电力变压器高压试验及其故障处理分析

彭 斌

（中山ABB变压器有限公司，广东 中山 528449）

0 引 言

电力能源是公众生活与社会生产活动不可或缺的重要保障，因此对其供电的稳定性和电能质量要求越来越高。其中，电力变压器作为关键设备，作用和影响不容小觑，要求人们重视电力变压器高压试验工作，加强管理和检修维护，最大限度减少其故障风险和不良影响，使其更好地服务于电力生产。

1 电力变压器高压试验概述

1.1 高压试验内容

电力变压器高压试验是指借助合理的试验技术，对变压器的工作状态、性能功能以及运行水平等有一个科学的评估和判断，并由此及时发现故障隐患，为后续检修和维护提供重要参考。对于电力变压器，高压试验主要包括交流耐压、直流电阻、局部放电、介质损耗、直流泄露电流、空载损耗以及功率损耗等内容。其中，局部放电试验可以测量变压器是否存在局部放电情况，并准确判断其运行状态；直流电阻测量可以准确判定变压器是否存在接头不良、绕组短路、绕组断股以及电阻差异等问题，甚至可以判断调压开档是否异常；绝缘电阻测量则可以对变压器绝缘性能是否良好、发生老化破损等情况作出判断等[1]。可见，变压器高压试验内容虽然较多，但有助于对变压器性能和功能作一个全面的了解和判断。

1.2 高压试验要点

为进一步保障电力变压器能够安全、有序开展高压试验工作，需要严格遵守相关规定，如试验前确保控制箱压力为零，系统与设备接线与接触符合要求；试验电源接通后，若亮的是红色指示灯，表示等待试验升压，若亮的是绿色指示灯，则要做好启动准备；对于升压处理，要密切关注仪表变化和变压器运行状态，顺时针、匀速旋转调压器手柄保证电压缓慢升高；高压试验结束后，应立即降压为零，同时及时关闭电源并拆除相关连线等。同时，要注意优化变压器高压试验的环境条件，降低温度、湿度等对试验结果的干扰和影响。一般情况下，试验温度可控制在-20～40℃，环境湿度最好低于85%，并保证试验环境清洁无尘、无油垢。必要时，还需要选用足够大的保护电阻增强操作的安全性[2]。

2 电力变压器高压试验故障分析

电力变压器高压试验过程中，不可避免会受到其他因素的干扰或者出现故障，降低试验结果的真实性与准确性，从而影响对变压器性能的分析和判断。

2.1 试验温度变化

在变压器高压试验过程中，试验温度的变化会在一定程度上影响试验结果的可靠度，这是电气设备高压试验普遍存在的一个问题。由于变压器中存在对温度变化敏感的绝缘电阻，通常随着温度的升高，绝缘电阻的分子和离子运动会变得越来越剧烈，致使其极化和电导情况加剧，而绝缘电阻阻值则会有所降低，即温度升高时绝缘电阻阻值会降低。同时，绝缘电阻中除了离子与分子外，还有很多杂质存在，在温度升高的情况下杂质也会剧烈运动，致使阻值进一步降低。一般，绝缘电阻表面杂质越多，在温度上升时阻值会降低得越明显。因此，不恒定的试验温度在变压器高压试验故障中十分常见，值得重视。

2.2 漏电现象严重

漏电现象即泄露电流，也是变压器高压试验的常见故障。虽然理论上漏电现象与升压速度无关，但实际操作中发现，变压器在电压变化期间不仅会发生漏电现象，还存在一定的吸收现象，尤其是变压器容量较大时吸收现象更严重，与之对应的吸收电流也会随之增大。此时，如果利用微安表测量电流可以发现，测量结果是吸收电流与泄露电流的合电流，而非单一的泄露电流，且随着变压器容量的增大，所测数值偏差会更大[3]。考虑到泄露电流的大小与电压升压速度有一定关联，所以若想改善漏电状况，必须注意升压方法和速度，以免为判断变压器性能和工作状态提供一个错误的参考。

2.3 电压极性不同

电压极性影响主要是变压器泄露电流的试验结果，因为变压器绝缘层在长期使用过程中难免会受到环境的影响而受潮，且开始部位多为表皮。这种情况下，绝缘层中的水分会在电场效应作用下携带正电荷。若变压器此时为负极性电压，水分子会被其吸引逐渐靠拢变压器，致使渗漏电流随着水分子数量的增加而增多；若为正极性电压，水分子则会因被排斥逐渐靠拢绝缘层表皮，此时泄露电流会随着水分子数量的减少而减少。然而，电压极性对变压器特别是新变压器的影响并不是固定不变的，因为刚投入使用的新变压器一般在短时间内不会严重受潮，绝缘层中的水分也较少，即便因电场效应发生电压极性改变，渗漏电流的变化幅度也不会太大[4]。但是，长期使用的旧变压器受电压极性的影响，大量水分子会干扰渗漏电流的测量结果。当试验电压处于50%～80%时，泄露电流测量偏差最大。

