要作用。一旦电力变压器出现运行故障，将直接影响电压转换、分配与传输，进而给人们的生产、生活造成诸多不利影响。因此，本文将围绕电力变压器高压试验的方法与步骤，针对变压器故障而采取的有效解决措施展开全面论述。

关键词：电力变压器;高压试验;运行故障;解决措施

中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）10-0161-02

1 电力变压器高压试验方法与步骤

1.1 测量绝缘电阻试验

测量绝缘电阻是简单易行的一种高压试验方法，通过对绝缘电阻数值的测量，能够确定绝缘整体是否受潮、是否老化，洁净度是否满足标准要求。比如以测量110kV高压变压器的绝缘电阻为例，首先考虑影响绝缘吸收比的因素，分析判定外界温度对测量结果有哪些不良影响。在试验中发现，如果外界温度超过35℃，干燥绝缘吸收比到达峰值后将快速下降，而受潮绝缘吸收比就会呈现出不规律变化态势。因此，为了提高测量结果精准度，在测量试验开始前，事先采取升温或者降温措施，使试验温度始终保持在35℃以下。

1.2 测量变压比试验

在测量电力变压器的变压比试验中，较为常用的试验方法是电桥法，除此之外还有双电压表法，但是，与双电压表法相比，电桥法具有识别度高、误差小、抗干扰能力强、试验过程安全稳定等优势。变压比测量试验的关键点在于接线组别，只有事先判定接线组别才能使高压试验顺利进行，这就需要在测量变压比时，应当同步进行连写组别的试验，主要试验方法包括交流电压表法、相位法、电桥法、直流感应法以及组别表法。由于组别表法所采用的专用仪表设施能够快速准确地测量出变压器的组别、相序以及极性等参数，因此，这种方法的测量结果准确度较高。

1.3 测量泄露电流试验

泄露电流是电力变压器一项重要的运行参数，在测量试验中，常常借助于专用测试仪，测试电压应保证在2.5kV以下。而直流兆欧表与工作电压不相匹配，因此，可以采取加直流高压试验法，以提高测量结果的精准度。如果实测结果超过低压状态下的电流数值，可以证实电力变压器的高压绝缘电阻远远低于低压绝缘电阻，这时，变压器本身将无法正常运行，变压器的防泄漏功能也将丧失，这就极易埋下重大的安全事故隐患[1]。

1.4 变压器的局部放电试验

非破坏性试验是变压器局部放电试验的一个关键项目，该试验主要包括两种方法：第一种方法是预激磁电压以工频电压为主，当电压值降到放电试验的适用电压区间内，在保持15min左右的时间后，对局部放电多少进行测量。第二种方法是预激磁电压以过电压为主，当电压值降到放电试验的适用电压区间内，在保持90min左右后，测量局部放电量。为了使测量结果更加精准，在试验过程中，可以综合考量绝缘结构设计、接地电极表面场、绝缘介质的场强承受能力等，并且可以忽略主绝缘与纵绝缘的放电现象。

1.5 测量介质损耗因数试验

作为绝缘预防性基础测试项目之一，通过介质损耗因数可以准确判定出电力变压器的绝缘性能。当电力变压器处于正常运转状态时，变压器绝缘损耗量与介质损耗因数的大小息息相关。根据实測结果，试验人员能够及时掌握绝缘整体是否出现受潮或者老化现象。与泄漏电流的测量试验相比，测量介质损耗因数试验数据参考价值更高。这主要是由于高压试验的测试结果与设备体积大小并没有直接关联，只要参照介质损耗因数便可以清晰直观地获取电力变压器的绝缘信息。

