电气试验在变压器故障检测中的应用

张红

（国网西藏发电检修公司，西藏 拉萨 850000）

0 引言

作为电力系统中的重要基础设施，变压器大多安装于供电系统末端，主要发挥输变电作用。电力系统中变压器数量较多且容量偏大，如果运行中出现故障会严重威胁电力系统的正常运行。为了做好变压器故障防控，应明确变压器常见故障及原因，通过电气试验确定变压器具体故障情况，为故障处理提供参考。同时，应提高对电气试验的重视，切实保证变压器安全可靠运行。

1 变压器故障

1.1 绕组故障

绕组是变压器的核心组件，可能发生的绕组故障有绕组位移、绕组变形、绕组断线、绕组短路和绕组烧毁。造成绕组故障的大多数都是外部因素，最常见的且破坏力最大的是绕组短路。绕组短路时常伴随着局部放电和局部过热、变压器油迅速升温，造成重瓦斯动作，变压器三侧跳闸[1]。

1.2 铁芯故障

铁芯是变压器磁路的介质，与绕组共同承担着能量转换的角色。铁芯可能发生的故障有接地不良、多点接地、短路等，其中多点接地是最常见的故障，变压器检修时遗落工器具或绝缘油劣化受潮都极易导致铁芯多点接地，造成局部过热和引线脱焊等。

1.3 分接开关故障

由于变压器频繁调整电压，其分接开关需要频繁开断，在触头和切换轴等部位容易形成氧化膜，导致分接开关动作时灭弧效果不佳，电弧会造成触头表面烧伤，此外还有齿轮和滚筒等机械损伤等。

1.4 引线和套管故障

变压器的绕组通过引线和套管与外部导线连接，引线容易发生的故障有接触不良、短路和断路等，套管容易发生的故障有瓷瓶龟裂、局部放电、套管移位和套管炸裂等。

1.5 绝缘故障

变压器的绕组通过绝缘纸和绝缘油实现绝缘，绝缘下降的模式有介损超标和绝缘损伤。在发生介损超标和绝缘损伤时并不会立即影响变压器的正常运行，这种故障的表现通常是长时间的轻度发热和放电等，当变压器内部绝缘进一步下降后会导致变压器停运。

1.6 密封不良

变压器的接头、法兰、箱体焊点、线圈、螺栓等部位容易发生漏油和漏气，通常变压器漏油的程度非常缓慢，在巡视检查时应当观察油滴速度和油箱油位，如果出现油位下降的情况应及时补油。

2 电气试验中安全风险的类型

电力变压器是保证电力运输的核心，是电力系统的关键部分，要想保证电力的稳定运输，就必须确保电力变压器能够正常运行。相关部门要对电力变压器发生故障的原因进行诊断，通过对电力试验操作的情况进行分析和评估，存在的安全风险主要有以下3 种情况所导致。

（1）在操作过程中的问题，这主要是因为工作人员的工作失误、操作不当、理论知识不足、相关的培训和管理工作实施不到位引起的。电力企业要重视对工作人员的培训，完善相关的管理制度，可以通过多种渠道，像交流合作、考察调研、定期对培训人员的专业能力进行培训等方式，切实提高工作人员的技术水平，设立相应的考核制度，当工作人员的整体素质达到工作要求后，具备了良好的专业素养、成熟的技术能力、较强的自觉性和责任心后，再让其参与电力试验的工作，有效地保证了电力系统稳定运行，减少发生故障的概率。

（2）设备的问题导致电力系统运行系统发生故障，主要是因为相关人员没有对电力设备定期检查，后期的维护保养工作做得不到位，没有及时更换破旧的机械设备零件等原因，企业相关负责人，要对设备的使用信息作详细的记录，能够清楚地把握设备使用年限、维护方式，并成立专门的团队，定期地对设备进行检查。如果不对设备进行检测、保养维护，就会因为长期的使用，存在巨大的安全隐患。

（3）管理方面的问题，电力企业没有建立完善的管理制度，实施不合理的管理方法，就会导致工作人员在工作过程中出现混乱的局面，出现问题，不能及时得到解决，不仅无法保证电力试验的顺利进行，还大大降低了工作效率。企业管理人员应当优化管理系统，学习先进的电力企业管理理念，保证工作有序稳定地运行，促进电力企业的健康发展[2]。

