电气试验在变压器故障分析的应用

范小辉

（国网苏州供电公司，江苏 苏州 215000）

根据高压电气设备试验系统检测对象来划分，需要定期检测的高压电力系统检测设备主要有三种:使用高压电气时应该对电力系统中所有电力设备的产品型号和生产原料进行检测，看其质量是否满足国家相关工业技术标准;对定期检修过的设备等进行内部绝缘体性能检测，检测其内部绝缘体的性能，检测其完好性;采用定期自动循环检测方法对长时段或处于高压电气工作运行状态下的电力设备进行定期检测，以便查看这些电力设备是否满足长时段使用高压电气作业能力的需求。

一、变压器简介

要说什么装置可以改变交流电压，必须是变压器。其主要功能是保证电力系统的运行安全。一次线圈、二次线圈和铁芯是变压器的三个主要部件。中频变压器、高频变压器和电子变压器是特殊的变压器，与电力变压器有着明显的区别。它们是根据用途来区分的。目前市场上销售的变压器和电力系统建设中使用的变压器可以实现电压转换和电流转换。变压器在开始时没有此功能。法拉利，原型变压器的开发者，演示了电磁感应的原理，人们理解了磁场的出现。法拉第感应线圈实际上是第一台变压器的原型，但当时只是学术研究。你把这个理论应用到实践中了吗。电磁感应原理提出50 年后，出现了具有实际应用特点的电力变压器。这是一种叫二次发电机的装置。变压器体积非常小，其由简单的铁芯和线圈组成。每个变压器中线圈上有两个或以上的绕组，绕组的存在用于交换电流电压。变压器工作的过程中铁芯发挥作用，而两个线圈间的磁耦合加强。两个线圈之间完全没有电的联系。这两个线圈分别接连在不同的装置上，其中一个线圈接用电器，称之为副线圈、也就是次级线圈，而另一个线圈则接在交流电源上，为原线圈、即初级线圈。变压器根据电磁感应的原理能完成电压和电流的转换，在实际中完全可将某一等级的交流电压和电流转换为另一等级的电压和电流，并能做到同频率。

二、变压器的类型

1.按相数分：单相变压器：用于单相负荷和三相变压器组。三相变压器：用于三相系统的升、降电压。2.按冷却方式：油浸式变压器：依靠油作冷却介质、如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环等。干式变压器：依靠空气对流进行自然冷却或增加风机冷却。3.按照绕组形式。双绕组变压器：用于连接电力系统中的两个电压等级。三绕组变压器：一般用于电力系统区域变电站中，连接三个电压等级。耦变电器：用于连接不同电压的电力系统，也作为普通的升压或降后变压器用。

三、常见的电力变压器故障

（一）电力变压器过热故障

过热故障是电力变压器另一种常见的故障，主要是指电力变压器在运行过程中会产生大量的气体，这些气体在与电力变压器内部绝缘部件接触的过程中会加速绝缘部件的老化，从而增加了电力变压器故障发生的概率。

（二）变压器内部构件问题

铁芯一般为硅钢片，其由软磁材料组成，线圈套在铁芯上。硅钢片长度会受主磁场影响而变化，硅钢片长度伸缩之后随之将会产生周期振动。伸缩率越大铁芯的形变率越大、伸缩率越小铁芯的形变率越小，伸缩率与形变率存在正比关系。而铁芯的形变量又与振动频率有关，随着铁芯形变量的加大振动频率增加，这时所产生的电磁信号容易出现误差。硅钢片之间的电位均匀分布才能保证变压器的正常稳定运行，如硅钢片间的电位不均匀分布则会出现环流现象。环流现象出现的原因一般是因为铁芯没有实现可靠接地，也可能是因为接地点超出了两点以上。总之，环流现象的出现极有可能造成碳化故障，故障发生后后果不堪设想，其处理也较为棘手。

（三）互感器、变压器套管和绕组试验问题

在互感器和变压器中有很对绝缘纸，这些绝缘纸一旦受潮，含水量超标时，设备就会受影响。想要判断设备是否因为受潮现象而产生影响，就要进行互感器试测。在进行预防性试验过程中，规定不同设备的互感值不可相同，每次测试后的数据都要和历年值和出厂值做比较，还规定变压器绕组的增量要控制在百分之三十以下。互感值如果因为设备温度影响而数值不稳定，如果增量幅度大于±0.3%时，一定要停止设备的运行。

（四）试验操作程序不规范

很多电气设备在进行交接试验过程中，由于操作程序不规范，所引发的问题相对来讲也比较多。本身高压电气设备交接试验综合性就比较强，我们只有确保操作过程的规范性，才不会产生安全隐患问题，进而保障操作人员生命安全的同时，也能够提高电气设备的运行安全。但是实际上，由于试验操作程序不够规范，导致整个试验结果不够精准，这样对后续电气设备试验工作会造成一定的影响。尤其是在现如今市场竞争趋势日渐加剧的时代背景下，对于企业发展非常不利。另外，由于高压电气设备交接试验操作程序不够规范，也会致使变电站处于不正常运转状态，这对各行各业用电会带来很多不便。除此之外，由于试验操作程序不够规范，也会致使交接试验丧失价值，而工作人员也难以通过试验去正确评估电气设备运行状况，这就会为后期电气设备运行埋下安全隐患。

