電力變壓器故障分析與診斷（建筑電氣論文）

1 電力變壓器故障分析與診斷 摘要： 電力變壓器是電力系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備之一，它承擔(dān)著電壓變換，電能分配和傳輸，并提供電力服務(wù)。因此，變壓器的正常運(yùn)行是對電力系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保證，必須最大限度地防止和減少變壓器故障和事故的發(fā)生。但由于變壓器長期運(yùn)行，故障和事故總不可能完全避免，且引發(fā)故障和事故又出于眾多方面的原因。如外力的破壞和影響，不可抗拒的自然災(zāi)害，安裝、檢修、維護(hù)中存在的問題和制造過程中遺留的設(shè)備缺陷等事故隱患，特別是電力變壓器長期運(yùn)行后造成的絕緣老化、材質(zhì)劣化及預(yù)期壽命的影 響，已成為發(fā)生故障的主要因素。同時，部分工作人員業(yè)務(wù)素質(zhì)不高、技術(shù)水平不夠或違章作業(yè)等，都會造成事故或?qū)е率鹿实臄U(kuò)大，從而危及電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行 關(guān)鍵詞： 電力變壓器故障 電力系統(tǒng) 分析 診斷 第一章 變壓器故障 油浸電力變壓器的故障常被分為內(nèi)部故障和外部故障兩種。內(nèi)部故障為變壓器油箱內(nèi)發(fā)生的各種故障，其主要類型有：各相繞組之間發(fā)生的相問短路、繞組的線匝之間發(fā)生的匝問短路、繞組或引出線通過外殼發(fā)生的接地故障等。外部故障為變壓器油箱外部絕緣套管及其引出線上發(fā)生的各種故障，其主要類型有：絕緣套管閃絡(luò)或破 碎而發(fā)生的接地 2 由于變壓器故障涉及面較廣，具體類型的劃分方式較多，如從回路劃分主要有電路故障、磁路故障和油路故障。若從變壓器的主體結(jié)構(gòu)劃分，可分為繞組故障、鐵心故障、油質(zhì)故障和附件故障。同時習(xí)慣上對變壓器故障的類型一般是根據(jù)常見的故障易發(fā)區(qū)位劃分，如絕緣故障、鐵心故障、分接開關(guān)故障等。而對變壓器本身影響最嚴(yán)重、目前發(fā)生機(jī)率最高的又是變壓器出口短路故障，同時還存在變壓器滲漏故障、油流帶電故障、保護(hù)誤動故障等等。所有這些不同類型的故障，有的可能反映的是熱故障，有的可能反映的是電故障，有的可能既反映過熱故 障同時又存在放電故障，而變壓器滲漏故障在一般情況下可能不存在熱或電故障的特征。 因此，很難以某一范疇規(guī)范劃分變壓器故障的類型，本書采用了比較普遍和常見的變壓器短路故障、放電故障、絕緣故障、鐵心故障、分接開關(guān)故障、滲漏油氣故障、油流帶電故障、保護(hù)誤動故障等八個方面，按各自故障的成因、影響、判斷方法及應(yīng)采取的相應(yīng)技術(shù)措施等，分別進(jìn)行描述。 第一節(jié) 短路故障 變壓器短路故障主要指變壓器出口短路，以及內(nèi)部引線或繞組間對地短路、及相與相之間發(fā)生的短路而導(dǎo)致的故障。 變壓器正常運(yùn)行中由于受出口 短路故障的影響，遭受損壞的情況較為嚴(yán)重。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，近年來，一些地區(qū) 110kV 及以上電壓等級的變壓器遭受短路故障電流沖擊直接導(dǎo)致?lián)p壞的事故，約占全部事故的 50以上，與前幾年統(tǒng)計相比呈大幅度上升的趨勢。這類故 3 障的案例很多，特別是變壓器低壓出口短路時形成的故障一般要更換繞組，嚴(yán)重時可能要更換全部繞組，從而造成十分嚴(yán)重的后果和損失，因此，尤應(yīng)引起足夠的重視。 出口短路對變壓器的影響，主要包括以下兩個方面。 1短路電流引起絕緣過熱故障 變壓器突發(fā)短路時，其高、低壓繞組可能同時通過為額 定值數(shù)十倍的短路電流，它將產(chǎn)生很大的熱量，使變壓器嚴(yán)重發(fā)熱。當(dāng)變壓器承受短路電流的能力不夠，熱穩(wěn)定性差，會使變壓器絕緣材料嚴(yán)重受損，而形成變壓器擊穿及損毀事故。 變壓器發(fā)生出口短路時，短路電流的絕對值表達(dá)式為 （ 1-1） 式中 (n)短路類型的角標(biāo)； 比例系數(shù)，其值與短路類型有關(guān)； 所求短路類型的正序電流絕對值。 不同類型短路的正序電流絕對值表達(dá)式為 （ 1-2） 式中 E故障前相電壓 Xl等值正序阻抗 附加阻抗。 變壓器的出口短路主要包括：三相短路、兩相短路、單相接地短路和兩相接地短路等幾種類型。據(jù)資料統(tǒng)計表明，在中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中，單相接地短路約占全部短路故障的 65，兩相短路約占 10 4 15，兩相接地短路約占 15一 20，三相短路約占 5，其中以三相短路時的短路電流值最大，國標(biāo) GBl0945-85 中就是以三相短路電流為依據(jù)的。 忽略系統(tǒng)阻抗對短路電流的影響，則三相短路表達(dá)式為 （ 1-3） 式中 5； I三相短路電流； U變壓器接人 系統(tǒng)的額定電壓 Zt變壓器短路阻抗； IN變壓器額定電流； UN變壓器短路電壓百分?jǐn)?shù)。 對 220kV 三繞組變壓罪而言，高壓對中、低壓的短路阻抗一般在10一 30之間，中壓對低壓的短路阻抗一般在 10以下，因此變壓器發(fā)生短路故障時，強(qiáng)大的短路電流致使變壓器絕緣材料受熱損壞。 2短路電動力引起繞組變形故障 變壓器受短路沖擊時，如果短路電流小，繼電保護(hù)正確動作，繞組變形將是輕微的；如果短路電流大，繼電保護(hù)延時動作甚至拒動，變形將會很嚴(yán)重，甚至造成繞組損壞。 