淺談變壓器絕緣試驗的重要性

王冬

（云南電力建設(shè)監(jiān)理咨詢有限責(zé)任公司，云南 昆明 650000）

作為電力系統(tǒng)的主要設(shè)備變壓器在運行中保持良好的絕緣是十分重要和必要的，為了保證變壓器的絕緣水平，從變壓器的制造開始，要進行一系列絕緣測試。這些測試包括：在制造時對原材料的絕緣試驗、制造過程的中間試驗、產(chǎn)品的定性及出廠試驗、在使用現(xiàn)場安裝后的交接試驗、使用中為維護運行而進行的絕緣預(yù)防性試驗等。其中變壓器的交接試驗和預(yù)防性試驗是兩類最重要的試驗，其中交接試驗不僅對變壓器的整體絕緣情況有個判斷。也為以后運行過程中的預(yù)防性試驗提供了基礎(chǔ)性的參考資料。所以基建人員一定要特別重視基建過程中交接試驗的準(zhǔn)確性和真實性。同時要清楚交接試驗中變壓器的絕緣試驗內(nèi)容和原理。

1 變壓器的絕緣試驗內(nèi)容

為適應(yīng)電氣裝置安裝工程和電氣設(shè)備交接試驗的需要，國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50150-06《電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)》詳細(xì)地介紹了各項試驗的內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)。其中測量繞組連同套管的直流電阻，測量繞組連同套管的絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)，測量繞組連同套管的介質(zhì)損耗角的正切值tgδ，測量繞組連同套管的直流泄露電流，繞組連同套管的交流耐壓試驗，繞組連同套管的局部放電試驗。是檢驗變壓器絕緣的主要手段。

1.1 絕緣試驗的基本原理

絕緣電阻的測試 絕緣電阻的測試是電氣設(shè)備絕緣測試中應(yīng)用最廣泛，試驗最方便的項目。絕緣電阻值的大小，能有效地反映絕緣的整體受潮、污穢以及嚴(yán)重過熱老化等缺陷。絕緣電阻的測試最常用的儀表是絕緣電阻測試儀（兆歐表）。

1.2 繞組直流電阻的測量

繞組直流電阻的測量是一項方便而有效地考察繞組縱絕緣和電流回路連接狀況的試驗，能反映繞組焊接質(zhì)量、繞組匝間短路、繞組斷股或引出線折斷、分接開關(guān)及導(dǎo)線接頭接觸不良等故障，實際上它也是判斷各相繞組直流電阻是否平衡、調(diào)壓開關(guān)檔位是否正確的有效手段。長期以來，繞組直流電阻測量一直被認(rèn)為是考查變壓器縱絕緣的主要手段之一，有時甚至是判斷電流回路連接狀況的唯一辦法。

1.3 繞組絕緣電阻的測量

繞組連同套管一起的絕緣電阻和吸收比或極化指數(shù)，對檢查變壓器整體的絕緣狀況具有較高靈敏度，它能有效檢查出變壓器絕緣整體受潮、部件表面受潮或臟污以及貫穿性的集中缺陷，如各種貫穿性短路、瓷件破裂、引線接殼、器身內(nèi)有銅線搭橋等現(xiàn)象引起的半貫通性或金屬性短路等。相對來講，單純依靠絕緣電阻絕對值大小對繞組絕緣作出判斷，其靈敏度、有效性較低。一方面是由于測量時試驗電壓太低，難以暴露缺陷；另一方面也因為絕緣電阻值與繞組絕緣結(jié)構(gòu)尺寸、絕緣材料的品種、繞組溫度等有關(guān)。但對于鐵心夾件、穿心螺栓等部件，測量絕緣電阻往往能反映故障，這是因為這些部件絕緣結(jié)構(gòu)較簡單，絕緣介質(zhì)單一，正常情況下基本不承受電壓，絕緣更多的是起隔離作用，而不像繞組絕緣要承受高電壓。我們試驗中曾通過絕緣搖表發(fā)現(xiàn)變壓器鐵芯多點接地的情況。

1.4 介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ測試

介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ是反映絕緣性能的基本指標(biāo)之一。介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ反映絕緣損耗的特征參數(shù)，它可以很靈敏地發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備絕緣整體受潮、劣化變質(zhì)以及小體積設(shè)備貫通和未貫通的局部缺陷。介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ與絕緣電阻和泄漏電流的測試相比具有明顯的優(yōu)點，它與試驗電壓、試品尺寸等因素?zé)o關(guān)，更便于判斷電氣設(shè)備絕緣變化情況。因此介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ為高壓電氣設(shè)備絕緣測試的最基本的試驗之一。通過測量介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ用來檢查變壓器整體受潮油質(zhì)劣化、繞組上附著油泥及嚴(yán)重的局部缺陷。介損測量常受表面泄露和外界條件（如干擾電場和大氣條件的影響），因而要采取措施減少和消除影響?，F(xiàn)場我們一般測量的是連同套管一起的tgδ，但為了提高測量的準(zhǔn)確性和檢出缺陷的靈敏度，有時也進行分解試驗，以判別缺陷所在位置。測量泄漏電流作用和測量絕緣電阻相似，只是其靈敏度較高，能有效發(fā)現(xiàn)有些其他試驗項目所不能發(fā)現(xiàn)的變壓器局部缺陷。泄漏電流值與變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)、溫度等因素有關(guān)，判斷時強調(diào)與出廠試驗、與同型變壓器及經(jīng)驗數(shù)據(jù)相比較；介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ和泄漏電流試驗的有效性正隨著變壓器電壓等級的提高、容量和體積的增大而下降，因此單純介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ和泄漏電流來正確判斷繞組絕緣狀況的可能性也較小，但對于電容性設(shè)備，實踐證明如電容性套管、電容式電壓互感器、藕合電容器等，測量tgδ和電容量Cx仍是故障診斷的有效手段。介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ可以有效的發(fā)現(xiàn)絕緣的下列缺陷：（1）受潮；（2）穿透性導(dǎo)電通道；（3）絕緣內(nèi)含氣泡的游離，絕緣分層、脫殼；（4）絕緣有臟污、劣化老化等。

