变压器预防性试验技术措施的分析

关义教

摘要：本文结合笔者多年的工作经验，主要对变压器预防性试验技术措施进行了探讨分析，可供大家参考。

关键词：变压器;色谱分析; 测量试验

中图分类号：C33文献标识码：A 文章编号：

变压器在电力系统中的地位是非常重要的,在其投入运行后应定期进行预防性试验以便检查; 对运行中变压器进行定期试验，主要目的是判断变压器运行状况是否良好，并能及时发现变压器的某些缺陷，及时进行预防及维护，确保变压器安全、可靠、稳定运行.电力设备预防性试验是指对已经投入运行的设备按照规定的试验条件（如规定的试验设备、环境条件、试验方法和试验电压等）、试验项目、试验周期所进行的定期检查或试验，以发现运行中电力设备的隐患、预防事故的发生或电力设备损坏。它是判断电力设备能否继续投入运行的重要措施。

1、油中溶解气体色谱分析

由于现有的预防性试验方法在一般情况下，尚不能在带电时有效的发现变压器内部的潜伏性故障。实际表明，变压器发生故障前，其内部会析出多种气体，而色谱可以根据变压器内部析出的气体，分析变压器的潜伏性故障。利用色谱法预测变压器的潜伏性故障是通过定性、定量分析溶解于变压器油中的气体来实现的。导致变压器内部析出气体的主要原因有局部过热（铁心、绕组、触点等）、局部放电和电弧（匝间、层间短路、沿面放电等）。这些现象都会引起变压器油和固体绝缘的的分解，从而产生气体。产生的气体主要有氢、烃类气体（甲烷、乙烷；乙烯、乙炔等）、一氧化碳、二氧化碳等。根据模拟试验和大量的现场试验，电弧放电（大电流）使油主要分解出乙炔、氢气及较少的甲烷；局部放电（小电流）主要分解出氢气和甲烷；而纸和某些绝缘过热时还分解出一氧化碳和二氧化碳等。根据对多台变压器的油中溶解气体色谱分析，国家标准〈〈变压器油中溶解气体分析和判断导则〉〉规定了变压器油中氢气和烃类气体的注意值，如下表（1）：

表（1）

2、测量绕组的直流电阻

2.1绕组的直流电阻测量是预防性试验中一个既简单又重要的项目，测量变压器的直流电阻，其目的在于：

检查绕组的焊接质量

检查分接开关各个位置是否接触良好

检查绕组或者引出线有否断线处

检查并联支路的正确性，是否存在几条并联导线绕成的绕组发生一处或几处断线的情况

检查层间、匝间有无短路现象

2.2根据《电力设备预防性试验规程》规定，变压器直流电阻测量的结果判据如下：

（1）测量应在各分接头的所有位置上进行；

（2）1600kVA 及以下电压等级三相变压器，各相测得值的相互差值应小于平均值的 4%，线间测得值的相互差值应小于平均值的2%；

（3）1600kVA 以上三相变压器，各相测得值的相互差值应小于平均值的 2%；线间测得值的相互差值应小于平均值的1%；

（4）变压器的直流电阻，与同温下产品出厂实测数值比较，相应变化不应大于 2%；不同温度下电阻值按照下式换算：

R2=R1(T+t2)／( T+t1)

式中 R1、R2——分别为温度在t1、t2时的电阻值；

T——计算用常数，铜导线取235，铝导线取225。

3、 测量绕组的介质损耗角

3.1测量绕组的介质损耗角，主要用来检查变压器的整体受潮、油质劣化、绕组上附着油泥等严重的局部缺陷，多年来一直是变压器绝缘预防性试验项目之一。介质损耗角的测量结果常受表面泄露和外界条件（如干扰电场和大气条件）的影响。

3.2根据《电力设备预防性试验规程》规定，变压器绕组的介质损耗角测量结果进行判断如下：

(1) 20℃时的介质损耗角不应大于下表（2）数值

表（2）

(2)被测绕组的 tanδ 值不应大于上次试验值的130%；

(3) 当测量时的温度与产品出厂试验温度不符合时，可按下表（3）换算到同一温度时的数值进行比较。

介质损耗角正切值tgδ (%)温度换算系数

表（3）

注：1 表中K为实测温度减去 20℃ 的绝对值；

2 测量温度以上层油温为准；

3 进行较大的温度换算且试验结果超过第二款规定时，应进行综合分析判断。

当测量时的温度差不是表中所列数值时，其换算系数A可用线性插入法确定，也可按下述公式计算：

A=1.3K/10

校正到20℃ 时的介质损耗角正切值可用下述公式计算：

当测量温度在20℃以上时，

tanδ20= tanδt/A

当测量温度在20℃ 以下时:

