干式变压器出厂试验及故障分析

赵晶

摘 要：本文阐述33KV箱变干式变压器出厂验收关键调试试验，针对出厂验收试验绝缘电阻测量、变压器变比测量、空载电流和空载损耗的测量、外施压试验、感应耐压试验及耐压故障进行分析，以试验故障为例进行分析，为后工程续验收提供指导借鉴作用。

关键词：干式变压器;系统调试;试验故障;分析

1 引言

33KV/0.42KV箱变在供配电系统中将上游电网33KV的电力通过变压转换成0.42KV的厂用电，供配电柜分配给各个负荷使用。在变压器组装出厂前、现场安装完成后，都需根据设计参数，进行试验，方可交接使用。本文主要针对采购TR0箱式变压器为例，针对变压器工厂出厂验收试验环节进行介绍和阐述，确保干式变压器的具备良好的特性，满足设计需求及出厂条件，为现场试验提供参考和建议。

2 TR0箱式变压器原理及测试试验

2.1 TR0箱式变压器配电系统原理

33KV TR0箱式配电系统变压器选用干式变压器SCB10-1250/Dyn11 33KV±2*2.5%/0.42，为33套营房片区、95號营房片区、安保营地、污水处理站、3#门供电，上游对接33KV电网，下游对接配电柜（见图2.1.1）：

—正常供电回路：供电顺序为外部33KV电网→变压器→配电柜;

—应急供电回路：供电顺序为柴油发电机→配电柜。

2.2 TR0箱式变压器试验确定

根据国标GB1094《电力变压器》标准，确定变压器例行试验的种类，本文以箱式TR0变压器（33KV、干式Dyn11、1025KVA、）为例，确认的主要例行试验包括：

（1）绕组电阻测量

（2）电压比测量

（3）短路阻抗和负载损耗的测量

（4）空载电流和空载损耗的测量

（5）绝缘电阻测试

（6）外施耐压试验

（7）感应耐压试验

由于冲击性试验对变压器本体具有破坏性，所以本次试验未选择雷电冲击全波试验、操作冲击试验等。

3 变压器主要试验项目

3.1 绝缘电阻测试

3.1.1 措施及关键点

（1）试验时务必分两个时间段测量绝缘电阻：第一次为耐压前，其目的是为了确保其绝缘值满足耐压试验要求;第二次为耐压后，其目的是为了检查在耐压试验后对其绝缘未造成破坏。

（2）如果变压器在运输过程中或施工现场遭受异常潮湿发生凝露现象，无论其绝缘电阻如何，在其进行耐压试验或投入运行前必须进行干燥处理。

（3）若测得数值不符合相应标准，应慎重复试，查找原因，复试仍不合格，则判定该产品绝缘特性不合格。

3.2电压比试验

3.2.1 测试内容

本测试选用在额定电压33KV附近选取5次不同电压的情况下测量各相间高压绕组电压、低压绕组电压的比值，其比值大小。

3.2.2 测试原理

变压器空载变比测试可忽略损耗和漏磁，测试变压器的电压比即可简化为感应电势与匝数成正比。

K12=U1/U2 ≈ E1/E2 =N1/N2

3.2.3 测试结果及数据判定

根据测量数据要求，空载电压比的允许偏差值：

主分接： a：规定电压比的±0.5%;

b：实际阻抗百分数的±1/10;

取a， b的最小者。

其他分接：取a， b的最小者。

3.3空载损耗及空载电流试验

3.3.1测试内容

通过给变压器任一侧绕组施加额定频率正弦波的额定电压，其他绕组全部开路的情况下，测量变压器空载损耗和空载电流。

3.3.2测试原理及步骤

本节主要从变压器的低压侧绕组施加50HZ近似正弦波形的额定电压33KV，设置其他绕组全部为开路，主要测量磁通在铁芯硅钢片中产生的磁滞损耗和涡流损耗。

空载损耗计算方法：

Po = Po - Pwn - Ps

上述式中，对于PWV 与PS 不超过实测损耗的2% 的中小型和大中性变压器，则两者可以忽略。

即   P0 ≈ P0

空载电流计算方法

空载电流由有功分量和无功分量组成

空载电流有功分量：

空载电流无功分量：

3.3.4 措施与关键点

（1）试验过程中所施加的三相电源电压应该是对称平衡的，即负序电压分量不超过正选电压分量的5%，施加电压波形应近似正弦波形和额定频率，其正弦曲线振荡值不得超过5%。

