干式變壓器絕緣狀態(tài)檢測方法

1、干式變壓器絕緣狀態(tài)檢測方法摘要：樹脂澆注絕緣十式配電變壓器在廠用供電系統(tǒng)中應用廣泛，但其狀態(tài)檢 測工作未被重視，事故頻發(fā)。本文針對一起工廠自用10kV干式配電變壓器跳閘 事故，分析其產(chǎn)生原因。在此基礎上，提出干式變壓器的絕緣狀態(tài)檢測方法，預 防同類事故再次發(fā)生。關鍵詞：干式變壓器絕緣老化放電擊穿狀態(tài)檢測預防樹脂澆注絕緣干式變壓器具有運行壽命長、可靠性高、阻燃性能好等環(huán)保特 點，運行中維護和檢修工作量大為減少，又可以安裝在負荷中心，因此越來越受 到重視和推廣。近年來運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，10kV干式配電變壓器在電網(wǎng)運行中出現(xiàn)燒毀等嚴 重故障情況中，50%為絕緣老化被擊穿所致。運行中的干式電變壓器要承

2、受所加 電場和空載損耗、負載損耗等產(chǎn)生的熱量，此外還有環(huán)境（如空氣中的溫度）對 絕緣的影響。絕緣材料在電場、熱場及其他因素的影響下而絕緣老化，逐漸導致 絕緣擊穿，即絕緣完全喪失電氣性能。絕緣老化又分為電老化、熱老化及局部放電。絕緣老化均有一個發(fā)展過程， 在日常維護過程中采用可靠的檢測手段，能夠有效發(fā)現(xiàn)缺陷隱患，避免出線變壓 器燒毀等惡性事故，降低經(jīng)濟損失。1事故案例分析以一起10kV干式配電變壓器跳閘事故為例進行分析。1.1事故概述某工廠自用10kV干式配電變壓器，持續(xù)運行時間為6年，期間未進行專業(yè) 檢查維護。某日，一位廠內(nèi)員工無意間發(fā)現(xiàn)該變壓器聲音異常，立即向上級匯報。 技術員經(jīng)現(xiàn)場查勘后認

3、定為正常噪聲，未予重視。半月后，該變壓器回路跳閘。檢查發(fā)現(xiàn)，變壓器C相套管接頭處有明顯炭黑閃絡放電痕跡（如圖1-1所 示），A相外殼下部有裂紋，裂紋處有黑色印跡（如圖1-2所示）。圖1-1事故干式配變C相套管接頭處事故造成該廠2個車間停工8天，1臺生產(chǎn)設備損壞，直接經(jīng)濟損失超過 1000萬元。1.2原因初步分析故障變壓器共有兩處比較明顯的放電痕跡。C相套管接頭處有明顯的燒灼， 且套管表面有閃絡放電跡象，產(chǎn)生過較大弧光放電的可能性較大；A相外殼底部 的裂紋呈炭黑色，放電通道為貫穿性，且裂紋中心位置形成時間較長，尾段成色 較新。通過上述兩處現(xiàn)象并結合故障發(fā)生之前的噪聲異常進行初步分析，故障應首 先

4、由A相外殼底部引起。噪聲異常時，外殼澆注環(huán)氧樹脂已有缺陷，但缺陷未至 于貫通，不影響正常運行；由于外殼損傷，造成繞組線圈在持續(xù)運行條件下發(fā)生 形變，振動加劇且局部放電現(xiàn)象逐漸惡化；當負荷增加時，該處放電通道貫穿， 形成A相繞組尾段接地，即C相繞組首端單相接地故障，產(chǎn)生單相接地過電壓， 致使套管沿面閃絡放電，并有過流現(xiàn)象，接頭處燒蝕。圖1-2事故干式配變A相外殼底部裂紋1.3試驗驗證對該故障變壓器進行診斷試驗。直流電阻測試顯示其繞組未出現(xiàn)斷股或匝間 短路現(xiàn)象；斷開連接線對本體和套管（已對發(fā)生沿面放電的套管表面進行清潔處 理）分別進行絕緣電阻測試，數(shù)據(jù)顯示C相繞組絕緣電阻值下降明顯，與其余兩 相數(shù)

5、值存在顯著性差異；套管檢測數(shù)值無異常。絕緣電阻測試數(shù)據(jù)如表1-1所示。表1-1事故干式配變絕緣電阻測試數(shù)據(jù)由表1-1所示的試驗數(shù)據(jù)可充分證實，C相繞組絕緣已被充分破壞，其環(huán)氧 樹脂外殼已經(jīng)產(chǎn)生貫穿性放電擊穿。在擊穿瞬間產(chǎn)生強大的過電流，使線圈受電 動力作用發(fā)生形變，導致外殼表面裂開，形成如圖1-2所示的裂紋和放電痕跡。 同時，C相尾段接地導致A相發(fā)生單相接地故障，伴隨過電壓閃絡放電。2絕緣狀態(tài)檢測方法從上節(jié)分析可見，日常檢測是可以發(fā)現(xiàn)變壓器的一般缺陷并及時處理的。使 用合理的檢測手段，能夠有效避免缺陷進一步發(fā)展，防止擴大停電范圍，甚至造 成設備損傷。對干式變壓器的狀態(tài)一般可采取外觀巡視檢查、紅

