电力变压器电气高压试验技术要点分析

王娟扬

中誉设计有限公司 广东佛山 528200

作为输电系统中的主要电气设备，为了保证质量，每个交流电源变压器出厂前都必须经过严格测试，温升测试可以验证变压器冷却系统是否能释放最大损耗产生的热量，并确定指定状态下线轴、油箱和结构件的温度升高参数。该试验目前正在逐步进行，作为变压器出厂试验中的一个例行试验项目，考虑到变压器本身运行的特点，具体试验方法与普通变压器仍有许多不同之处。本文阐述了输电变压器与普通电力变压器的异同，介绍输电变压器温升试验的过程和结果，重点阐述了总损耗的应用、线圈温升的计算和时间常数的确定

1 电力变压器概述

电力变压器是电力系统中最常见的高压输电设备，能够根据需求有效地改变电压大小，适应不同类型的电流，以实现电压转换目标，在整个电力系统中发挥重要作用，并促进电力系统的正常运行。变压器可以通过降低电力系统中的电压传输过程中的电流来降低电力损耗，保证电力传输经济合理性，也可以将高电压通过转变为各级用户所需电压，满足用户需求。根据不同电气系统之间要转换的电压强度差异，需要根据实际运行中的相应参数选择具有相同额定容量的变压器，以便更好地适应电气系统的运行，有效地发挥变压器的作用。科学技术的不断发展有效地增强了变压器的综合实力，由于环保理念的不断完善，环保型和新工艺材料被广泛开发应用，非晶合金在变压器生产中被用来反映环境保护概念，同时有效地提升了牵引性能，目前在电力系统中的变压器仍然存在许多问题，例如在工作期间对电力消耗的依赖增加，从而降低了工作效率，仍需采取有效措施大力发展变压器。

2 电力设备高压试验

电气设备高压试验的目的一是使电气设备安全运行；二是延长电气设备寿命；三是进一步提高电力企业的经济效益。因此，从电力系统运行和电力公司生产的各个方面来看，对电力设备进行高压试验至关重要。高压试验应注意三点：①应注意高压电气设备与传统电气设备之间的巨大差异，因此在实践中，高压电气设备应具有更强的工作能力；②高压设备在使用过程中需进行运输维护，高压设备的安全稳定性能应得到良好保证，保证运行安全，因此高压设备应进行绝缘试验；③高压电气设备应进行出厂试验、移交试验和预防试验。

3 电力变压器故障的类型

电力变压器所涉及的领域较广，并且内部构造较为复杂，特别是在设备运营阶段难以对其进行故障诊断。变压器本体故障分为内、外两个部分，对于内部故障而言，主要是指油箱内各相绕组间的相间短路、匝间短路以及箱体接地等故障；对于外部故障而言，常见的是在油箱外部出现套管闪路等故障。按照回路类型划分，故障类型一般分为磁路、油路及电路系统故障。按照内部构成进行划分，可将其分为铁心、变压器绕组等类型故障。从上述故障类型划分层次来看，不同类型的变压器故障都会对其内部绝缘性造成损伤，以致影响到自身的安全特性。实际运行中以变压器内部绝缘减少、内部过热以及放电等故障表现较为常见。因此，需要对变压器故障类型进行分类描述的基础上，深入探讨较为常见的故障类型，提出相应的防护措施，保障其安全可靠稳定运行。

4 电力变压器高压试验的影响因素

变压器试验内容较为复杂，整个试验过程中影响因素较多，一定程度上阻碍试验的顺利进行，因此必须采取措施减少相关消极因素对整个试验过程的影响∶压力变化速度是一个较为常见的影响因素，它在电流进入变压器时引起横向泄漏电流，可能对电力造成损害，因此需要在试验前为电流的实际条件确定适当的压力变化速度，以确保电流的适当极性防止正负相吸现象，避免引起电能损耗和电流通过量的大幅度变化，并需要在试验过程中严格记录不同极性条件下损耗量的变化，提高试验质量；在试验过程中，还应注意铁芯与地面的接触情况，而且铁芯与地面不完全接触也可能影响试验的顺利进行，因此必须结合实际情况采取有效措施。

5 电力变压器电气高压试验技术要点分析

5.1 局部放电测量

局部放电是指在受电压影响的电气设备内部结构中的某些位置存在非横向放电，这类问题集中在导体边缘、油膜和气体间隙等区域，内部结构复杂的变压器表现更加突出，特别在设计水平不合理的情况下，实际运行阶段会受到机械振动、质量下降等因素的影响。进而引发外部应用程序产生电压，最终导致放电问题。与此同时，由于气体较难排出，局部填埋现象持续存在，将导致长期隔离的变压器设备严重老化。因此，原有或新建的110kV变压器上均应进行局放试验。

