电气试验在变压器故障检测中的应用

电气试验在变压器故障检测中的应用

唐静云

中国水利水电第五工程局 有限公司

摘要：随着电力系统的快速发展，变压器作为电力传输中不可或缺的设备，其稳定性和可靠性至关重要。变压器故障不仅影响电网的正常运行，还可能带来严重的经济损失。因此，通过有效的电气试验方法对变压器进行定期检测，及时发现并处理潜在故障，对于保障电力系统的安全运行具有重要意义。

关键词：电气试验、变压器、故障检测

引言

电气试验在变压器故障分析中的应用可以保证电力系统可靠运行。因此，本文主要探究电气试验在变压器故障检测中的应用。通过电气试验，可以对变压器内部潜在的风险及时进行检测和分析，对可能发生的故障进行提前预警，使电力系统的可靠性和安全性得到保障。

一、电气试验概述

电气试验是电力系统中对电气设备进行的一种检测手段，其目的在于评估设备的绝缘性能和运行状态，确保电力系统的安全稳定运行。这种试验包括但不限于绝缘电阻测试、接地电阻测试、变压器油质检测、以及变压器的直流电阻试验等。通过这些试验，可以及时发现设备潜在的缺陷和故障，从而采取相应的维护和修复措施，避免故障扩大化，减少经济损失。电气试验不仅对新设备在安装前进行，也是对在役设备定期进行的必要检测。随着技术的发展，电气试验方法不断更新，测试仪器也越来越先进，使得试验结果更加准确，为电力设备的健康管理提供了强有力的支持。

二、常见的变压器故障

2.1 绕组故障

变压器的绕组故障是电力系统中常见的问题之一，它们通常占据变压器故障总数的很大一部分。据电力行业统计，绕组故障约占所有变压器故障的40%左右。这些故障可能包括断线、短路、绝缘老化或损坏等，它们会严重影响变压器的正常运行和效率。绕组故障的一个主要原因是绝缘材料的劣化，这可能由长时间的电应力、热应力或化学因素引起。例如，绝缘电阻的下降通常是一个早期的警示信号，表明绕组可能正在逐步失去其绝缘性能。在某些情况下，如果绕组的绝缘电阻值低于10兆欧，就可能预示着潜在的故障风险。为了预防绕组故障，定期的电气试验是必不可少的。通过测量绕组的直流电阻，可以检测绕组的连续性和均匀性。此外，局部放电测试能够揭示绝缘缺陷，这些缺陷如果不被及时发现和修复，可能会导致绝缘击穿。在变压器的生命周期内，绕组的绝缘电阻应保持在100兆欧以上，以确保其长期稳定运行。因此，通过有效的监测和维护措施，如定期的绝缘电阻测试和局部放电检测，可以显著降低绕组故障的发生率。

2.2 铁芯故障

铁芯故障虽然在变压器故障中所占比例较小，但一旦发生，后果往往非常严重。据统计，铁芯故障约占变压器故障的5%至10%。这类故障可能由硅钢片的腐蚀、铁芯的局部过热、硅钢片间的绝缘损坏或机械应力等因素引起。铁芯故障的一个显著特征是噪音的增加，这是由于铁芯内部的磁滞和涡流损耗所导致的。当铁芯出现故障时，其损耗会显著增加，温度升高，甚至可能导致铁芯的局部熔化或烧毁。例如，如果铁芯的温升超过额定值的20%，就需要立即进行检修。为了预防铁芯故障，定期的电气试验和监测是必要的。通过铁芯接地电阻测试，可以检测铁芯的接地状况，确保其良好的电气连接。此外，铁损测试可以评估铁芯的损耗水平，如果铁损值超过设计标准的10%，就可能表明铁芯存在问题。

2.3 分接开关故障

分接开关故障是变压器中较为常见的问题，通常占变压器故障的10%至20%。这些故障多由接触不良、机械磨损、操作失误或环境因素导致，严重时可造成变压器无法正常调节电压，甚至引发安全事故。故障的具体表现包括但不限于接触电阻异常升高、分接位置不稳定、机械卡阻或操作机构损坏。例如，接触电阻的异常升高可能导致变压器局部过热，长期运行可能引发绝缘材料老化，增加故障风险。分接开关的机械磨损则可能导致操作不顺畅，甚至在分接过程中发生卡阻，影响变压器的正常运行。此外，操作失误，如未按规定程序操作分接开关，也可能导致开关损坏或设置错误。为了及时发现并处理分接开关故障，定期的电气试验和机械检查是必不可少的。通过接触电阻测试，可以检测分接开关的接触质量，确保其在规定范围内。

三、电气试验在变压器故障检测中的应用

3.1 油化检测技术

变压器油是确保变压器正常运行的关键因素之一，其质量直接影响变压器的绝缘性能和散热效率。油化检测技术是评估变压器油质量的重要手段，包括油质的物理和化学分析，如水分含量、酸值、闪点、击穿电压等指标。据电力行业统计，大约70%的变压器故障与油质问题有关。例如，水分含量过高会导致油的绝缘性能下降，增加故障风险；而酸值的升高则可能表明油质老化，需要更换或再生处理。油的击穿电压是衡量其绝缘强度的一个重要参数，正常情况下，新变压器油的击穿电压应在25kV以上，而当击穿电压低于15kV时，就应考虑油质劣化的问题。为了确保变压器油的良好状态，定期的油化检测是必不可少的。以下是一个变压器油化检测的示例表格（如表3-1所示），展示了不同检测项目的合格标准：

3.2 变压器直流电阻试验

变压器直流电阻试验是一种重要的电气试验方法，它能够检测变压器绕组的连续性和均匀性，从而评估其绝缘状态和机械完整性。通过测量绕组的直流电阻，可以发现绕组内部的断线、短路、接触不良或焊接缺陷等问题。根据电力行业的标准，变压器绕组的直流电阻值应在其额定值的±2%范围内。超出这个范围可能意味着绕组存在故障。例如，电阻值的异常升高可能指示绕组内部的连接问题或绝缘材料的劣化；而电阻值的降低则可能暗示绕组内部的短路。在进行直流电阻试验时，通常会使用高精度的直流电阻测试仪，以确保测量结果的准确性。试验应在变压器的冷态下进行，即变压器未通电且温度稳定时，以避免温度对电阻值的影响。通过定期进行直流电阻试验，可以及时发现变压器绕组的潜在问题，预防故障的发生。这种试验对于新安装的变压器尤为重要，因为它可以帮助确认绕组的制造质量。对于在役变压器，定期的直流电阻试验是维护计划的一部分，有助于确保变压器的长期稳定运行。

四、结语

在本文中，探讨了电气试验在变压器故障检测中的应用，重点分析了油化检测技术和直流电阻试验的重要性。这些试验不仅有助于及时发现变压器的潜在故障，而且对于预防故障、保障电网的稳定运行具有不可替代的作用。随着技术的进步和电力系统对可靠性要求的提高，持续优化和创新电气试验方法，将进一步提升变压器的维护效率和电网的整体安全性。

参考文献

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