對于輕微的變形，如果不及時檢修，恢復(fù)墊塊位置，緊固繞組的壓釘及鐵軛的拉板、拉桿，加強(qiáng)引線的夾緊力，在多次短路沖擊后，由于累積效應(yīng)也會使變壓器損壞。因此診斷繞組變形程度、制訂合理的變壓器檢修周期是提高變壓器抗短路能力的一項重要措施。 5 繞組受力狀態(tài)如圖 11、圖 12 所示。由于繞組中漏磁中。的存在，載流導(dǎo)線在漏磁作用下受到電動力的作用，特別是在繞組突然短路時，電動力最嚴(yán)重。漏磁通?？煞纸鉃榭v軸分量月和橫軸分量月，?？v軸磁場月使繞組產(chǎn)生輻向力，而橫軸磁場月 使繞組受軸向力。軸向力使整個繞組受到張力 P1，在 導(dǎo)線中產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。而內(nèi)繞組受到壓縮力 P2，導(dǎo)線受到擠壓應(yīng)力。 圖 11 變壓器繞組漏磁及受力示意圖 圖 l2 變壓器繞組受力分析圖 軸向力的產(chǎn)生分為兩部分，一部分是由于繞組端部漏磁彎曲部分的輻向分量與載流導(dǎo)體作用而產(chǎn)生。它 使內(nèi)、外繞組都受壓力：由于繞組端部磁場 B最大因而壓力也最大，但中部幾乎為零，繞組的另一端力的方向改變。軸向力的另一部分是由于內(nèi)外安匝不平衡所產(chǎn)生的輻向漏磁與載流導(dǎo)體作用而產(chǎn)生，該力使內(nèi)繞組受壓，外繞組受拉；安匝不平衡越大，該軸向力也越大。 因此，變壓器繞組在出口短路時，將承受很大的軸向和輻向電動 6 力。軸向電動力使繞組向中間壓縮，這種由電動力產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力，可能影響繞組匝間絕緣，對繞組的匝間絕緣造成損傷；而輻向電動力使繞組向外擴(kuò)張，可能失去穩(wěn)定性，造成相間絕緣損壞。電動力過大，嚴(yán)重時可能造成繞組扭曲變 形或?qū)Ь€斷裂。 對于由變壓器出口短路電動力造成的影響，判斷主變壓器繞組是否變形，過去只采取吊罩檢查的方法，目前一些單位采用繞組變形測試儀進(jìn)行分析判斷，取得了一些現(xiàn)場經(jīng)驗，如有些地區(qū)選用 TDT1型變壓器繞組變形測試儀進(jìn)行現(xiàn)場測試檢查，通過對主變壓器的高、中、低壓三相的九個繞組分別施加 l0kHz 至 lkHz 高頻脈沖，由計算機(jī)記錄脈沖波形曲線并儲存。通過彩色噴墨打印，將波形繪制出圖，顯示正常波形與故障后波形變化的對比和分析，試驗人員根據(jù)該儀器特有的頻率和波形，能比較科學(xué)地準(zhǔn)確判斷主變壓器繞組變形情況。 對于變壓器的熱穩(wěn)定及動穩(wěn)定，在給定的條件下，仍以設(shè)計計算值為檢驗的依據(jù)，但計算值與實際值究竟有無誤差，尚缺少研究與分析，一般情況下是以設(shè)計值大于變壓器實際承受能力為準(zhǔn)的。目前逐步開展的變壓器突發(fā)短路試驗，將為檢驗設(shè)計、工藝水平提供重要的依據(jù)。變壓器低壓側(cè)發(fā)生短路時，所承受的短路電流最大，而低壓繞組的結(jié)構(gòu)一般采用圓筒式或螺旋式多股導(dǎo)線并繞，為了提高繞組的動穩(wěn)定能力，繞組內(nèi)多采用絕緣紙筒支撐，但有些廠家僅考慮變壓器的散熱能力，對于其動穩(wěn)定，則只要計算值能夠滿足要求，便將支撐取消，于是當(dāng)變壓器遭受出口短路時 ，由于動穩(wěn)定能力不足，而使繞組變形甚至損壞。 7 3繞組變形的特點(diǎn) 通過檢查發(fā)生故障或事故的變壓器進(jìn)行和事后分析，發(fā)現(xiàn)電力變壓器繞組變形是誘發(fā)多種故障和事故的直接原因。一旦變壓器繞組已嚴(yán)重變形而未被診斷出來仍繼續(xù)運(yùn)行，則極有可能導(dǎo)致事故的發(fā)生，輕者造成停電，重者將可能燒毀變壓器。致使繞組變形的原因，主要是繞組機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足、繞制工藝粗糙、承受正常容許的短路電流沖擊能力和外部機(jī)械沖擊能力差。因此變壓器繞組變形主要是受到內(nèi)部電動力和外部機(jī)械力的影響，而電動力的影響最為突出，如變壓器出口短路形成的 短路沖擊電流及產(chǎn)生的電動力將使繞組扭曲、變形甚至崩潰。 (1)受電動力影響的變形。 1)高壓繞組處于外層，受軸向拉伸應(yīng)力和輻向擴(kuò)張應(yīng)力，使繞組端部壓釘松動、墊塊飛出，嚴(yán)重時，鐵軛夾件、拉板、緊固鋼帶都會彎曲變形，繞組松弛后使其高度增加。 2)中、低壓繞組的位置處于內(nèi)柱或中間時，常受到軸向和輻向壓縮力的影響，使繞組端部緊固壓釘松動，墊塊位移；匝間墊塊位移，撐條傾斜，線餅在輻向上呈多邊形扭曲。若變形較輕，如 35kv 線餅外圓無變形，而內(nèi)圓周有扭曲，在輻向上向內(nèi)突出，在繞組內(nèi)襯是軟紙筒時這種 變形特別明顯。如果變壓器受短路沖擊時，繼電保護(hù)延時動作超過 2s，變形更加嚴(yán)重，線餅會有較大面積的內(nèi)凹、上翹現(xiàn)象。測量整個繞組時往往高度降低，如果變壓器繼續(xù)投運(yùn)，變壓器箱體振動將明顯增大。 8 3)繞組分接區(qū)、糾接區(qū)線餅變形。這是由于分接區(qū)和糾接區(qū) (一般在繞組首端 )安匝不平衡，產(chǎn)生橫向漏磁場，使短路時線餅受到的電動力痹積常區(qū)要大得多，所以易產(chǎn)生變形和損壞。特別是分接區(qū)線餅，受到有載分接開關(guān)造成的分接段短路故障時，繞組會變形成波浪狀，而影響絕緣和油道的通暢。 4)繞組引線位移扭曲。這是變壓器出口短路 故障后常發(fā)生的情況，由于受電動力的影響，破壞了繞組引線布置的絕緣距離。如引線離箱壁距離太近，會造成放電，引線間距離太近，因摩擦而使絕緣受損，會形成潛伏性故障，并可能發(fā)展成短路事故。 (2)受機(jī)械力影響的變形。 變壓器繞組整體位移變形。