（2）在空载试验中，如果空载电流增大或者不合格，一般要找引起空载损耗增大的原因。

3.4交流耐压试验

3.4.1测试内容

测量35KV干式变压器接线端高压侧对低压侧+地、低压侧对高压侧+地的耐压强度。

3.4.2试验设备、仪器、仪表选型

（1）试验变压器的选取

※试验变压器的额定高压，大于试品的最大试验电压，即大于70KV。

※额定电流应大于试验时的最大电容电流，即所试验容量

输出波形尽可能为正弦波。

（2）所选用配套设备的电压表、电流表其准确度不低于0.5级。

（3）采用感应分压器，可输出较好的电压波形。

3.4.3原理接线图及步骤

（1）外施耐压试验部位及其接线方法

（2）试验步骤

-高压侧耐压：

合闸电压低于干式变压器耐受电压（或规定的最高试验电压）的1/3，可靠接地，高压相对地电压加至70KV进行耐压，耐压时间60秒。

-低压侧耐压

合闸电压低于干式变压器耐受电压（或规定的最高试验电压）的1/3，可靠接地，低压相对地电压加至3KV进行耐压，耐压时间60秒。

耐压试验合闸后，逐步升高电压值至耐受电压的70%，升压速度取每秒5%-10%，再后升压速度按照每秒2%-3%升压值值耐受电压的100%。在整个升压过程中，随时观察仪表及变压器异常的异常现象，变压器自身是否发出放电声音。

在耐受电压时间（60秒）到达时，立刻降低电压。降压速度可按照设备最大降压速度计，但不可以立刻分闸。当电压降至1/3耐受电压时，可以分闸断电。

3.4.4措施及关键点

（1）试验变压器外壳必须可靠接地。每次耐压测试结束后，首先对变压器本体放电，才可接触。

（2）试验时，试验时仪表指示都发生变化（其中电流表指示增大或减小），并听到变压器内部有放电声，则该干式变压器没有通过试验，必要时拆开检查。

（3）在升压、耐压和降压过程中，若听到较大的放电声，同时电压指示变化明显，电流表指示变化明显，应立即分闸断电，以避免故障扩大。

（4）异常分闸断电后，对问题要进行分析和报告，才能根据研究结果进行再试验。正常分闸断电后，还要对试品进行检查，对试验记录进行核对，确认无误后潜在，表示试验工作结束。

（5）如果仪表是指变化不明显，但变压器内部出现情随的放电声，类似于炒豆声音，这时就要重新复试判断。当复试放电声消失，则判断干式变压器通过试验;当复试时放点不消失，则该干式变压器没有通过试验，必要时拆开检查。

（6）施工现场外施工频耐压试验SAT ，试验电压为出厂试验电压的85%。

3.5 感应耐压试验

3.5.1测试内容

试验变压器的纵绝缘（绕组匝间、层间、段间）和相间绝缘，对于分级绝缘的变压器用来验证变压器每个线端和他们链接的绕组对地及其他绕组的耐受强度以及相间和被试绕组纵绝缘的耐受强度。