2 电力变压器的故障类型

2.1 设备运行噪声

电力变压器在运行过程中，产生噪声的原因较多，归结起来主要涵盖以下六个方面。第一，当变压器外部一些大容量的动力设备启动后，使变压器整体负荷量增大，这时，变压器的运行声音也就随之增大，比如电弧炉或者可控硅整流器等设备，本身运转噪音较大，并且这种动力性噪声存在谐波分量，这一分量将过多的负荷传导给变压器，而出现噪声。第二，随着用电量的增加，变压器本身承载的负荷量增加，这时，变压器的运行声音将逐渐升高，而发出嗡嗡的噪声。第三，由于变压器始终处于持续运转状态，如果检修频率较低，内部各个零部件在振动效应的影响下而产生松动现象，这时，变压器就会发出不均匀的噪声，比如螺丝紧固不牢导致铁芯松动，就会出现高频噪声。第四，由于变压器内部线路接触不良或者绝缘防护被击穿，导致变压器内部出现劈啪的噪声。第五，当变压器系统有短路电流通过，机体也会发生较大的声响。第六，当产生铁磁谐振现象时，变压内部将伴有大小不等、粗细不均匀的声响。电力变压器噪声轻则影响附近居民的正常休息，严重的还会引发更大的故障而减缓变压器的使用寿命。

2.2 系统油温升高

如果变压器系统油温达到极限值后，极易给内部运行组件造成损坏。而导致油温升高的原因主要是由于涡流或者用来紧固铁芯的穿芯螺丝出现绝缘失效现象，当内部铁芯长时间处于高热环境时，硅钢片本身的绝缘防护功能就会丧失， 铁损值加大，油温就会迅速升高。另外，当硅钢片与穿芯螺丝出现短接情况时，螺丝体就会有强电流通过，使螺丝温度不断攀升，这时，即便电力变压器在正常负载与冷却方式下，油温也会不断升高[2]。

2.3 继电保护功能丧失

继电保护是确保电力变压器安全稳定运行的重要装置，当继电保护器出现运行故障，变压器就会中止运行，进而影响整个电网的正常运行。比如变压器的瓦斯保护装置主要包括轻瓦斯与重瓦斯两种动作，当轻瓦斯动作发出预警信号后，重瓦斯就会完成跳闸动作，使变压器机体不会受到破坏。其中，产生轻瓦斯动作的主要原因包括以四个方面。第一，由于变压器内部的滤油、加油以及冷却装置密封性差，以至于外界空气进入到变压器当中，导致轻瓦斯动作发出预警信号。第二，当变压器出现漏油现象或者内部温度迅速下降，导致油位缓速下降，这时也会产生轻瓦斯动作。第三，由于变压器内部积存少量气体，引发运行故障，而出现轻瓦斯动作。第四，由于变压器内部线路出现短路现象，这时，瓦斯保护也会发出故障预警信号。

2.4分接开关故障

电力变压器在运行过程中，油箱箱体有时发出吱吱的放电声响，电流表在声波的作用下，将出现指针偏移现象，这时，继电保护器就会发出故障预警信号，这是由于变压器的分接开关出现故障，而究其原因主要包括以下四个方面。第一，分接开关的镀银层强度小，在内部组件运行时，极易产生磨损现象，使镀银层的保护功能丧失，或者开关触头的连接弹簧压力减小，使触头的接触面积变小，这时，分接开关也会出现异常运转现象。第二，由于短路电流的持续作用，导致分接开关接触不良，而产生故障。第三，在切换分头位置时出现操作错误，将烧损分接开关。第四，随着变压器内部绝缘材料的性能逐步降低，绝缘效果不良，这时，系统就会产生过电压，进而出现短路事故，使分接开关的正常功能丧失。

2.5 其它故障类型

除以上运行故障外，电力变压器在实际运行当中，也极易出现以下故障：即油色变化明显、油枕或者防爆管喷油、三相电压不平衡以及绝缘套管闪络和爆炸等。油色变化明显时，绝缘性能下降，这时，变压器外壳失去防护作用而极易被电流击穿。产生这种现象的原因是由于油内的碳粒含量或者水分含量升高，导致油品闪点下降。油枕或者防爆管喷油是由于二次系统发生短路现象，而使瓦斯保护拒动，这时，变压器内部的防爆管极易堵塞，而在高温高热作用下，变压器油将喷射而出，而影响变压器的安全运行。三相电压不平衡故障的产生原因主要包括三个方面：第一，三相荷载不均，使得中性点发生偏移。第二，变压器出现铁磁谐振。第三，内部绕组的局部区域发生层间短路现象，也会导致三相电压不平衡。绝缘套管闪络与爆炸主要是由于套管密封性不好，使变压器内部渗入过多水分，或者套管的电容芯子存在质量缺陷，产生游离放电现象，也会引发爆炸等安全事故。