這種變形主要是在運(yùn)輸途中，受到運(yùn)輸車輛的急剎車或運(yùn)輸船舶撞擊晃動所 致。據(jù)有關(guān)報道，變壓器器身受到大于 3g(g 為重力加速度 )重力加速的沖擊，將可能使線圈整體在輻向上向一個方向明顯位移。 4技術(shù)改進(jìn)和降低短路事故的措施 基于上述，為防止繞組變形， 提高機(jī)械強(qiáng)度，降低短路事故率，些制造廠家和電力用戶提出并采取了如下技術(shù)改進(jìn)措施及減少短路事故的措施。 (1)技術(shù)改進(jìn)措施。 1)電磁計算方面。在保證性能指標(biāo)、溫升限值的前提下，綜合考慮短路時的動態(tài)過程。從保證繞組穩(wěn)定性出發(fā)，合理選擇撐條數(shù)、導(dǎo)線寬厚比及導(dǎo)線許用應(yīng)力的控制值，在進(jìn)行安匝平衡排列時根據(jù)額定 9 分接和各級限分接情況整體優(yōu)化，盡量減小不平衡安匝?？紤]到作用在內(nèi)繞組上的軸向內(nèi)力約為外繞組的兩倍，因此盡可能使作用在內(nèi)繞組上的軸向外力方向與軸向力的方向相反。 2)繞組結(jié)構(gòu)方面。繞組是產(chǎn)生電動力又直 接承受電動力的結(jié)構(gòu)部件，要保證繞組在短路時的穩(wěn)定性，就要針對其受力情況，使繞組在各個方向有牢固的支撐。具體做法如在內(nèi)繞組內(nèi)側(cè)設(shè)置硬絕緣筒，繞組外側(cè)設(shè)置外撐條，并保證外撐條可靠地壓在線段上。對單螺旋低壓繞組首末端均端平一匝以減少端部漏磁場畸變。對等效軸向電流大的低壓和調(diào)壓繞組，針對其相應(yīng)的電動力，采取特殊措施固定繞組出頭，并在出頭位置和換位處采用適形的墊塊，以保證繞組穩(wěn)定性。 3)器身結(jié)構(gòu)方面。器身絕緣是電動力傳遞的中介，要保證在電動力作用下，各方向均有牢固的支撐和減小相關(guān)部件受力時的壓強(qiáng)。在設(shè)計時采 用整體相套裝結(jié)構(gòu)，內(nèi)繞組硬絕緣筒與鐵心柱間用撐板撐緊以保證內(nèi)繞組上承受的壓應(yīng)力均勻傳遞到鐵心柱上；合理布置壓釘位置和選擇壓釘數(shù)量，并設(shè)計副壓板，以減小壓釘作用到絕緣壓板上的壓強(qiáng)和壓板的剪切應(yīng)力。 4)鐵心結(jié)構(gòu)方面。軸向電動力最終作用在鐵心框架結(jié)構(gòu)上。如果鐵心固定框架出現(xiàn)局部結(jié)構(gòu)失穩(wěn)和變形，將導(dǎo)致繞組失穩(wěn)而變形損壞。因此，設(shè)計鐵心各部分結(jié)構(gòu)件時，強(qiáng)度要留有充分的裕度，各部件間盡量采用無間隙配合和互鎖結(jié)構(gòu)，使變壓器器身成為 個堅固的整體。 5)工藝控制和工藝手段。對一些關(guān)鍵工序，如墊塊預(yù)處理、 繞組 10 繞制、繞組壓裝、相套裝、器身裝配時預(yù)壓力控制等方面，進(jìn)行嚴(yán)格的工藝控制，以保證設(shè)計要求。 按上述措施構(gòu)思設(shè)計生產(chǎn)的一臺 31 5MVA、 ll0kV 雙繞組有載調(diào)壓電力變壓器，在國家變壓器質(zhì)檢中心強(qiáng)電流試驗室一次通過短路試驗，試驗前后最大的電抗差僅 0 3，取得了顯著的效果。 (2)減少短路事故的措施。 1)優(yōu)化選型要求。選型應(yīng)選用能順利通過短路試驗的變壓器并合理確定變壓器的容量，合理選擇變壓器的短路阻抗。 2)優(yōu)化運(yùn)行條件。要提高電力線路的絕緣水平，特別是提高變壓器出線一定距 離的絕緣水平，同時提高線路安全走廊和安全距離要求的標(biāo)準(zhǔn)，降低近區(qū)故障影響和危害，包括重視電纜的安裝檢修質(zhì)量 (因電纜頭爆炸大多相當(dāng)于母線短路 )；對重要變電站的中、低壓母線，考慮全封閉，以防小動物侵害；提高對開關(guān)質(zhì)量的要求，防止發(fā)生拒分等。 3)優(yōu)化運(yùn)行方式。確定運(yùn)行方式要核算短路電流，并限制短路電流的危害。如采取裝備用電源自投裝置后開環(huán)運(yùn)行，以減少短路時的電流和簡化保護(hù)配置；對故障率高的非重要出線，可考慮退出重合閘保護(hù)；提高速切保護(hù)性能，壓縮保護(hù)時間； 220kV 及以上電壓等級的變壓器盡量不直接帶 l0kV 的地區(qū)電力負(fù)荷等。 4)提高運(yùn)行管理水平。首先要防止誤操作造成的短路沖擊；要加強(qiáng)變壓器的適時監(jiān)測和檢修，及時發(fā)現(xiàn)變壓器的變形強(qiáng)度，保證變壓器的安全運(yùn)行。 11 第二節(jié) 放電故障 根據(jù)放電的能量密度的大小，變壓器的放電故障常分為局部放電、火花放電和高能量放電三種類型。 一、放電故障對變壓器絕緣的影響 放電對絕緣有兩種破壞作用：一種是由于放電質(zhì)點(diǎn)直接轟擊絕緣，使局部絕緣受到破壞并逐步擴(kuò)大，使絕緣擊穿。另一種是放電產(chǎn)生的熱、臭氧、氧化氮等活性氣體的化學(xué)作 用，使局部絕緣受到腐蝕，介質(zhì)損耗增大，最后導(dǎo)致熱擊穿。 (1)絕緣材料電老化是放電故障的主要形式。 1)局部放電引起絕緣材料中化學(xué)鍵的分離、裂解和分子結(jié)構(gòu)的破壞。 2)放電點(diǎn)熱效應(yīng)引起絕緣的熱裂解或促進(jìn)氧化裂解，增大了介質(zhì)的電導(dǎo)和損耗產(chǎn)生惡性循環(huán)，加速老化過程。 3)放電過程生成的臭氧、氮氧化物遇到水分生成硝酸化學(xué)反應(yīng)腐蝕絕緣體，導(dǎo)致絕緣性能劣化。 4)放電過程的高能輻射，使絕緣材料變脆。 5)放電時產(chǎn)生的高壓氣體引起絕緣體開裂，并形成新的放電點(diǎn)， (2)固體絕緣的電老化。固體絕緣的電老化的形成和發(fā)展是樹枝狀，在電場集中處產(chǎn)生放電，引發(fā)樹枝狀放電痕跡，并逐步發(fā)展導(dǎo)致絕緣擊穿。 (3)液體浸漬絕緣的電老化。如局部放電一般先發(fā)生在固體或油內(nèi)的小氣泡中，而放電過程又使油分解產(chǎn)生氣體并被油部分吸收，如產(chǎn) 12 氣速率高，氣泡將擴(kuò)大、增多，使放電增強(qiáng)，同時放電產(chǎn)生的 X蠟沉積在固體絕緣上使散熱困難、放電增強(qiáng)、出現(xiàn)過熱，促使固體絕緣損壞。 二、放電故障的類型與特征 1變壓器局部放電故障 在電壓的作用下，絕緣結(jié)構(gòu)內(nèi)部的氣隙、油膜或?qū)w的邊緣發(fā)生非貫穿性的 放電現(xiàn)稱為局部放電。 局部放電剛開始時是一種低能量的放電，變壓器內(nèi)部出現(xiàn)這種放電時，情況比較復(fù)雜，根據(jù)絕緣介質(zhì)的不同，可將局部放電分為氣泡局部放電和油中局部放電；根據(jù)絕緣部位來分，有固體絕緣中空穴、電極尖端、油角間隙、油與絕緣紙板中的油隙和油中沿固體絕緣表面等處的局部放電。 (1)局部放電的原因。 1)當(dāng)油中存在氣泡或固體絕緣材料中存在空穴或空腔，由于氣體的介電常數(shù)小，在交流電壓下所承受的場強(qiáng)高，但其耐壓強(qiáng)度卻低于油和紙絕緣材料，在氣隙中容易首先引起放電。 2)外界環(huán)境條件的影響 。如油處理不徹底下降使油中析出氣泡等，都會引起放電。 3)由尋：制造質(zhì)量不良。如某些部位有尖角高而出現(xiàn)放電。帶進(jìn)氣泡、雜物和水分，或因外界氣溫漆瘤等，它們承受的電場強(qiáng)度較 4)金屬部件或?qū)щ婓w之間接觸不良而引起的放電。局部放電的能量密度雖不大，但若進(jìn)一步發(fā)展將會形成放電的惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致 13 設(shè)備的擊穿或損壞，而引起嚴(yán)重的事故。 (2)放電產(chǎn)生氣體的特征。放電產(chǎn)生的氣體，由于放電能量不同而有所不同。如放電能量密度在 10-9C 以下時，一般總烴不高，主要成分是氫氣，其次是甲烷，氫氣占?xì)錈N總量 的曰 80一 90；當(dāng)放電能量密度為 10 -8 10 -7C時，則氫氣相應(yīng)降低，而出現(xiàn)乙炔，但乙炔這時在總烴中所占的比例常不到 2，這是局部放電區(qū)別于其他放電現(xiàn)象的主要標(biāo)志。 隨著變壓器故障診斷技術(shù)的發(fā)展，人們越來越認(rèn)識到，局部放電是變壓器諸多有機(jī)絕緣材料故障和事故的根源，因而該技術(shù)得到了迅速發(fā)展，出現(xiàn)了多種測量方法和試驗裝置，亦有離線測量的。 (3)測量局部放電的方法。 1)電測法。利用示波器、局部放電儀或無線電干擾儀，查找放電的波形或無線電干擾程度。電測法的靈敏度較高，測到的是視在 放電量，分辨率可達(dá)幾皮庫。 2)超聲測法。利用檢測放電中出現(xiàn)的超聲波，并將聲波變換為電信號，錄在磁帶上進(jìn)行分析。超聲測法的靈敏度較低，大約幾千皮庫，它的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾性能好，且可 “定位 ”。有的利用電信號和聲信號的傳遞時間差異，可以估計探測點(diǎn)到放電點(diǎn)的距離。 3)化學(xué)測法。檢測溶解油內(nèi)各種氣體的含量及增減變化規(guī)律。此法在運(yùn)行監(jiān)測上十分適用，簡稱 “色譜分析 ”。化學(xué)測法對局部過熱或電弧放電很靈敏，但對局部放電靈敏度不高。而且重要的是觀察其趨勢，例如幾天測一次，就可發(fā)現(xiàn)油中含氣的組成、比例以及數(shù)量的變 14 化，從而判定有無局部放電或局部過熱。 2變壓器火花放電故障 發(fā)生火花放電時放電能量密度大于 106C 的數(shù)量級。 (1)懸浮電位引起火花放電。高壓電力設(shè)備中某金屬部件，由于結(jié)構(gòu)上原因，或運(yùn)輸過程和運(yùn)行中造成 接觸不良而斷開，處于高壓與低壓電極間并按其阻抗形成分壓，而在這一金屬部件上產(chǎn)生的對地電位稱為懸浮電位。具有懸浮電位的物體附近的場強(qiáng)較集中，往往會逐漸燒壞周圍固體介質(zhì)或使之炭化，也會使絕緣油在懸浮電位作用下分解出大量特征氣體，從而使絕緣油色譜分析結(jié)果超標(biāo)。懸浮放電可能發(fā)生于變壓 器內(nèi)處于高電位的金屬部件，如調(diào)壓繞組，當(dāng)有載分接開關(guān)轉(zhuǎn)換極性時的短暫電位懸浮；套管均壓球和無載分接開關(guān)撥釵等電位懸浮。處于地電位的部件，如硅鋼片磁屏蔽和各種緊固用金屬螺栓等，與地的連接松動脫落，導(dǎo)致懸浮電位放電。變壓器高壓套管端部接觸不良，也會形成懸浮電位而引起火花放電。 (2)油中雜質(zhì)引起火花放電。變壓器發(fā)生火花放電故障的主要原因是油中雜質(zhì)的影響。雜質(zhì)由水分、纖維質(zhì) (主要是受潮的纖維 )等構(gòu)成。水的介電常數(shù) e 約為變壓器油的 40 倍，在電場中，雜質(zhì)首先極化，被吸引向電場強(qiáng)度最強(qiáng)的地方，即電極附近，并按電 力線方向排列。于是在電極附近形成了雜質(zhì) “小橋 ”，如圖 13 所示。如果極間距離大、雜質(zhì)少，只能形成斷續(xù) “小橋 ”，如圖 13(a)所示。 “小橋 ”的導(dǎo)電率和介電常數(shù)都比變壓器油大，從電磁場原理得知，由于 “小橋 ”的存在，會畸變油中的電場。因為纖維的介電常數(shù)大，使纖維端部油中的 15 電場加強(qiáng)，于是放電首先從這部分油中開始發(fā)生和發(fā)展，油在高場強(qiáng)下游離而分解出氣體，使氣泡增大，游離又增強(qiáng)。而后逐漸發(fā)展，使整個油間隙在氣體通道中發(fā)生火花放電，所以，火花放電可能在較低的電壓下發(fā)生。 （ a） （ b） 圖 13 在工頻電壓作用下雜質(zhì)在電極間形成導(dǎo)電 “小橋 ”的示意圖 a)雜質(zhì)少、極間距離大； (b)雜質(zhì)多、極間距離小 如果極間距離不大，雜質(zhì)又足夠多，則 “小橋 ”可能連通兩個電極，如圖 13(b)，這時，由于 “小橋 ”的電導(dǎo)較大，沿 “小橋 ”流過很大電流 (電流 大小視電源容量而定 )，使 “小橋 ”強(qiáng)烈發(fā)熱 ”， “小橋 ”中的水分和附近的油沸騰汽化，造成一個氣體通道 “氣泡橋 ”而發(fā)生火花放電。如果纖維不受潮，則因 “小橋 ”的電導(dǎo)很小，對于油的火花放電電壓的影響也較??；反之，則影響較大。因此雜質(zhì)引起變壓器油發(fā)生火花放電，與 “小橋 ”的加熱過程相聯(lián)系。當(dāng)沖擊電壓作用或電場極不均勻時，雜質(zhì)不易形成 “小橋 ”，它的作用只限于畸變電場，其火花放電過程，主要決定于外加電壓的大小。 (3)火花放電的影響。一般來說，火花放電不致很快引起絕緣擊穿，主要反映在油色普分析異常、局部放電量增加 或輕瓦斯動作，比較容易被發(fā)現(xiàn)和處理，但對其發(fā)展程度應(yīng)引起足夠的認(rèn)識和注意。 3變壓器電弧放電故障 16 電弧放電是高能量放電，常以繞組匝層間絕緣擊穿為多見，其次為引線斷裂或?qū)Φ亻W絡(luò)和分接開關(guān)飛弧等故障。 (1)電弧放電的影響。電弧放電故障由于放電能量密度大，產(chǎn)氣急劇，常以電子崩形 e 沖擊電介質(zhì)，使絕緣紙穿孔、燒焦或炭化，使金屬材料變形或熔化燒毀，嚴(yán)重時會造成 I 備燒損，甚至發(fā)生爆炸事故，這種事故一般事先難以預(yù)測，也無明顯預(yù)兆，常以突發(fā)的形式暴露出來。 (2)電弧放電的氣體特征。出現(xiàn)電弧放電故障后，氣 體繼電器中的 H2 和 C2H2 等組分常高達(dá)幾千 UL/L，變壓器油亦炭化而變黑。油中特征氣體的主要成分是 H2 和 C2H2，其次 C2H6 和 CH4。當(dāng)放電故障涉及到固體絕緣時，除了上述氣體外，還會產(chǎn)生 CO 和 CO2。 綜上所述，三種放電的形式既有區(qū)別又有一定的聯(lián)系，區(qū)別是指放電能級和產(chǎn)氣組分，聯(lián)系是指局部放電是其他兩種放電的前兆，而后者又是前者發(fā)展后的一種必然結(jié)果。由于變壓器內(nèi)出現(xiàn)的故障，常處于逐步發(fā)展的狀態(tài)，同時大多不是單一類型的故障，往往是 種類型伴隨著另一種類型，或幾種類型同時出現(xiàn)，因此，更需要認(rèn)真分析，具體對 待。 第三節(jié) 絕緣故障 目前應(yīng)用最廣泛的電力變壓器是油浸變壓器和干式樹脂變壓器兩種，電力變壓器的絕緣即是變壓器絕緣材料組成的絕緣系統(tǒng)，它是變壓器正常工作和運(yùn)行的基本條件，變壓器的使用壽命是由絕緣材料(即油紙或樹脂等 )的壽命所決定的。實踐證明，大多變壓器的損壞和 17 故障都是因絕緣系統(tǒng)的損壞而造成。據(jù)統(tǒng)計，因各種類型的絕緣故障形成的事故約占全部變壓器事故的 85以上。對正常運(yùn)行及注意進(jìn)行維修管理的變壓器，其絕緣材料具有很長的使用壽命。國外根據(jù)理論計算及實驗研究表明，當(dāng)小型油浸配電變壓器的實際溫度持續(xù)在95 時，理論壽命將可達(dá) 400 年。設(shè)計和現(xiàn)場運(yùn)行的經(jīng)驗說明，維護(hù)得好的變壓器，實際壽命能達(dá)到 50 70 年：而按制造廠的設(shè)計要求和技術(shù)指標(biāo)，一般把變壓器的預(yù)期壽命定為 20 一 40 年。因此，保護(hù)變壓器的正常運(yùn)行和加強(qiáng)對絕緣系統(tǒng)的合理維護(hù)，很大程度上可以保證變壓器具有相對較長的使用壽命，而預(yù)防性和預(yù)知性維護(hù)是提高變壓器使用壽命和提高供電可靠性的關(guān)鍵。 油浸變壓器中，主要的絕緣材料是絕緣油及固體絕緣材料絕緣紙、紙板和木塊等 c 所謂變壓器絕緣的老化，就是這些材料受環(huán)境因素的影響發(fā)生分解，降低或喪失了絕緣強(qiáng)度。 1固體紙絕緣故障 固體紙絕緣是油浸變壓器絕緣的主要部分之一，包括：絕緣紙、絕緣板、絕緣墊、絕緣卷、絕緣綁扎帶等，其主要成分是纖維素，化學(xué)表達(dá)式為 (C6H10O6)n，式中 n為聚合度。一般新紙的聚合度為 1300左右，當(dāng)下降至 250 左右，其機(jī)械強(qiáng)度已下降了一半以上，極度老化致使壽命終止的聚合度為 150 200。絕緣紙老化后，其聚合度和抗張強(qiáng)度將逐漸降低，并生成水、 CO、 CO2，其次還有糠醛 (呋喃甲醛 )。這些老化產(chǎn)物大都對電氣設(shè)備有害，會使絕緣紙的擊穿電壓和體積電阻率降低、介損增大、抗拉強(qiáng)度下降，甚致腐蝕設(shè)備 中的金屬材料。 18 固體絕緣具有不可逆轉(zhuǎn)的老化特性，其機(jī)械和電氣強(qiáng)度的老化降低都是不能恢復(fù)的。變壓器的壽命主要取決于絕緣材料的壽命，因此油浸變壓器固體絕緣材料，應(yīng)既具有良好的電絕緣性能和機(jī)械特性，而且長年累月的運(yùn)行后，其性能下降較慢，即老化特性好。 (1)紙纖維材料的性能。絕緣紙纖維材料是油浸變壓器中最主要的絕緣組件材料，紙纖維是植物的基本固體組織成分，組成物質(zhì)分子的原子中有帶正電的原子核和圍繞原子核運(yùn)行的帶負(fù)電的電子，與金屬導(dǎo)體不同的是絕緣材料中幾乎沒有自由電子，絕緣體中極小的電導(dǎo)電流主要來自離子電導(dǎo)。 纖維素由碳、氫和氧組成，這樣由于纖維素分子結(jié)構(gòu)中存在氫氧根，便存在形成水的潛在可能，使紙纖維有含水的特性。