3 在变压器故障检测中的电气试验

3.1 直流电阻试验

电力变压器的绕组相当于一个电感元件与电阻元件串联，其数值特点是电感值很大而电阻值很小，特别是对于电压等级高、容量大的变压器，等值电感的感抗和等值电阻的阻值之比更大。直流电阻试验就是测量变压器绕组在通过直流电时等值电阻的大小。《电力设备预防性试验规程》（DL/T 596—1996）中对变压器的相电阻不平衡率、线电阻不平衡率和出厂实测数值变化率等试验结果做出了明确规定。

测量变压器直流电阻的常用方法有压降法、电桥法和直流电阻测试仪法。压降法是在被测绕组上通过直流电流，通过闭合电路的欧姆定律来计算绕组的直流电阻的方法，压降法的误差较大，因此目前不推荐使用这种方法。电桥法又称为平衡电桥法，有单臂电桥和双臂电桥两种，该方法在测试时需要拆解高压引线，并且需要对绕组进行充电，因此工作量较大。使用直流电阻测试仪测试变压器直流电阻，具有速度快、效率高的优点，因此目前普遍使用该方法进行直流电阻试验。

3.2 绝缘电阻试验

变压器各绕组之间是通过磁路产生电气联系的，正常情况下它们之间应该具备一定的绝缘强度，因此可以通过测试绕组之间的绝缘电阻来判断变压器的故障类型。在变压器绕组上施加直流电压，此直流电压和流过绕组上的泄漏电流之比称为绕组的绝缘电阻[3]。

规程中对变压器绝缘电阻、吸收比、极化指数等试验结果做出了明确规定：对于额定电压35kV 及以上且额定容量4MVA 的变压器还应增加试验吸收比；对于额定电压220kV 及以上或额定容量120MVA 的变压器还应增加试验极化指数。

绝缘电阻试验采用兆欧表进行，根据绕组的电压等级选择合适量程的兆欧表：对于额定电压1000V 以下的绕组选择1000V 兆欧表；对于额定电压1000V 以上的绕组选2500V 的兆欧表，其量程一般不小于100000MΩ。测量绝缘电阻时要求：①满足静止时间的要求，对于新投入或大修后的变压器，根据变压器电压等级的不同决定静止时间，110kV 及以上电压等级的变压器应静止20h 以上，35kV 及以下电压等级的变压器需静止5h 以上。②变压器油的温度低于50℃。③在测量中要对被测绕组进行放电，避免绕组上的残余电荷影响绝缘电阻的试验结果，放电时间应大于2min。在变压器停电后，将被测绕组各引线端短路，接到兆欧表L 端和屏蔽端G，其余非被测绕组都短路并接地，兆欧表的接地端子E 也接地。

4 电力实验中常见的异常

4.1 电压不同造成异常

电压不同在影响电力试验正常开展的重要因素之一，导致电压故障的原因有很多，常见的原因有以下两点：①连接线的接触不良，因为电路往往会串联多个元件，造成巨大的能量损耗，就会因为变压器设备的原因，对介质的运输造成一定的影响。当变压器设备的电压相对较低时，就很容易出现电压异常的情况。②当变压器发生直流电流泄漏时，也会出现电压异常的情况。当工作人员在对直流电流进行测试时，由于电压的影响，测验结果会出现一定的偏差。在实验过程中，通常会在检验设备的表面产生高电压的电场，如果升高的电压，没有达到预期的设计值，那么相应的电流也会减小。如果升高的电压，远远超过了预期的设置值，相应的电流就会变大，当绝缘电流低于相应的电流时，就很容易出现电压异常的情况。