3.5.2 原理及步骤

从试验经济型的角度出发，本次感应电压选为两倍的额定电压、三倍的工频进行试验。

（1）感应电压、频率的确定：

试验采用两倍额定电压的办法来考核绕匝间、层间和相间对地的绝缘。

若考虑工频耐压f=50HZ试验不可取，因为铁心磁通极度饱和，I0急剧增长超过额定电流，则需要很大的试验电源。

由公式可知

E = 4.44 × f × W × B × S

从上式可知，磁通密度保持不变，增加1倍电压，则频率增加1倍。

本次变压器感应试验，考虑到试验电源的容量，建议试验变压器可施压2倍额定电压，频率f=150HZ、使磁密大大降低，I0大大减小。

试验时间的确定：

t = 60 ×

（2）试验步骤

接线完毕后，所有人员远离试验区;试验员鸣笛后合发电机启动、运行开关;调节发电机励磁，给试品升高电压。当电压升至75%应试电压时，应按2%的速率;升至100%应试电压时，应立即用秒表计时。在其持续时间过程中，如果电压波动在±3%范围内，可不再调整电压，待持续时间达到预定时间，立即开始降压，迅速降至最小。电动灭磁，跳闸，鸣笛，该变压器试验完毕。

4 故障分析

4.1 工频耐压放电故障分析

本次测试实验SCB10-1250/33干式變压器，电压为33KV±2*2.5%/0.42，联接组别为Dyn11， 当天测试温度26°，湿度70%，工频耐压试验时，电压升值70KV，耐压时间持续40S时，高压C相上端内侧对低压侧和地存在放电现象，电压下降，放电现象消失。在对变压器内部高低压绕组红色橡胶内壁、铁轭进行表面清洁处理，工频耐压复试，电压升值70KV，持续44S时，高压C相上端内部放电现象。由于当天湿度较大，变压器存放干燥，第二天针对放电点贴附环氧树脂DMD绝缘材料，提升高低压册之间的绝缘强度，再次进行工频耐压试验，电压升至70KV时，经过60s，无放电现象，工频耐压试验合格。

4.2 原因分析

（1）对线圈及以下铁轭用吹风机干燥处理，耐压水平可以提高，查看试验湿度为70%，湿度相对较大。线圈端部表面可能受潮。

（2）试验过程中，第一次耐压70KV时，变压器可以听到较大静电声，

在吹扫后的耐压试验中，变压器静电声大大减小。

（3）根据2次耐压试验，放电位置相同。经过仔细查看，该放电位置为C相高压侧上端内部，内部有半个米粒大小的小凹槽。后续贴附环氧树脂DMD绝缘材料，增加了绝缘强度，通过试验。

（4）测量低压线圈绝缘为20mm，高压侧树脂SH30mm，空气间隙120mm，主通道75mm。对绝缘垫块、线圈高度、铁心等部件尺寸进行测量符合图纸要求，尺寸在合格的偏差范围内。

根据以上四点分析，湿度偏大、变压器高压线圈内侧线圈、铁轭处灰尘较多，变压器高压线圈内侧不够平滑造成的耐压放电。

4.3 采取措施

（1）试验前选择合适的天气，空气湿度最大不得超过80%。

（2）保持干式变压器器身与绝缘外表的清洁，保持电气连接部件紧固。

（3）如果高低压线圈端面到铁轭的绝缘距离偏小，造成工频耐压放电，建议直接反馈厂家、要求线圈结构改进，尽量增加绝缘距离至满足要求。

（4）如果线圈内侧表面出现尖角或者凹槽需要反馈厂家具体信息，经厂家同意可对原浇注树脂内侧增加环氧树脂DMD绝缘材料，弥补高压线圈内部不平，增加抗绝缘性。

5 结论

通过对33KV箱变干式变压器出厂验收完成的关键试验，进行了试验绝缘电阻测量、变压器变比测量、空载电流和空载损耗的测量、外施压试验、感应耐压试验等主要试验，根据试验过程故障分析结果和实际排除情况，总结出厂验收试验控制关键事项和故障排除措施，为指导后续项目，具有借鉴作用。

参考文献：

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[2]雷顺华.浅谈电力变压器安装调试技术[J].城市建设理论研究，2011，2（8）：34-36.

（中国核工业二三建设有限公司，广东 惠州 516269）