此外，這些氫氧根可認(rèn)為是被各種極性分子 (如酸和水 )包圍著的中心，它們以氫鍵相結(jié)合，使得纖維易受破壞：同時纖維中往往含有一定比例 (約 7左右 )的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)中包括一定量的水分，因纖維呈膠體性質(zhì)，使這些水分尚不能完全除去。這樣也就影響了紙纖維的性能。 極性的纖維不但易于吸潮（水分使強(qiáng)極性介質(zhì)），而且當(dāng)紙纖維吸水時，使氫氧根之間的相互作用力變?nèi)酰诶w維結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的條件下機(jī)械強(qiáng)度急劇變壞，因此，紙絕緣部件 一般要經(jīng)過干燥或真空子燥處理和浸油或絕緣漆后才能使用，浸漆的目的是使纖維保持潤濕保證其有較高的絕緣和化學(xué)穩(wěn)定性及具有較高的機(jī)械強(qiáng)度。同時，紙被漆密封后，可減少紙對水分的吸收，阻止材料氧化，還町填充空隙，以減小可能影響絕緣性能、造成局部放電和電擊穿的氣泡。但也有的 19 認(rèn)為浸漆后再浸油，可能有些漆會慢慢溶人油內(nèi)，影響油的性能，對這類油漆的應(yīng)用應(yīng)充分子以注意。 當(dāng)然，不同成分纖維材料的性質(zhì)及相同成分纖維材料的不同品質(zhì)，其影響大小及性能也不同，如棉花中纖維成分最高，大麻中纖維最結(jié)實，某些進(jìn)口絕緣紙板由于其處理加工 好，使性能明顯優(yōu)于國產(chǎn)某些材質(zhì)的紙板等。變壓器大多絕緣材料都是用各種型式的紙 (如紙帶、紙板、紙的壓力成型件等 )作絕緣的。因此在變壓器制造和檢修中選擇好纖原料的絕緣紙材料是非常重要的。纖維紙的特殊優(yōu)點(diǎn)是實用性強(qiáng)、價格低、使用加工方便，在溫度不高時成型和處理簡單靈活，且重量輕，強(qiáng)度適中，易吸收浸漬材料 (如絕緣漆、變壓器油等 )。 (2)紙絕緣材料的機(jī)械強(qiáng)度。油浸變壓器選擇紙絕緣材料最重要的因素除紙的纖維成分、密度、滲透性和均勻性以外，還包括機(jī)械強(qiáng)度的要求，包括耐張強(qiáng)度、沖壓強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和堅韌性： 1)耐張強(qiáng)度：要求紙纖維受到拉伸負(fù)荷時，具有能耐受而不被拉斷的最大應(yīng)力 2)沖壓強(qiáng)度：要求紙纖維具有耐受壓力而不被折斷的能力的量度。 3)撕裂強(qiáng)度：要求紙纖維發(fā)生撕裂所需的力符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。 4)堅韌性：是紙折疊或紙板彎曲時的強(qiáng)度能滿足相應(yīng)要求。 判斷固體絕緣性能可以設(shè)法取樣測量紙或紙板的聚合度，或利用高效液相色譜分析技測量油中糠醛含量，以便于分析變壓器內(nèi)部存在故障時，是否涉及固體絕緣或是否存在引起線圈絕緣局部老化的低溫過熱，或判斷固體絕緣的老化程度。對紙纖維絕緣材料在運(yùn) 行及維護(hù) 20 中，應(yīng)注意控制變壓器額定負(fù)荷，要求運(yùn)行環(huán)境空氣流通、散熱條件好，防止變壓器溫升超標(biāo)和箱體缺油。還要防止油質(zhì)污染、劣化等造成纖維的加速老化，而損害變壓器的絕緣性能、使用壽命和安全運(yùn)行。 (3)紙纖維材料的劣化。主要包括三個方面： 1)纖維脆裂。當(dāng)過度受熱使水分從纖維材料中脫離，更會加速纖維材料脆化。由于紙材脆化剝落，在機(jī)械振動、電動應(yīng)力、操作波等沖擊力的影響下可能產(chǎn)生絕緣故障而形成電氣事故。 2)纖維材料機(jī)械強(qiáng)度下降。纖維材料的機(jī)械強(qiáng)度隨受熱時間的延長而下降，當(dāng)變壓器發(fā)熱造成絕 緣材料水分再次排出時，絕緣電阻的數(shù)值可能會變高，但其機(jī)械強(qiáng)度將會大大下降，絕緣紙材將不能抵御短路電流或沖擊負(fù)荷等機(jī)械力的影響。 3)纖維材料本身的收縮。纖維材料在脆化后收縮，使夾緊力降低，可能造成收縮移動，使變壓器繞組在電磁振動或沖擊電壓下移位摩擦而損傷絕緣。 2液體油絕緣故障 液體絕緣的油浸變壓器是 1887 年由美國科學(xué)家湯姆遜發(fā)明的，1892 年被美國通用電氣公司等推廣應(yīng)用于電力變壓器，這里所指的液體絕緣即是變壓器油絕緣。油浸變壓器的特點(diǎn)： 大大提高了電氣絕緣強(qiáng)度，縮短了絕緣距離，減小了設(shè) 備的體積； 大大提高了變壓器的有效熱傳遞和散熱效果，提高了導(dǎo)線中允許的電流密度，減輕了設(shè)備重量，它是將運(yùn)行變壓器器身的熱量通過變壓器油的熱循環(huán)，傳遞到變壓器外殼和散熱器進(jìn)行散熱，從而提高了有效的冷卻降溫水 21 平； 由于油浸密封而降低了變壓器內(nèi)部某些零部件和組件的氧化程度，延長了使用壽命。 (1)變壓器油的性能。運(yùn)行中的變壓器油除必須具有穩(wěn)定優(yōu)良的絕緣性能和導(dǎo)熱性能 以外，需具有的性質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)如表 11 所示。 其中絕緣強(qiáng)度 tg8、粘度、凝點(diǎn)和酸價等是絕緣油的主要性質(zhì)指標(biāo)。 從石油中提煉制取的絕緣油是各種烴、樹脂、酸和其他雜質(zhì)的混合物，其性質(zhì)不都是穩(wěn)定的，在溫度、電場及光合作用等影響下會不斷地氧化。正常情況下絕緣油的氧化過程進(jìn)行得很緩慢，如果維護(hù)得當(dāng)甚至使用 20 年還可保持應(yīng)有的質(zhì)量而不老化，但混入油中的金屬、雜質(zhì)、氣體等會加速氧化的發(fā)展，使油質(zhì)變壞，顏色 變深，透明度渾濁，所含水分、酸價、灰分增加等，使油的性質(zhì)劣化。 (2)變壓器油劣化的原因。 變壓器油質(zhì)變壞，按輕重程度可分為污染和劣化兩個階段。 污染是油中混入水分和雜質(zhì)，這些不是油氧化的產(chǎn)物，污染油的 22 絕緣性能會變壞，擊穿電場強(qiáng)度降低，介質(zhì)損失角增大。 劣化是油氧化后的結(jié)果，當(dāng)然這種氧化并不僅指純凈油中烴類的氧化，而是存在于油中雜質(zhì)將加速氧化過程，特別是銅、鐵、鋁金屬粉屑等。 氧來源于變壓器內(nèi)的空氣，即使在全密封的變壓器內(nèi)部仍有容積為 0 25左右的氧存在，氧的溶解度較高，因此在 油中溶解的氣體中占有較高的比率。 變壓器油氧化時，作為催化劑的水分及加速劑的熱量，使變壓器油生成油泥，其影響主要表現(xiàn)在：在電場的作用下沉淀物粒子大；雜質(zhì)沉淀集中在電場最強(qiáng)的區(qū)域，對變壓器的絕緣形成導(dǎo)電的 “橋 ”；沉淀物并不均勻而是形成分離的細(xì)長條，同時可能按電力線方向排列，這樣無疑妨礙了散熱，加速了絕緣材料老化，并導(dǎo)致絕緣電阻降低和絕緣水平下降。 (3)變壓器油劣化的過程。 油在劣化過程中主要階段的生成物有過氧化物、酸類、醇類、酮類和油泥。 早期劣化階段。油中生成的過氧化物與絕緣纖維材料反應(yīng)生 成氧化纖維素，使絕緣纖維機(jī)械強(qiáng)度變差，造成脆化和絕緣收縮。生成的酸類是一種粘液狀的脂肪酸，盡管腐蝕性沒有礦物酸那么強(qiáng)，但其增長速率及對有機(jī)絕緣材料的影響是很大的。 后期劣化階段。是生成油泥，當(dāng)酸侵蝕銅、鐵、絕緣漆等材料時，反應(yīng)生成油泥，是一種粘稠而類似瀝青的聚合型導(dǎo)電物質(zhì)，它能適度 23 溶解于油中，在電場的作用下生成速度很快，粘附在絕緣材料或變壓器箱殼邊緣，沉積在油管及冷卻器散熱片等處，使變壓器工作溫度升高，耐電強(qiáng)度下降。 油的氧化過程是由兩個主要反應(yīng)條件構(gòu)成的，其一是變壓器中酸價過高，油呈酸性。其二是溶 于油中的氧化物轉(zhuǎn)變成不溶于油的化合物，從而逐步使變壓器油質(zhì)劣化。 (4)變壓器油質(zhì)分析、判斷利維護(hù)處理。 1)絕緣油變質(zhì)。包括它的物理和化學(xué)性能都發(fā)生變化，從而使其電性能變壞。通過測試絕緣油的酸值、界面張力、汕泥析出、水溶性酸值等項目，可判斷是否屬于該類缺陷，對絕緣油進(jìn)行再生處理，可能消除油變質(zhì)的產(chǎn)物，但處理過程中也可能去掉了天然抗氧劑。 2)絕緣油進(jìn)水受潮，由于水是強(qiáng)極性物質(zhì)。在電場的作用下易電離分解，而增加了絕緣油的電導(dǎo)電流，因此，微量的水分可使絕緣油介質(zhì)損耗顯著增加。通過測試絕緣油的微水 ，叮判斷是否屬于該類缺陷。對絕緣油進(jìn)行壓力式真空濾油，一般能消除水分。 3)絕緣油感染微生物細(xì)菌。例如在主變壓器安裝或吊芯時，附在絕緣件表面的昆蟲和安裝人員殘留的閂：漬等都有可能攜帶細(xì)菌，從而感染了絕緣油：或者絕緣油本身已感染微生物。主變壓器 般運(yùn)行在 4080 的環(huán)境下，非常有利于這些微生物的生長、繁殖。由于微生物及其排泄物中的礦物質(zhì)、蛋白質(zhì)的絕緣性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于絕緣油，從而使得絕緣油介損升高。這種缺陷采用現(xiàn)場循環(huán)處理的方法很難處理好，因為無論如何處理，始終有一部分微生物殘留在絕緣固體 24 上。處理后，短期 內(nèi)主變壓器絕緣會有所恢復(fù)，但由于主變壓器運(yùn)行環(huán)境非常有利于微生物的生長、繁殖，這些殘留微生物還會逐年生長繁殖，從而使某些主變壓器絕緣逐年下降； 4)含有極性物質(zhì)的醇酸樹脂絕緣漆溶解在油中。在電場的作用下，極性物質(zhì)會發(fā)生偶極松弛極化，在交流極化過程中要消耗能量，所以使油的介質(zhì)損耗上升。雖然絕緣漆在出廠前經(jīng)過固化處理，但仍可能存在處理不徹底的情況。主變壓器運(yùn)行一段時間后，處理不徹底的絕緣漆逐漸溶解在油中，使之絕緣性能逐漸下降。該類缺陷發(fā)生的時間與絕緣漆處理的徹底程度有關(guān)，通過一兩次吸附處理可取得一定的效果 。 5)油中只混有水分和雜質(zhì)。這種污染情況并不改變油的基本性質(zhì)。對于水分可用干燥的辦法加以排除；對于雜質(zhì)可用過濾的辦法加以清除；油中的空氣可通過抽真空的辦法加以排除。 6)兩種及兩種以上不同來源的絕緣汕混合使用。油的性質(zhì)應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定；油的比重相同、凝固溫度相同、粘度相同、閃點(diǎn)相近；且混合后油的安定度也符合要求。對于混油后劣化的油，由于油質(zhì)已變，產(chǎn)生了酸性物質(zhì)和油泥，閩此需用油再生的化學(xué)方法將劣化產(chǎn)物分離出來，才能恢復(fù)其性質(zhì)。 3干式樹脂變壓器的絕緣與特性 干式變壓器 (這里指環(huán)氧樹 脂絕緣的變壓器 ) 主要使用在具有較高防火要求的場所。如高層建筑、機(jī)場、油庫等。 (1)樹脂絕緣的類型。環(huán)氧樹指絕緣的變壓器根據(jù)制造工藝特點(diǎn) 25 可分為環(huán)氧石英砂混合料真空澆注型、環(huán)氧無堿玻璃纖維補(bǔ)強(qiáng)真空壓差澆注型和無堿玻璃纖維繞包浸漬型三種。 1)環(huán)氧石英砂混合料真空澆注絕緣。這類變壓器是以石英砂為環(huán)氧樹脂的填充料，將經(jīng)絕緣漆浸漬處理繞包好的線圈，放人線圈澆注模內(nèi)，在真空條件下再用環(huán)氧樹脂與石英砂的混合料滴灌澆注。由于澆注工藝難以滿足質(zhì)量要求，如殘存的氣泡、混合料的局部不均勻及可能導(dǎo)致局部熱應(yīng)力開裂等 ，這樣絕緣的變壓器不宜用于濕熱環(huán)境和負(fù)荷變化較大的區(qū)域。 