6、外熱像檢測、噪聲檢測、 局部放電帶電檢測、例行試驗等手段進行判斷。2.1外觀巡視檢查按照全過程管理理念，應注意干式變壓器的選用與驗收工作。投運前，重點 檢查變壓器外殼是否有外力撞擊后的結構變形，樹脂絕緣越均勻、無可積水或積 灰的凹陷、無損傷或裂紋、表面無鼓包等，其制造質(zhì)量相對較好。據(jù)了解，很多 燒毀的干式變壓器由于工藝原因，樹脂絕緣層易產(chǎn)生絕緣薄弱點，長時間運行后 產(chǎn)生放電通道甚至裂紋。對于運行中的干式變壓器，應每季度至少進行1次外觀檢查，觀察時應保證 照明條件，使用望遠鏡對外表面進行全周面的檢查，如發(fā)現(xiàn)裂紋或炭黑痕跡或表 面油漆顏色變化時，應引起足夠重視，必要情況下可立即停運，進行狀態(tài)量診斷

7、 分析。2.2紅外熱像檢測正常的干式變壓器，散熱性能良好，紅外熱像無明顯集中熱點。對于故障變 壓器，由于過電流作用導致局部溫度急劇上升，紅外熱像檢測圖譜將呈現(xiàn)明顯的 電流致熱型缺陷特征。按期開展紅外測溫工作，能迅速發(fā)現(xiàn)干式變壓器的過熱缺陷。而處于高溫、 大負荷情況下還應增加紅外熱像檢測次數(shù)，觀察接線頭、外殼等溫度分布是否出 現(xiàn)異常變化，特別是局部的溫度變化。2.3噪聲檢測如果在運行中干式變壓器噪聲變大（正常運行時噪聲水平約為60dB），有異 常雜音或振動等現(xiàn)象，有可能是變壓器的安裝或基礎出現(xiàn)松動，或是變壓器內(nèi)部 發(fā)生匝間短路產(chǎn)生的環(huán)流受繞組磁場影響而出現(xiàn)的振動現(xiàn)象。內(nèi)部匝間短路故障 發(fā)展速度相

8、對較快，視噪聲變化趨勢判斷是否為內(nèi)部缺陷，進行停電處理。2.4局部放電帶電檢測干式變壓器內(nèi)部的電磁件、絕緣件要圓整化，不能有任何尖角或毛刺。在高 電場強度作用下，電荷容量集中到尖角的地方，從而引起放電。環(huán)氧樹脂澆注絕 緣干式變壓器在真空澆注時，如工藝控制不好也會造成內(nèi)部有氣泡而產(chǎn)生局部放 電。局部放電是引起絕緣老化并導致?lián)舸┑闹饕?。短時間的放電不會造成整 個通道的介質(zhì)受損，而放電的電解作用使絕緣加速氧化，并腐蝕絕緣，從而降低 變壓器的壽命。其損壞程度，取決于放電性能和放電作用下絕緣的破壞機理。使用高頻局部放電檢測技術或暫態(tài)地電壓局放檢測，能有效發(fā)現(xiàn)干式變壓器 的局部放電缺陷，及時并有針對性

9、地進行檢修處理。2.5例行試驗按照狀態(tài)檢修試驗規(guī)程，定期對干式變壓器進行例行試驗。（1）測量直流電阻和電抗值如果干式變壓器繞組內(nèi)部出線接頭焊接不良、脫焊或內(nèi)部斷股及匝間短路， 會導致直流電阻和電抗值變化，若三相測量值不平衡或與歷史數(shù)據(jù)存在顯著性差 異，應進一步檢查診斷。（2）測量絕緣電阻絕緣老化過程較為緩慢，但嚴重時能夠明顯地體現(xiàn)在絕緣電阻的降低趨勢上。（3）測量接地導通可靠的接地能避免形成金屬閉合環(huán)路，也是保護變壓器的重要措施。運行中 應確保接地導通良好。（4）交流耐壓試驗交流耐壓試驗是一項破壞性試驗項目，建議采用出廠試驗值的80%以下。懷 疑變壓器常規(guī)數(shù)據(jù)異常時，通過耐壓試驗，能有效發(fā)現(xiàn)一些潛伏性絕緣缺陷，同 時考察變壓器的過電壓承受能力。3結束語目前已出現(xiàn)的絕大部分干式變壓器故障都是因為管理不善、檢修維護不足。 尤其是較大的事故，如跳閘、燒損等，很多情況下都有現(xiàn)象預警，卻未能受到重 視。避免此類事故的重復發(fā)生，首先要完善設備管理制度，規(guī)范設備外觀巡視檢 查、紅外熱像檢測、噪聲檢測、局部放電帶電檢測、例行試驗等維護工作，發(fā)現(xiàn) 問題及時分析判斷，禁止強行帶缺陷運行?？茖W的狀態(tài)檢測手段能夠保障變壓器正常運行，減少大型故障概率，降低經(jīng) 濟損失。參考文獻李建明，朱康.高壓電氣