3 电力变压器故障的有效解决措施

3.1铁芯损坏的解决措施

造成铁芯损坏的原因多数与穿心杆或者螺杆的绝缘防护有关，当绝缘受损时，穿心螺杆与铁芯叠片就会出现两点连接的情况，这时，铁芯就会产生环形电流，导致局部区域过热，严重的还会烧毁铁芯。当出现这种故障时，检修人员首先检查铁芯的外观，或者利用直流电压电流的方法来测量铁芯叠片的绝缘电阻。如果铁芯接地片出现断裂现象时，变压器就会断续放电，轻则产生不均匀噪声，严重的还会导致继电器动作。因此，当接地片断裂时，应当及时予以更换，以避免变压器出现运行中断的现象。

3.2 绕组相间短路的解决措施

出现这种故障时，短路电流瞬时增大，而极易引起油气化膨胀或者爆炸现象，一旦出现这种情况，继续保护装置会发生故障预警信号。为避免这种情况的出现，检修人员应当及时检查绕组对油箱的绝缘电阻数值，同时，通过油简化试验的方法来检测和判定绕组的损壞情况，以有效防止喷油现象的发生。

3.3 绕组对地部分短路故障的解决措施

导致绕组对地部分出现短路故障的主要原因是由于变压器油水分含量升高，导致绝缘保护功能丧失，此外，绝缘老化或者线圈内部出现异物都可能引发短路现象。当绕组对地部分出现短路故障后，继电器将发出预警信号，防爆管出现喷油现象，而差动与过流保护都会动作，这时可以测量绕组对油箱的绝缘电阻数值，也可以通过油简化试验的方法来检测与判定短路部位。

3.4 绕组匝间短路故障的解决措施

变压器在长时间高负荷运转状态下，绕组匝间的绝缘保护功能将逐渐弱化，当保护功能完全丧失时，就会损坏绕组而出现相间短路现象。当出现短路现象较为严重时，不仅瓦斯保护会动作，而且差动保护也会动作。这时，系统的空载损耗值就会明显增大。出现这种故障时，检修人员需要对吊芯以及油箱冷却管进行检查，查看冷却管是否存在堵塞现象，并利用测量仪表对测量直流电阻，并保持10%～20%的额定电压，做空载试验，试验过程中，如果损坏位置出现白色烟雾，则可以判定准确的故障位置，另外也可以通过油简化试验的方法来排查短路故障。

3.5 断线故障的解决措施

变压器的连接线路的接头如果在焊接过程中，出现焊接不牢的情况，则极易产生短路电流，一旦电流过大就有可能烧毁导线，而使变压器的正常运行受到影响。出现断线故障常常伴随电弧，导致相间短路。为了降低断线故障率，检修人员可以采取吊芯的方法，测量直流电流电阻值，或者对绝缘电阻进行测量，并对绕组重新进行绕线处理。

4结语

在电网运行过程中，变压器作为变换电压的中枢设备，始终是供电系统中不可或缺的重要组成部分。但是，由于变压器始终处于持续运转状态，因此，运行故障难以避免，这就要求检修人员应当制订针对性的检查计划，并不断提升专业技术水平，以便于及时确认和判定故障位置与故障类型，采取“标本兼治”的方法降低故障率，为电力系统的安全稳定运行保驾护航。

参考文献

[1] 彭卓帆.电力变压器高压试验及故障处理[J].中小企业管理与科技，2020（3）：160-161.

[2] 张译天.电力变压器高压试验技术及故障处理[J].科学与财富，2019（26）：115.