电力变压器的预防性试验浅析

1、电力变压器的预防性试验浅析 谭庆余 , 白丽(内蒙古兴安电业局 , 内蒙古 乌兰浩特 137400摘要 :通过对电力变压器预防性试验 , 如绝缘 、 、 、 线圈 变形 、 油中溶解气体分析 、 油中含水量等等 ,关键词 :电力变压器 ; 预防性试验 ; 分析措施 , ,试验项目 ,。 根据华北电网公司 电力设备 交接和预防性试验规程 规定的试验项目及试验顺 序 , 主要包括油中溶解气体分析 、 绕组绝缘电阻的测 量 、 绕组直流电阻的测量 、 介质损耗因数 tg 检测 、 交流耐压试验 、 线圈变形试验 、 局部放电测量等 。 1油中溶解气体分析在变压器诊断中 , 单靠电气试验方法往往很难

2、发现某些局部故障和发热缺陷 , 而通过变压器油中 气体的色谱分析这种化学检测的方法 , 对发现变压 器内部的某些潜伏性故障及其发展程度的早期诊断 非常灵敏而有效 , 这已为大量故障诊断的实践所证 明 。 油色谱分析的原理是基于任何一种特定的烃类 气体的产生速率随温度而变化 , 在特定温度下 , 往往 有某一种气体的产气率会出现最大值 ; 随着温度升 高 , 产 气 率 最 大 的 气 体 依 此 为 CH 4、 C 2H 6、 C 2H 4、 C 2H 2。 这也证明在故障温度与溶解气体含量之间存 在着对应的关系 , 而局部过热 、 电晕和电弧是导致油 浸纸绝缘中产生故障特征气体的主要原因 。

3、 变压器 在正常运行状态下 , 由于油和固体绝缘会逐渐老化 , 变 质 , 并分解出极少量的气体 (主要包括氢 H 2甲烷 CH 4乙烯 C 2H 4乙炔 C 2H 2一氧化碳 CO 二氧化碳 CO 2等多种气体 。 当变压器内部发生过热性故障 , 放电 性故障或内部绝缘受潮时 , 这些气体的含量会迅速 增加 。 这些气体大部分溶解在绝缘油中 , 少部分上升 至绝缘油的表面 , 并进入气体继电器 。 经验证明 , 油 中气体的各种成分含量的多少和故障的性质及程度 有关 , 不同故障或不同能量密度其产生气体的特征 是不同的 , 因此在设备运行过程中 , 定期测量溶解于 油中的气体成分和含量 ,

4、对于及早发现充油电力设 备内部存在的潜伏性故障有非常重要的意义和现实 的成效 , 在 1997年颁布执行的电力设备预防性试验 规程中 , 已将变压器油的气体色谱分析放到了首要 的位置 , 并通过近些年的普遍推广应用和经验积累。电力变压器的内部故障主要有过热性故障 、 放 电性故障及绝缘受潮等多种类型 。 据有关资料介绍 , 在对故障变压器的统计表明 :过热性故障占 63%; 高 能 量放电故障占 18. 1%; 过热兼高能量放电故障占 10%; 火花放电故障占 7%; 受潮或局部放电故障占 1. 9%。 而在过热性故障中 , 分接开关接触不良占 50%; 铁芯多点接地和局部短路或漏磁环流约占

5、33%; 导线过热和接头不良或紧固件松动引起过热 约占 14. 4%; 其余 2. 1%为其他故障 , 如硅胶进入本 体引起的局部油道堵塞 , 致使局部散热不良而造成 的过热性故障 。 而电弧放电以绕组匝 、 层间绝缘击穿 为主 , 其次为引线断裂或对地闪络和分接开关飞狐 等故障 。 火花放电常见于套管引线对电位未固定的 套管导电管 、 均压圈等的放电 ; 引线局部接触不良或 铁芯接地片接触不良而引起的放电 ; 分接开关拔叉 或金属螺丝电位悬浮而引起的放电等 。对变压器故障部位的准确判断 , 有赖于对其内 部结构和运行状态的全面掌握 , 并结合历年色谱数 据和其它预防性试验 (直阻 、 绝缘

6、、 变比 、 泄漏 、 空载 等 进行比较 。同时还要注意由于故障产气与正常运行产生的 非故障气体在技术上不可分离 , 在某些情况下有些 气体可能不是设备故障造成 , 如油中含水可与铁作 用生成氢气 , 过热时铁芯层间油膜裂解也可生成氢 , 新的不锈钢中也可能在加工过程中或焊接时吸附氢 而运行后又缓慢释放 , 另外 , 某些操作也可生成故障 气体 , 如有载调压变压器中切换开关油向变压器主 油箱渗漏或选择开关在某个位置动作时悬浮电位放 电的影响 , 设备油箱带油补焊 , 原注入油含有某些气 体成分大修后滤油不彻底留有残气等 。2绕组直流电阻的测量它是一项方便而有效的考察绕组绝缘和电流回 路连接

7、状况的试验 , 能反应绕组焊接质量 、 绕组匝间 短路 、 绕组断股或引出线折断 、 分接开关及导线接触 不良等故障 , 实际上它也是判断各相绕组直流电阻 38 2009年第 10期 内蒙古石油化工收稿日期 :2009-02-22作者简介 :谭庆余 (1963- , 男 , 内蒙古人 , 毕业于东北电力管理学院 , 工程师 , 现从事电气试验工作 。 是否平衡 、 调压开关档是否正确的有效手段 。 长期以 来 , 绕组直流电阻测量一直被认为是考察变压器绝 缘的主要手段之一 , 有时甚至是判断电流回路连接 状况的唯一办法 。 如在对某变压器低压侧 10KV 线 间直流电阻作试验时 , 发现不平衡