5.2 试验数据分析

从各种高压试验中获得的试验数据可能因变压器高压试验过程的不同而存在差异。因此，测试仪必须对试验数据进行分析工作，不仅要判断试验内容和数据结果，还需将数据信息有机地与变压器的具体情况结合起来，并在此基础上进行分析，判断电变压器高压试验中出现的问题。如在高压试验中，如果电压符合试验标准和试验要求，罐壳就会产生低放电噪声。此时，仪表指针保持不变。为了使试验工作顺利进行，试验者必须根据具体情况降低电压值，使实际操作电压与试验电压保持相同，从而可以充分提高试验效率和试验质量。

5.3 红外试验

红外测试是在线监测的一部分，它们主要是指变压器实际运行时遇到的发热，变压器套管的油层由红外探测器进行综合监测。具体操作方式如下：①实施一般监视。由于电流的作用，检测设备局部和全局热的缺陷，对检测环境要求不高，主要适用于大面积扫描检测环境。②精确检测。检测局部电流产生的热量和电压产生的热量，该模式简单高效，可以精准定位设备的故障位置。

5.4 试验设备与工频高压电分析

对于测试设备的分析和工频高压分析工作，具体分析如下：①测试设备分析。在高压试验过程中，变压器相关设备通电后，驱动保护和差动保护会产生直接影响电压表精度的动作，导致继电器保护装置无法正常工作。为避免出现这种情况，工作人员应在测试前对设备进行分析，以确定继电保护器是否工作正常。这将有助于准确判断电力变压器是否出现故障。在此基础上，可以对电力变压器油进行色谱分析，更换受损部件，直至电力变压器恢复正常运行状态。②工频高压分析。在进行试验工作时，工作人员要对工频高压电力进行了解与综合分析。如果设备测试时容量过大，在串联谐振设备中，将产生工频高压电力。通过以上分析基础，在高压电气试验工作中，所选电源应保证性能稳定，结合试验的实际情况，制定有效的试验方案，为联合试验工作的部署提供有效的指导。总之，测试设备和工业频率的高压分析工作必须做好，才能保证最终测试结果的准确性。

5.5 换流变压器与普通变压器温升试验区别分析

与普通电气变压器相比，当变压器在温度升高试验开始时应确定机油表面温度，用于模拟其工作状态的总损失包括总工作负荷损失、空负荷损失和直流磁损失。普通变压器温升稳定期为3小时，转换器油面温升稳定期为12小时；在测量线圈温度升高时，必须将传递变压器电流降低到等效电流，而不是额定电流；在同一批电压水平相同的电流互感器中，通常选用设备对铭牌容量下的温升进行测试，目前技术协议通常规定为容量的1.05倍。

5.6 喷油前和热油循环后绝缘油试验

按照国标GB50150要求在引进新油之前共进行8次试验，重点是体积电阻率、酸值、接口电压等。在国标GB50832中，喷油和热油循环前后，绝缘油必须符合试验指标，即检测油中的颗粒含量、湿度、空气含量试验、爆破应力测量、环境损耗系数测量达到相关标准要求，了解热油循环运行技术的质量，应注重滤油和热油循环运行质量控制，并在喷油前后进行综合分析，在设备注入后的绝缘油试验中，许多高压工程现阶段不进行试验操作。在实际操作过程中，在向设备注入绝缘油之前，需要进行抽油泵检查、真空滤清器处理、绝缘油过滤后以及试验检测，充分保证绝缘油的质量水平。此外，注油前设备应完全排出残馀油，进行真空干燥，以免在喷油过程中严重污染绝缘油。注入绝缘油后进行热油循环处理，循环结束后进行绝缘油质量检查。

5.7 高压试验合适环境的选择

高压电力设备需要合适的环境才能正常发挥作用，所以试验场地的选择必须受到重视。试验时，会产生较大的电压流量，测试电力设备电压符合实验的标准显得尤为重要。此外，应当深入分析电压测试时每种类型变压器的优势以及劣势，综合评估选择最合适的设备以达到相关要求，促进测试的顺利进行。

5.8 油中溶解气体色谱分析

变压器发生故障前期，内部结构中通常会析出大量气体，相关研究结果表明：不同类型故障所析出的气体也具有较大差异，而通过分析油质中溶解的气体来判断变压器内部故障较为实用，色谱分析法能够全面检测出溶解的气体。通常情况下，油浸设备的检测主要使用三比值法、特征气体法来加以实现，以精准判断出变压器的具体故障类型与不足，特别是局部电弧放电、局部放电等问题的检查，都可以使用上述方法进行判断。故障临近区域位置的绝缘油分解产生的氢气、乙炔等杂质气体，就是所指的特征气体成分，在判断时可以通过气体含量以及内部成分的确认，来精准判定出故障位置。

6 结语

高压试验可为变压器的运行提供准确数据，确保变压器正常运行，从根本上提高变压器的安全性、可靠性和效率，并尽量减少相关因素对变压器的影响。在变压器高压试验过程中，工作人员应对故障问题进行全面分析，结合问题内容和实际经验，为变压器的运行提供支撑依据，确保变压器可靠稳定。为实时控制故障因素，预防故障因素，降低变压器运行风险，提高变压器运行效率奠定基础。