电力变压器的绝缘性能试验方法

陈媛媛+张华+林云烨

[摘 要]电力变压器作为电力系统中最重要的设备之一，其运行安全及稳定严重影响着电力系统的正常运行，因此在日常的运行维护及保养中最大限度的防止和减少变压器的故障和事故的发生。据不完全统计，在变压器发生故障中由于绝缘故障造成的事故达到80%以上。因此为了保证变压器的持续稳定运行，必须要对变压器的绝缘性能进行研究和分析。本文主要介绍变压器的绝缘性能的影响因素，并对这些因素进行分析找出其应对措施，降低变压器绝缘事故的发生，保证电力系统的稳定运行。

[关键词]电力变压器；绝缘性能；影响因素及对策

中图分类号：TU326 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）14-0143-01

1、前言

电力变压器的绝缘性能是电力变压器，特别是超高压电力变压器的性能特点的重要组成部分。绝缘性能不仅影响着变压器的极限容量，同时对变压器的长期稳定运行具有决定性意义。电力变压器绝缘性能的好坏直接决定了变压器质量的高低，无论是变压器出厂前还是运行时，厂家以及业主对变压器的绝缘性能都非常关注，并对影响变压器绝缘性能的影响因素进行积極的研究和探索，通过对影响因素的分析，采取有效的措施控制或预防变压器绝缘事故的发生。

2、影响变压器绝缘性能的因素

影响变压器绝缘性能的主要因素有：温度、湿度、油保护方式和过电压等。

2.1 温度的影响

电力变压器在不同温度下油、纸中含水量有着不同的平衡关系曲线。一般情况下，温度升高，纸内水分要向油中析出；反之，则纸要吸收油中水分。因此，当温度较高时，变压器内绝缘油的微水含量较大；反之，微水含量就小。

温度不同时，使纤维素解环、断链并伴随气体产生的程度有所不同。在一定温度下，CO和CO2的产生速度恒定，即油中CO和C02气体含量随时间呈线性关系。在温度不断升高时，CO和CO2的产生速率往往呈指数规律增大。因此，油中CO和CO2的含量与绝缘纸热老化有着直接的关系，并可将含量变化作为密封变压器中纸层有无异常的判据之一。变压器的寿命取决于绝缘的老化程度，而绝缘的老化又取决于运行的温度。

2.2 湿度的影响

绝缘油中水分的存在将加速纸纤维素降解。因此，CO的产生与纤维素材料的含水量也有关。当湿度一定时，含水量越高，分解出的CO2越多。反之，含水量越低，分解出的CO就越多。绝缘油中的微量水分是影响绝缘特性的重要因素之一。绝缘油中微量水分的存在，对绝缘介质的电气性能与理化性能都有极大的危害，水分可导致绝缘油的火花放电电压降低，介质损耗因数增大，促进绝缘油老化，绝缘性能劣化。设备受潮，不仅导致电力设备的运行可靠性降低，缩短其使用寿命，还会导致设备损坏甚至危及人身安全。

2.3 油保护方式的影响

变压器油中氧的作用会加速绝缘分解反应，而含氧量与油保护方式有关。另外，池保护方式不同，使CO和CO2在油中解和扩散状况不同。如CO的溶解小，使开放式变压器CO易扩散至油面空间，密封式变压器，由于油面与空气绝缘，使CO和CO2不易挥发，所以其含量较高。

2.4 过电压的影响

2.4.1 暂态过电压的影响

三相变压器正常运行产生的相、地间电压是相间电压的58%，但发生单相故障时主绝缘的电压对中性点接地系统将增加30%，对中性点不接地系统将增加73%，因而可能损伤绝缘。

2.4.2 雷电过电压的影响

雷电过电压由于波头陡，引起纵绝缘（匝问、并间、绝缘）上电压分布很不均匀，可能在绝缘上留下放电痕迹，从而使固体绝缘受到破坏。

2.4.3 操作过电压的影响

由于操作过电压的波头相当平缓，所以电压分布近似线性，操作过电压波由一个绕组转移到另一个绕组上时，约与这两个绕组间的匝数成正比，从而容易造成主绝缘或相间绝缘的劣化和损坏。

2.5 短路电动力的影响

出口短路时的电动力可能会使变压器绕组变形、引线移位，从而改变了原有的绝缘距离，使绝缘发热，加速老化或受到损伤造成放电、拉弧及短路故障，从而使变压器的绝缘性能受到破坏，降低使用效率。

3、提高变压器绝缘性能的措施

从上述可知，影响变压器绝缘性能的主要因素是变压器的绝缘结构和绝缘材料的性能，因此为了提高变压器的绝缘性能可以从影响因素如手，由以下几个方面：

3.1 设计方面

变压器安全可靠的绝缘性能来自合理的绝缘结构设计，在进行变压器绝缘结构设计时应当遵循以下原则：

3.1.1 无局部放电的绝缘设计，在对变压器的绝缘结构设计时，需要对起始局部放电电压大于局部放电试验时该部位承受的电压，在进行高压放电后，绝缘结构中不可避免的出现无法恢复的局部放电，固体绝缘不得受到损伤。在计算场强时，应该按照长期最高压力下无局部放电为依据进行设计计算，然后以此为基础对各种过电压力下的绝缘裕度进行核算，保证绝缘设计的可靠性。

3.1.2 在进行绝缘结构设计时引入场强的概念。在变压器内不仅高电位可能出现局部放电，在低电位也会出现局部放电的可能，因此设计时尽量避免电场集中。在所有的绝缘结构中，尽量避免尖角的出现，尽量避免使用介电系数差距很大的绝缘材料。还可以通过在电极表面增加绝缘层改善相邻油中电场，提高局部放电的起始电压，确保在以后使用时不会出现局部放电现象。

3.1.3 由于变压器油随着温度变化体积增大，因而沿着电场方向尽量选用油隙较小的冷却油，在电场垂直方向布置隔板，将油隙尽量分割小些，要充分考虑油隙的耐电强度，选用适宜数量及厚度的隔板。

3.2 变压器制作方面

应该严格把控制作阶段的各个环节，精细化施工，从根本上杜绝由于施工质量造成的影响绝缘性能的风险因素。首先从人入手，加强员工的专业技术培训，明确各个工序需要注意的事项以及生产过程中的关键控制点，充分掌握各个环节可能会出现问题的潜在危险，杜绝施工质量事故的发生。其次对生产车间的环境严格要求，对于关键部件的生产要严格防尘，消除生产过程中粘附在绝缘部件上的灰尘的出现影响绝缘性能。最后，在生产加工过程中尽量避免封闭式的空穴。

3.3 工艺方面

为了保证绝缘性能的实现，必须依托合理的生产工艺，应该严格按照以下原则进行：首先是保障变压器无局部放电，应该在一定温度、真空下对油进行脱水、脱气处理；其次保证变压器器身的干燥工艺，除去绝缘材料中的水分，使含水量控制在合理范围内；最后对绝缘件进行预密化处理。严格按照工艺要求进行，才能提高变压器的绝缘性能。

4、结束语

综上所述，掌握电力变压器的绝缘性能及合理的运行维护，直接影响到变压器的安全运行、使用寿命和供电可靠性，电力变压器是电力系统中重要而关键的主设备，作为变压器的运行维护人员和管理者必须了解和掌握电力变压器的绝缘结构、材料性能、工艺质量、维护方法及科学的诊断技术，对影响变压器使用性能的因素进行分析，在运行规程中尽量避免，并对运行管理进行合理优化，才能保证电力变压器的使用效率、寿命和供电可靠性。

参考文献

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