8、率为 2. 17%, 超过 部颁标准值 1%的一倍还多 , 色谱分析不存在过热故 障 , 且每年预试数据反映直流电阻不平衡系数超标 外 , 其它项目均正常 , 经分析换算后确定 C 相电阻值 较大 , 判断 C 相绕组内有断股问题 , 经吊罩检查后 , 验证 C 相确实有一股开断 , 避免了故障的进一步扩 大 。 通过上述例子可见 ,3绕组绝缘电阻的测量指数 , , 它 、 部件表面受潮 或脏污以及贯穿性的集中缺陷 , 如各种贯穿性短路 、 瓷件破裂 、 引线接壳 、 器身内有铜线搭桥等现象引起 的半贯通性或金属性短路等 。 相对来讲 , 单纯依靠绝 缘电阻绝对值大小对绕组绝缘作判断 , 其灵

9、敏度 、 有 效性较低 。 一方面是由于测量时试验电压太低 , 难以 暴露缺陷 , 另一方面也因为绝缘电阻与绕组绝缘结 构尺寸 、 绝缘材料的品种 、 绕组温度有关 , 但对于铁 芯夹件 、 穿心螺栓等部件 , 测量绝缘电阻往往能反映 故障 , 这是因为这些部件绝缘结构较简单 , 绝缘介质 单一 , 正常情况下基本不承受电压 , 绝缘更多的是起 隔离作用 , 而不像绕组绝缘要承受高电压 , 比如我们 预试中曾多次通过绝缘摇表发现变压器铁芯一点或 多点接地的情况 , 也曾通过绝缘电阻的测量发现变 压器套管瓷件破裂 、 有裂纹现象 。4测量介质损耗因数 tg 它主要用来检查变压器整体受潮油质劣化

10、、 绕 组上附着油泥及严重的局部缺陷 。 介质测量常受表 面泄露和外界条件 (如干扰电场和大气条件 的影 响 , 因而要采取措施减少和消除影响 。 现场我们一般 测量的是连同套管一起的 tg , 但为了提高测量的准 确和检出缺陷的灵敏度 , 有时也进行分解试验 , 以判 断缺陷所在位置 。 如在对变压器做预试时 , 发现一相 套管介质超标 , 且绝缘不合格 , 读数较低 , 经分析后 可能是由受潮引起 , 后拔出检查发现套管末端底部 有水份 , 套管已整体受潮 , 经烘干处理后再做试验 , 各项指标均符合要求 。 测量泄漏电流和测量绝缘电 阻相似 , 只是其灵敏度较高 , 能有效发现有些其他试

11、 验项目所不能发现的变压器局部缺陷 。 泄漏电流值 与变压器的绝缘结构 、 温度等因素有关 , 在 电力设 备交接和预防性试验规程 中不作规定 , 只在判断时 强调比较 , 与历年数据相比 , 与同类型变压器数据相 比 , 与经验数据相比较等 。介质损耗因数 tg 和泄漏 电流试验的有效性正随着变压器电压等级的提高 、 容量和体积的增大而下降 , 因此单纯靠 tg 和泄漏 电流来判断绕组绝缘状况的可能性也比较小 , 这主 要也是因为两项试验的试验电压太低 , 绝缘缺陷难 以充分暴露 。 对于电容性设备 , 实践证明如电容型套 管 、 电容式电压互感器 、 耦合电容器等 , 测量 tg 和 电容

12、量 CX 仍是故障诊断的有效手段 。5交流耐压试验它是鉴定绝缘强度等有效的方法 , 特别是对考 核主绝缘的局部缺陷 , 、 开裂或在。效 但 制 , 要 进 行 35KV 及 , 由于电容电流较 大 , 要求高电压试验变压器的额定电流在 100mA 以 上 , 目前这样的高电压试验变压器及调压器尚不够 普遍 , 如果能对高电压 、 大电流电力变压器进行交流 耐压试验 , 对保证变压器安全运行有很大意义 。 6线圈变形检测变压器绕组变形是指在电动力和机械力的作用 下 , 绕组的尺寸或形状发生不可逆的变化 , 包括轴向 和径向尺寸的变化 、 器身转移 、 绕组扭曲 、 鼓包和匝 间短路等 。 绕组

13、变形是电力系统安全运行的一大隐 患 , 一旦绕组变形而未被诊断继续投入运行则极可 能导致事故 , 严重时烧毁线圈 。 造成变压器绕组变形 的主要原因有 :6. 1短路故障电流冲击 , 电动力使绕组容易破坏或 变形 。 电动力的产生是绕组中的短路冲击电流与漏 磁相互作用的结果 , 在运行中 , 由于辐向和轴向电动 力同时作用 , 可能使整个绕组发生扭转 。6. 2在运输或安装中受到意外冲撞 、 颠簸和震动 等 。 如某供电部门在对 110KV 、 31500KVA 主变压 器运输途中 , 遭受强烈撞击 。 事后在对该变压器交接 吊罩检查时 , 发现油箱下部固定器身的 4个螺栓全 部开焊裂断 , 上部对器身定位的 4个定位钉全部松 动 , 并在定位板上划出小槽 。 器身向油枕方向纵向位 移 11mm , 横向位移 23mm , 绕组对端圈错位 , 最大达 30mm , 可看到器身已经完全没有固定装置而处于 自由状态 , 并经过长途运输及多次编组 , 器身在油箱 中摇晃 , 必然造成变压器损坏 。6. 3保护系统有死区 , 动作失灵 , 导致变压器承受 稳定短路电流作用时间长 , 造成绕组变形 。 如某 SFS -315000 1