四、电气试验在变压器故障检测中的运用

（一）重瓦斯保护动作的处理

重瓦斯保护动作，变压器各侧开关跳开，变压器退出运行。拉开变压器一次、二次侧隔离开关，收集瓦斯继电器的气体进行鉴别并做出如下处理决定：若气体是无色、无嗅和不可燃的，则将气体排出后，重新将变压器投入运行。若气体是白色、有强烈臭味，但不可燃的气体，则说明绝缘材料损伤，将气体排出后，可暂时投入运行。若气体是淡黄色、带强烈气味，说明了变压器内部发生故障，则应取油样化验其闪点；若其闪点较前次低于5℃以上时，应停运变压器，并联系检修人员。

（二）绝缘监测及绝缘故障定位系统

绝缘监测与故障定位系统是通过向电网系统与电力变压器之间注入 50 Hz 的交流信号，监测供电系统对电力变压器的绝缘状况。当被监测到的绝缘电阻阻值低于预先设定值（一般为 50 kΩ）时，监测仪发出警报信号，通知有关人员及时排查。为确保系统运行的可靠稳定，绝缘监测仪设有预警报与警报，预警报为警报阈值的2倍。所以，工作人员首先会接到预警报信号。如果故障未解除，当绝缘电阻值低于警报响应值时，声光警报同时启动。通过绝缘故障定位仪，迅速判断对应故障回路，节省了抢修时间，提高了工作效率，为系统的安全稳定运行提供了可靠保障。

（三）红外检测与诊断技术

红外检测与诊断技术是电力变压器运行状态检测与故障诊断的重要技术。根据异常温度检测结果判断电力变压器故障，为相关人员处理故障提供准确的数据支持。因此，我国各大电厂及相关部门可以根据红外检测诊断技术改进电力变压器故障诊断技术，提高故障诊断的准确性和及时性，减少电力变压器故障造成的损失。各大电厂及相关部门可以借助红外测温仪、红外热像仪和红外热电视，开展电力变压器运行与故障检测工作。红外测温仪是利用光学原理检测电力变压器温度的仪器，可以在 700 ℃范围内检测电力变压器的高、中、低 3 个温度，并通过若干个瞄准点的方式分析设备的表面温度，帮助相关工作人员及时发现电力变压器中存在的故障问题，为相关工作人员解决电力变压器故障问题提供了重要的参照数据。红外热像仪是一个通过红外线传感器接收、放大和处理电力变压器红外线信号，可把图像转变为可见图像的测量仪器。在检测电力变压器故障时，可以通过监视器以不同的颜色表示电力变压器的不同温度，从而帮助相关工作人员了解电力变压器内部各组件的运行情况，使相关工作人员正确掌握电力变压器故障的成因，并根据电网系统稳定运营需求及时解决故障，保证电力变压器运行的稳定性。

（四）油化检测技术

正常情况下变压器的油应当是无污染透明的，肉眼观察发现不了任何的悬浮物或杂质，而在正常情况下油的颜色会呈现为淡黄色。可通过变压器油状态和颜色来判断变压器是否存在问题，日常中较为常见的有两种情况，一种是变压器受潮而另一种是变压器杂质侵染。无哪个情况发生变压器油的状态都会改变，不再纯净透明，另外颜色也能从最初的淡黄变为黄白色，这时不用借助工具就能明显看出变压器油中存在絮状物。当出现这一情况时问题是比较严重的，物质的存在将会极大地缩减变压器的寿命，变压器出现故障无法进行电压电流转换，进而引发更严重的问题。可时常进行油击穿试验，从中了解变压器的具体情况。

（五）溶解气体分析技术

运行过程中，变压器油中溶解的气体释放，当释放量超过标准时就会出现故障。相关工作人员可以通过分析溶解气体判断电力变压器出现的故障，从而制定科学的故障解决措施，提高变压器故障的解决效率。首先，相关工作人员应当根据变压器故障类型，详细了解油中溶解气体的标准及种类。在检查电力变压器故障时，可以快速判断释放的气体，以便保证故障诊断的精确性。其次，相关工作人员应当根据油中溶解气体分析要求，详细了解不同气体之间的关系，通过应用三比值法，准确判断气体故障，快速找到电力变压器出现故障的原因，并制定科学的解决方案，保证电力变压器稳定运行。最后，相关工作人员在判断电力变压器故障的过程中，应当做好油中溶解气体分析的详细记录工作，记录每次电力变压器故障出现的现象、诊断方式与维修方式，为电力变压器故障诊断提供详细的数据支持。

（六）电力变压器的绝缘试验

电力变压器的绝缘试验不能盲目进行，在进行该项试验前一定要先了解具体情况。电力变压器的绝缘试验，一种根据试验性质进行分类而另一种是根据试验的范围进行分类。前者一定要注意要控制电压、避免电压过高。进行这样的实验不会对设备造成负面影响，还是比较提倡进行的。工作人员进行电力变压器的绝缘试验，试验过程中收集数据并进行试验过程出现的物理现象记录，之后借助专业知识和工作经验进行科学的判断，判断出设备的绝缘能力大小。电力变压器潜在的缺陷与隐患可通过绝缘试验来发现，在实验的过程中可以定时间，在试验结束后注意再次进行鉴别试验，从而保证结果的准确性。

五、结语

综上，电力变压器电气高压试验能够发现变压器内部的质量问题，在高压试验条件下检验变压器各项参数性能，从根本上提升了变压器的性能测试效果。关技术人员应该认真学习先进的知识和技术，在工作中多发现问题，多学习总结有用经验，尽快适应新形势。尤其是在内部绝缘问题测试时，利用升压过程可持续加压，观察变压器在实际超负荷运行过程中可能出现的击穿问题、接地问题等，降低了由变压器自身缺陷引起的电力事故，为电力项目有效施工和安全运营奠定了坚实的基础。