2)環(huán)氧無堿玻璃纖維補(bǔ)強(qiáng)真空壓差澆注絕緣。環(huán)氧無堿玻璃纖維補(bǔ)強(qiáng)是用無堿玻璃短纖維玻璃氈為繞組層間絕緣的外層繞包絕緣。其最外層的絕緣繞包厚度一般為 1 3m 的薄絕緣，經(jīng)環(huán)氧樹脂澆注料配比進(jìn)行混合，并在高真空下除去氣泡澆注，由于繞包絕緣的厚度較薄，當(dāng)浸漬不良時易形成局部放電點(diǎn)，因此要求澆注料的混合要完全，真空除氣泡要徹底，并掌握好澆注料的低粘度和澆注速度，以保證澆注過程中對線包浸漬的高質(zhì)量。 3)無堿玻璃纖維繞包浸漬絕緣。無堿玻璃纖維繞包浸漬的 變壓器是在繞制變壓器線圈的同時，完成線圈層間絕緣處理和線圈浸漬的，它不需要上述兩種方式浸漬過程中的繞組成型模具，但要求樹脂粘度小，在線圈繞制和浸漬的過程中樹脂不應(yīng)殘留微小氣泡。 (2)樹脂變壓器的絕緣特點(diǎn)及維護(hù)。 樹脂變壓器的絕緣水平與油浸變壓器相差并不顯著，關(guān)鍵在于樹脂變壓器溫升和局部放電這兩項指標(biāo)上。 26 1)樹脂變壓器的平均溫升水平比油浸變壓器高，因此，相應(yīng)要求絕緣材料耐熱的等級更高，但由于變壓器的平均溫升并不反映繞組中最熱點(diǎn)部位的溫度，當(dāng)絕緣材料的耐熱等級僅按平均溫升選擇，或選配不當(dāng)， 或樹脂變壓器長期過負(fù)荷運(yùn)行，就會影響變壓器的使用壽命。由于變壓器測量的溫升往往不能反映變壓器最熱點(diǎn)部位的溫度，因此，有條件時最好能在變壓器最大負(fù)荷運(yùn)行下，用紅外測溫儀檢查樹脂變壓器的最熱點(diǎn)部位，并有針對性地調(diào)整風(fēng)扇冷卻設(shè)備的方向和角度，控制變壓器局部溫升，保證變壓器的安全運(yùn)行。 2)樹脂變壓器局部放電量的大小與變壓器的電場分布、樹脂混合均勻度及是否殘存氣泡或樹脂開裂等因素有關(guān)，局部放電量的大小影響樹脂變壓器的性能、質(zhì)量及使用壽命。因此，對樹脂變壓器進(jìn)行局部放電量的測量、驗收，是對其工藝、質(zhì)量的綜合考核 ，在對樹脂變壓器交接驗收及大修后應(yīng)進(jìn)行局部放電的測量試驗，并根據(jù)局部放電是否變化，來評價其質(zhì)量和性能的穩(wěn)定性。 隨著干式變壓器越來越廣泛的應(yīng)用，在選擇變壓器的同時，應(yīng)對其工藝結(jié)構(gòu)、絕緣設(shè)計、絕緣配置了解清楚，選擇生產(chǎn)工藝及質(zhì)量保證體系完善、生產(chǎn)管理嚴(yán)格，技術(shù)性能可靠的產(chǎn)品，確保變壓器的產(chǎn)品質(zhì)量和耐熱壽命，才能提高變壓器的安全運(yùn)行和供電可靠性。 4影響變壓器絕緣故障的主要因素 影響變壓器絕緣性能的主要因素有：溫度、濕度、油保護(hù)方式和過電壓影響等。 (1)溫度的影響。電力變壓器為油、紙絕緣，在不同 溫度下油、 27 紙中含水量有著不同的平衡關(guān)系曲線。一般情況下，溫度升高，紙內(nèi)水分要向泊中析出；反之，則紙要吸收油中水分。因此，當(dāng)溫度較高時，變壓器內(nèi)絕緣油的微水含量較大；反之，微水含量就小。 溫度不同時，使纖維素解環(huán)、斷鏈并伴隨氣體產(chǎn)生的程度有所不同。在一定溫度下， CO 和 CO2 的產(chǎn)生速度恒定，即油中 CO 和 C02氣體含量隨時間呈線性關(guān)系。在溫度不斷升高時， CO 和 CO2 的產(chǎn)生速率往往呈指數(shù)規(guī)律增大。因此，油中 CO 和 CO2 的含量與絕緣紙熱老化有著直接的關(guān)系，并可將含量變化作為密封變壓器中紙層有無異常的判據(jù)之一。 變壓器的壽命取決于絕緣的老化程度，而絕緣的老化又取決于運(yùn)行的溫度。如油浸變壓器在額定負(fù)載下，繞組平均溫升為 65 ，最熱點(diǎn)溫升為 78 ，若平均環(huán)境溫度為 20C，則最熱點(diǎn)溫度為 98 ；在這個溫度下，變壓器可運(yùn)行 2030 年，若變壓器超載運(yùn)行，溫度升高，促使壽命縮短。 國際電工委員會 (1EC)認(rèn)為 A 級絕緣的變壓器在 80 140C 溫度范圍內(nèi)，溫度每增加 6 ，變壓器絕緣有效壽命降低的速度就會增加一倍，這就是 6 法則，說明對熱的限制已比過去認(rèn)可的 8 法則更為嚴(yán)格。 (2)濕度的影響。水分的存在將加速紙 纖維素降解。因此， CO 和叫的產(chǎn)生與纖維素材料的含水量也有關(guān)。當(dāng)濕度一定時，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。 絕緣油中的微量水分是影響絕緣特性的重要因素之一。絕緣油中 28 微量水分的存在，對絕緣介質(zhì)的電氣性能與理化性能都有極大的危害，水分可導(dǎo)致絕緣油的火花放電電壓降低，介質(zhì)損耗因數(shù) tg8 增大，促進(jìn)絕緣油老化，絕緣性能劣化。而設(shè)備受潮，不僅導(dǎo)致電力設(shè)備的運(yùn)行可靠性和壽命降低，更可能導(dǎo)致設(shè)備損壞甚至危及人身安全。 圖 14 水分對油火花放電電壓的影響 圖 15 水分對油介質(zhì)損耗因數(shù) tg8 的影響 (3)油保護(hù)方式的影響。變壓器油中氧的作用會加速絕緣分解反應(yīng)，而含氧量與油保護(hù)方式有關(guān)。另外，池保護(hù)方式不同，使 CO 和CO2 在油中解和擴(kuò)散狀況不同。如 CO 的溶解小，使開放式變壓器CO 易擴(kuò)散至油面空間，因此，開放式變壓器一般情況 CO 的體積分?jǐn)?shù)不大 于 300x10-6。密封式變壓器，由于油面與空氣絕緣，使 CO和 CO2 不易揮發(fā)，所以其含量較高。 29 含水量（） 圖 16 水分對油浸紙擊穿電壓的影響 (4)過電壓的影響。 1)暫態(tài)