2.4 变压器铁芯的影响

高压试验中，变压器铁芯有时需要接触地面。若此时变压器没有采取接地措施，势必会导致绝缘电阻升高，影响变压器的吸收比，且变压器在无接地处理情况下进行高压试验，还会增高输入电压，大大增加试验环境的危险性。因此，必须妥善处理变压器铁芯接地问题。变压器绝缘电阻测试过程中，如果遇到的铁芯线路没有接地或者是绝缘铁芯，线路中的铁芯和绕组等值线路会发生变化，变成铁芯与外壳相连，此时绝缘电阻也会出现升高情况。此外，过高的试验电压可能会产生放电声，并直接击破绝缘层降低整个试验结果的真实性和准确性。

此外，变压器自身问题也可能引发高压试验故障，因为变压器中的同芯线圈主要是由原边线圈、仪表专用线圈以及高压输出线圈构成的。高压试验过程中，如果控制箱回路升压、原线圈输入与高压输出的电压正常，经万用表测试后的变压器也正常，则需拆开、检查试验变压器。这种情况下，故障多是由仪表专用线圈烧毁造成的。

3 电力变压器高压试验故障的处理措施

3.1 确定合理的温度范围

如何降低温度对变压器高压试验的不良影响，一直是一个难题，也是一个亟待解决的问题。所以，需要制定可行的适用方案，既要保证变压器高压试验能够顺利进行，又要保证外部温度不会影响绝缘物体。试验环境的温度与绝缘体的吸收能力有一定关联，温度越高，吸收能力越明显。当温度达到某个范围后，绝缘体的吸收能力不再变化，将处于一个相对恒定的状态。要是试验时间严重超时，温度与吸收能力之间的关系便会呈现反比例特点，如容量为31 500 kVA的110 kV高压变压器可以验证这一问题的存在[5]。因此。需要多类参考变压器高压试验进行分析和总结，得出一个波动最小的温度区间，以降低温度因素对绝缘体的干扰，提高试验精准度与真实性，充分展示变压器的高效性和稳定性。

3.2 重视并规范升压操作

由于不准确的泄露电流数据对变压器高压试验也会造成干扰。因此，一方面应该加强人员专业培训，使其熟练掌握测量规范和方法，严格控制加压时间，以降低测量数据的误差，在电压调节方面既不能突然大幅度升压，也不能突然大幅度降压，必须采取措施严格控制升压速度，使其处于安全范围内且匀速、平稳上升，耐心测量，以免因试验条件变化影响测量结果；另一方面，应该注意更换仪表线圈，从变压器铁芯向外的线圈次序为仪表线圈、高压输出线圈和原边线圈。

3.3 采取有效的防潮措施

变压器受潮对高压试验的影响不容忽视，因此加强变压器防潮处理有利于在一定程度上减少高压试验故障，要求采取有效措施控制好外部环境中的温度、空气湿度等因素，特别是空气湿度，使其低于85%，并做好环境清洁工作，达到没有粉尘、没有污垢的要求，同时注重变压器附件工作状态和性能参数的检测，若发现附件受潮，须予以及时处理。只有变压器及其附件处于干燥状态不受潮，电压极性才可保持相对稳定，进而保证输出数据真实、可靠。例如，变压器柜便是一种常用的保护方式。

3.4 妥善处理变压器接地

变压器如果接地电阻值过高，不仅会增大高压试验的安全风险，还可能烧毁变压器或其他设备，因此必须妥善处理变压器外壳与铁芯接地问题。一般情况下，除了穿心螺杆、铁芯及其金属构件必须接地可靠，以免铁芯因静电感应产生悬浮电位造成对地放电而影响试验结果，甚至损坏变压器绝缘层。铁芯叠片只允许一点接地，若两点以上接地，可能会在各接地点之间形成回路产生循环电流，引发内部过热事故。

3.5 强化控制回路的检查

加强变压器控制回路检查对高压试验而言意义重大，因为只有回路运行正常，电压输入和输出才更安全、准确。在控制回路能够正常升压时，可在欧姆表的帮助下检查其导线连接状态是否异常，若连接良好可靠，说明变压器无异常，此时可排除接线故障，然后排查变压器内部结构，即分别检查仪表、高压输出和原边线圈。如果后两个线圈均工作正常，则重点检查仪表线圈，根据专用线是否过热判断线圈是否被烧毁。在执行上述操作时，变压器一侧的电压应予以适当升高，通过计算高低压确定两者的比值大小，经与测量值对比后，找出异常线圈确定故障所在，最后采取维修或者更换的方法解决试验故障。此外，变压器高压试验过程中还会存在声音异常、油位异常以及跳闸绕组等故障问题，需要专业人员结合具体情况予以分析和处理。

4 结 论

高压试验是检验电力变压器工作性能与运行质量的重要途径，重点在于确保试验科学、操作规范，若发现变压器存在故障隐患，需要采取措施予以及时有效的处理，待故障消除、运行正常后再投入使用，以保障电力变压器性能可靠、工作高效。