1.5 泄漏電流的測試

一般直流兆歐表的電壓相對較低，比某些電氣設(shè)備的工作電壓要低得多。如果認(rèn)為兆歐表的測量電壓太低，還可以采用加直流高壓來測量電氣設(shè)備的泄漏電流。當(dāng)設(shè)備存在某些缺陷時，高壓下的泄漏電流要比低壓下的大得多，亦即高壓下的絕緣電阻要比低壓下的電阻小得多。測量設(shè)備的泄漏電流和絕緣電阻本質(zhì)上沒有多大區(qū)別，但是泄漏電流的測量有如下特點：（1）試驗電壓比兆歐表高得多，絕緣本身的缺陷容易暴露，能發(fā)現(xiàn)一些尚未貫通的集中性缺陷。（2）通過測量泄漏電流和外加電壓的關(guān)系有助于分析絕緣的缺陷類型。（3）泄漏電流測量用的微安表要比兆歐表精度高。

1.6 直流耐壓試驗

直流耐壓試驗電壓較高，對發(fā)現(xiàn)絕緣某些局部缺陷具有特殊的作用，可與泄漏電流試驗同時進行。直流耐壓試驗與交流耐壓試驗相比，具有試驗設(shè)備輕便、對絕緣損傷小和易于發(fā)現(xiàn)設(shè)備的局部缺陷等優(yōu)點。與交流耐壓試驗相比，直流耐壓試驗的主要缺點是由于交、直流下絕緣內(nèi)部的電壓分布不同，直流耐壓試驗對絕緣的考驗不如交流更接近實際。

1.7 交流耐壓試驗

交流耐壓試驗是鑒定絕緣強度等有效的方法，特別是對考核主絕緣的局部缺陷，如繞組主絕緣受潮、開裂或在運輸過程中引起的繞組松動、引線距離不夠以及繞組絕緣上附著污物等。交流耐壓試驗對絕緣的考驗非常嚴(yán)格,能有效地發(fā)現(xiàn)較危險的集中性缺陷。它是鑒定電氣設(shè)備絕緣強度最直接的方法，對于判斷電氣設(shè)備能否投入運行具有決定性的意義,也是保證設(shè)備絕緣水平、避免發(fā)生絕緣事故的重要手段。交流耐壓試驗有時可能使絕緣中的一些弱點更加發(fā)展，因此在試驗前必須對試品先進行絕緣電阻、吸收比、泄漏電流和介質(zhì)損耗等項目的試驗，若試驗結(jié)果合格方能進行交流耐壓試驗。否則,應(yīng)及時處理，待各項指標(biāo)合格后再進行交流耐壓試驗,以免造成不應(yīng)有的絕緣損傷。交流耐壓試驗雖對發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷有效，但受試驗條件限制，要進行66 kV及以上變壓器耐壓試驗，由于電壓高電流大，目前這樣的高電壓試驗變壓器及調(diào)壓器尚不夠普遍，一般采用串聯(lián)電抗器利用諧振產(chǎn)生高電壓的方法對高電壓設(shè)備進行耐壓試驗，從實際結(jié)果來看，效果非常好。

1.8 局部放電測量

變壓器故障的原因之一是介質(zhì)擊穿，其原因主要是局部放電，它導(dǎo)致絕緣惡化乃至擊穿。隨著變壓器故障診斷技術(shù)的發(fā)展，人們逐步認(rèn)識到局部放電是變壓器諸多故障和事故的根源，因而局部放電的測試越來越受到重視。近年來我國110kV以上電力變壓器事故中有50%屬正常運行電壓下發(fā)生匝間短路等原因，也是局部放電所致，因此已把局部放電測量作為220 kV變壓器交接和大修的重要項目之一，這對于變壓器狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷將十分有效。

結(jié)束語

通過對變壓器相關(guān)試驗的論述，我們可以看出在交接試驗時，對變壓器的相關(guān)試驗是對我們變壓器整體絕緣的檢驗。只有對變壓器認(rèn)真的絕緣試驗，我們才可以判斷變壓器的絕緣是否滿足我們的運行要求。這是目前我們判斷變壓器是否可以投運的主要手段。也是唯一的手段。

[1] 鄧穎.換流變壓器絕緣結(jié)構(gòu)分析.西安西電變壓器有限責(zé)任公司[J].高壓電器，2011，10，16.