4.2 电力实验过程中存在的不安全因素

在对电力实验进行检查时，往往会因为工作人员的操作不规范，相应管理人员没有认真履行相应的职责，就会出现一系列不安全因素，产生一定的安全隐患，从而影响实验的结果。此外，当电力系统发生故障，不能正常运行时，很多工作人员认为只要及时断开电源开关就好了，这其实并不能够有效地解决问题，当插上电源再次使用时，还是会存在一定的问题，故障问题并没有得到解决，往往还会因为插上电源的那一瞬间，电压的瞬间增大，造成更加严重的后果。产生这种错误认知的主要原因是缺乏相关的理论知识，相关负责人要加强对职工的培训，使职工具有充足的理论知识，在面临所产生的问题时，能够及时运用头脑中的理论知识，采取一定的措施手段，使问题得到良好的解决，排除安全隐患，有利于电力系统的正常运行。除此以外，影响电气试验正常运行的因素环境因素、气候条件、接地问题、设备引线问题等，其中接地问题应当引起电力企业的重视。

5 基于电气试验的变压器故障应对方案

5.1 建立完善的电力系统检修结构

在电力系统运行过程中，变压器是保证电气系统良好运行的关键，变压器的运行情况决定着整个系统的安全性和稳定性。变压器在长期使用过程中，难免会出现各种各样的问题，一旦变压器出现问题，无法支撑系统的运转，将会给企业带来巨大的经济损失，为了保证变压器的正常运行，延长变压器的使用寿命，电气企业就应当建立完善的电力系统检修系统，应用现代信息技术，对变压器的使用信息作详细的记录，对于变压器的维修情况、产生的问题、使用年限做全面的存档记录，定期维护，对于不符合标准的变压器，要及时更换，这很大程度上保证了电力系统的稳定性，给电力企业带来了巨大的经济效益[4]。

5.2 对绝缘电阻进行多次检验后投入市场使用

绝缘电阻质量的好坏，直接影响着变压器的质量，绝缘电阻是变压器的核心元件，要变压器投入使用前，必须确保绝缘材料的质量，工作人员要对绝缘电阻的质量进行多次的质量检测，确保其符合变压器运行标准后，再投入市场使用，避免因为绝缘电阻的质量问题，进而影响电力系统的运行，造成重大的后果[5]。在对绝缘电阻进行质量评估时，要确保其线路周围没有异物的存在，线路没有发生老化，在绝缘电阻工作时，绘制出一条电流变化图，根据电流的变化趋势检测变压器是否存在质量问题。

5.3 对变压器电路电流进行调控，防止漏电现象发生

电流是保障电力系统顺畅运行的重要元件，没有电流的通过，电力系统就无法进行，同时，还要确保电流的稳定性。对于电流的使用，应当引起人们的重视，如果不科学地使用电流，就会造成不可估量的后果，危害到人们的身心健康，如果严重，还会因为电流的泄漏引起火灾，造成重大事故，这在很大程度上增加了经济损失[6]。因此，企业管理人员应当加强工作人员的安全意识，规范工作人员的操作流程，合理控制电流的大小，把安全居于首位，当电压超出了额定电压时，要及时切断电源，作出相应的调整，避免因为电流过大，造成严重的后果。

5.4 绝缘电流和泄漏电流分析

当介质通过直流电压时，在这个过程中，绝缘电流是十分短暂的充电电流，电流增加会在一瞬间，然后迅速降到零。传导电流就是泄漏电流，其实传导电流和加压时间没有太大关系，一般是恒定值，数值的作用主要是用来判断绝缘体内部有没有受潮，绝缘体的表面没有灰尘的堆积，影响绝缘体的正常使用，或者是绝缘体有没有发生老化的痕迹。传导电流对应的是测量的绝缘电阻值。吸收电流则和测量绝缘电阻吸收比之间有很大的关系，测量变压器绝缘电阻以及吸收比等，可以分析出变压器绝缘的受潮情况，查看其有无贯穿性的缺陷等，例如，绝缘子破裂以及引线靠壳等相关的问题和缺陷[7]。

6 结语

综上所述，电力企业应当加强对变压器故障的重视，对变压器应用的绝缘电阻提出严格的要求，使其能够满足电力系统正常运行的标准。与此同时，相关的工作人员应当根据变压器的档案信息，进行定期的维护、更换，排除安全隐患，还应当通过对现代技术的应用，精准定位到变压器产生故障的原因和位置，及时加以解决，避免造成严重的后果，导致大量的经济损失，促进电力企业的稳定发展。