tanδ20=A tanδ t

式中 tanδ20——校正到 20 ℃ 时的介质损耗角正切值；

tanδt ——在测量温度下的介质损耗角正切值

4、交流耐压试验

在变压器预防性试验中，交流耐压试验是鉴定变压器绝缘强度最有效的方法，特别是对考核主绝缘的局部缺陷，如绕组主绝缘受潮、开裂或者绕组的松动、引线距离不够及绕组上附有其他物体等。是判断变压器绝缘水平，避免发生绝缘事故的重要手段。由于收现场条件的限制，《电力设备预防性试验规程》规定，对110kV以下的变压器应进行交流耐压试验，110kV及以上的变压器，在必要时应进行交流耐压试验。试验时应该在高压侧直接进行电压测量，否则会引起较大误差。试验应在变压器上施加电压持续1分钟，期间不出现击穿、放电、闪络等异常现象，则认为变压器交流耐压试验合格。试验时所施加的电压如下表（4）：

系统

标称电压 设备

表（4）

5、绕组的绝缘电阻及吸收比或者极化指数试验

测量绕组连同套管的绝缘电阻及吸收比或者极化指数，对检查变压器的绝缘状况有较高的灵敏度，能有效检查出变压器绝缘整体受潮、部件表面受潮或者脏污等缺陷。如瓷瓶破裂、引线接壳、器身内有金属物搭接等。测量绝缘电阻时，对额定电压为1000V以上的绕组，应用2500V兆欧表测量，其量程不应低于10000MΩ，对于1000V以下的绕组，用1000V或者2500兆欧表测量。

吸收比是指变压器60秒时的绝缘电阻值除以15秒时的绝缘电阻值，近几年来在测量过程中经常出现有绝缘电阻值很高而吸收比反而不合格的现象。有学者认为由于变压器高燥工艺的提高，油纸绝缘的改善，变压器容量曾大，吸收过程明显变长，出现绝缘电阻提高而吸收比却不合格的情况是正常的。

极化指数就是指变压器600秒时的绝缘电阻值除以60秒时的绝缘电阻值，由于变压器电压等级的升高、容量的增大，其吸收时间也明显变长。所以，对于大容量等级的变压器，可用极化指数来判断变压器的绝缘状况。

绝缘电阻在一定程度上能反映绕组的绝缘情况，但它受到变压器绝缘结构，环境温度和湿度等因素影响较大。所以，对于绝缘电阻，没有一个统一的数值标准进行判断，而往往只强调综合判断和相互比较。《电力设备预防性试验规程》规定判断的依据如下：

（1） 预防性试验时绝缘电阻值不低于安装或大修后投入运行前测量值的50%。

（2 ）当测量温度与产品出厂试验时的温度不符合时，可按下表（5）换算到同一温度时的数值进行比较；

表（5）

注：①表中K为实测温度减去 20℃ 的绝对值。

②测量温度以上层油温为准。

当测量绝缘电阻的温度差不是表中所列数值时，其换算系数 A 可用线性插入法确定，也可按下述公式计算：

A=1.5K/10

校正到 20℃ 时的绝缘电阻值可用下述公式计算：

当实测温度为 20℃ 以上时：

R20=ARt

当实测温度为 20℃ 以下时：

R20=Rt/A

式中 R20——校正到 20℃ 时的绝缘电阻值(MΩ)；

Rt ——在测量温度下的绝缘电阻值(MΩ)。

6、 变压器油的绝缘试验

变压器的绝缘主要是靠油纸绝缘，当变压器油出现老化、击穿强度降低时往往会使变压器的整体绝缘性能下降，从而导致了变压器的绝缘击穿、放电等现象。因此，对变压器油进行绝缘试验是很有必要的。《电力设备预防性试验规程》规定变压器油必须进行绝缘试验，以考核其是否能满足变压器的运行要求。

7 、有载开关的试验和检查

有载分接开关在电网中主要起着调节电压的作用，是供电质量保证的重要部分，应定期进行试验和检查。试验检查主要进行以下的项目：

检查动作顺序是否有误，开关是否有机构卡涩的现象，电气和机械限位是否正常。

测量过渡电阻的阻值，与出厂值应无明显差别。

开关切换的三相同步偏差及切换时间是否符合要求。

8、结束语

以上内容主要综述了变压器预防性试验的项目、依据和意义。变压器预防性试验的结果，应能进行综合的分析和判断，与历次历年的试验结果做个横向的比较。因为一般变压器都是定期进行预防性试验的，如果变压器的绝缘在运行过程中没有什么变化，则试验的结果也应该比较接近。如果结果有明显的差异，则应进行分析和判断。这对保证变压器的安全正常运行有着很重要的意义。

参考文献：

[1]陈化钢. 电力设备预防性试验方法和诊断技术中国科学技术出版社 2001年3月

[2]陈化钢 . 电力设备预防性试验技术问答 中国水利水电出版社 2001年7月

[3]DL/T596-1996电力设备预防性试验规程中国电力出版社 2001年7月

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。