干式變壓器絕緣狀態(tài)檢測(cè)方法

1、干式變壓器絕緣狀態(tài)檢測(cè)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(yīng)用廣泛，但其狀態(tài)檢 測(cè)工作未被重視，事故頻發(fā)。本文針對(duì)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(chǔ)上，提出干式變壓器的絕緣狀態(tài)檢測(cè)方法，預(yù) 防同類事故再次發(fā)生。關(guān)鍵詞：干式變壓器絕緣老化放電擊穿狀態(tài)檢測(cè)預(yù)防樹脂澆注絕緣干式變壓器具有運(yùn)行壽命長、可靠性高、阻燃性能好等環(huán)保特 點(diǎn)，運(yùn)行中維護(hù)和檢修工作量大為減少，又可以安裝在負(fù)荷中心，因此越來越受 到重視和推廣。近年來運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，10kV干式配電變壓器在電網(wǎng)運(yùn)行中出現(xiàn)燒毀等嚴(yán) 重故障情況中，50%為絕緣老化被擊穿所致。運(yùn)行中的干式電變壓器要承

2、受所加 電場(chǎng)和空載損耗、負(fù)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(duì) 絕緣的影響。絕緣材料在電場(chǎng)、熱場(chǎng)及其他因素的影響下而絕緣老化，逐漸導(dǎo)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(gè)發(fā)展過程， 在日常維護(hù)過程中采用可靠的檢測(cè)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(jì)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(jìn)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(yùn)行時(shí)間為6年，期間未進(jìn)行專業(yè) 檢查維護(hù)。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(jí)匯報(bào)。 技術(shù)員經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查勘后認(rèn)

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(luò)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(gè)車間停工8天，1臺(tái)生產(chǎn)設(shè)備損壞，直接經(jīng)濟(jì)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(luò)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(shí)間較長，尾段成色 較新。通過上述兩處現(xiàn)象并結(jié)合故障發(fā)生之前的噪聲異常進(jìn)行初步分析，故障應(yīng)首 先

4、由A相外殼底部引起。噪聲異常時(shí)，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(yùn)行；由于外殼損傷，造成繞組線圈在持續(xù)運(yùn)行條件下發(fā)生 形變，振動(dòng)加劇且局部放電現(xiàn)象逐漸惡化；當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，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(luò)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(yàn)驗(yàn)證對(duì)該故障變壓器進(jìn)行診斷試驗(yàn)。直流電阻測(cè)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(duì)本體和套管（已對(duì)發(fā)生沿面放電的套管表面進(jìn)行清潔處 理）分別進(jìn)行絕緣電阻測(cè)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(cè)數(shù)值無異常。絕緣電阻測(cè)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(cè)試數(shù)據(jù)由表1-1所示的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可充分證實(shí)，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(qiáng)大的過電流，使線圈受電 動(dòng)力作用發(fā)生形變，導(dǎo)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(shí)，C相尾段接地導(dǎo)致A相發(fā)生單相接地故障，伴隨過電壓閃絡(luò)放電。2絕緣狀態(tài)檢測(cè)方法從上節(jié)分析可見，日常檢測(cè)是可以發(fā)現(xiàn)變壓器的一般缺陷并及時(shí)處理的。使 用合理的檢測(cè)手段，能夠有效避免缺陷進(jìn)一步發(fā)展，防止擴(kuò)大停電范圍，甚至造 成設(shè)備損傷。對(duì)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(cè)、噪聲檢測(cè)、 局部放電帶電檢測(cè)、例行試驗(yàn)等手段進(jìn)行判斷。2.1外觀巡視檢查按照全過程管理理念，應(yīng)注意干式變壓器的選用與驗(yàn)收工作。投運(yùn)前，重點(diǎn) 檢查變壓器外殼是否有外力撞擊后的結(jié)構(gòu)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(duì)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(diǎn)，長時(shí)間運(yùn)行后 產(chǎn)生放電通道甚至裂紋。對(duì)于運(yùn)行中的干式變壓器，應(yīng)每季度至少進(jìn)行1次外觀檢查，觀察時(shí)應(yīng)保證 照明條件，使用望遠(yuǎn)鏡對(duì)外表面進(jìn)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(shí)，應(yīng)引起足夠重視，必要情況下可立即停運(yùn)，進(jìn)行狀態(tài)量診斷

7、 分析。2.2紅外熱像檢測(cè)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(diǎn)。對(duì)于故障變 壓器，由于過電流作用導(dǎo)致局部溫度急劇上升，紅外熱像檢測(cè)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(cè)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(fù)荷情況下還應(yīng)增加紅外熱像檢測(cè)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(cè)如果在運(yùn)行中干式變壓器噪聲變大（正常運(yùn)行時(shí)噪聲水平約為60dB），有異 常雜音或振動(dòng)等現(xiàn)象，有可能是變壓器的安裝或基礎(chǔ)出現(xiàn)松動(dòng)，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(chǎng)影響而出現(xiàn)的振動(dòng)現(xiàn)象。內(nèi)部匝間短路故障 發(fā)展速度相

8、對(duì)較快，視噪聲變化趨勢(shì)判斷是否為內(nèi)部缺陷，進(jìn)行停電處理。2.4局部放電帶電檢測(cè)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(chǎng)強(qiáng)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(shí)，如工藝控制不好也會(huì)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(dǎo)致?lián)舸┑闹饕?。短時(shí)間的放電不會(huì)造成整 個(gè)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(jī)理。使用高頻局部放電檢測(cè)技術(shù)或暫態(tài)地電壓局放檢測(cè)，能有效發(fā)現(xiàn)干式變壓器 的局部放電缺陷，及時(shí)并有針對(duì)性

9、地進(jìn)行檢修處理。2.5例行試驗(yàn)按照狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程，定期對(duì)干式變壓器進(jìn)行例行試驗(yàn)。（1）測(cè)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(huì)導(dǎo)致直流電阻和電抗值變化，若三相測(cè)量值不平衡或與歷史數(shù)據(jù)存在顯著性差 異，應(yīng)進(jìn)一步檢查診斷。（2）測(cè)量絕緣電阻絕緣老化過程較為緩慢，但嚴(yán)重時(shí)能夠明顯地體現(xiàn)在絕緣電阻的降低趨勢(shì)上。（3）測(cè)量接地導(dǎo)通可靠的接地能避免形成金屬閉合環(huán)路，也是保護(hù)變壓器的重要措施。運(yùn)行中 應(yīng)確保接地導(dǎo)通良好。（4）交流耐壓試驗(yàn)交流耐壓試驗(yàn)是一項(xiàng)破壞性試驗(yàn)項(xiàng)目，建議采用出廠試驗(yàn)值的80%以下。懷 疑變壓器常規(guī)數(shù)據(jù)異常時(shí)，通過耐壓試驗(yàn)，能有效發(fā)現(xiàn)一些潛伏性絕緣缺陷，同 時(shí)考察變壓器的過電壓承受能力。3結(jié)束語目前已出現(xiàn)的絕大部分干式變壓器故障都是因?yàn)楣芾聿簧?、檢修維護(hù)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(yù)警，卻未能受到重 視。避免此類事故的重復(fù)發(fā)生，首先要完善設(shè)備管理制度，規(guī)范設(shè)備外觀巡視檢 查、紅外熱像檢測(cè)、噪聲檢測(cè)、局部放電帶電檢測(cè)、例行試驗(yàn)等維護(hù)工作，發(fā)現(xiàn) 問題及時(shí)分析判斷，禁止強(qiáng)行帶缺陷運(yùn)行?？茖W(xué)的狀態(tài)檢測(cè)手段能夠保障變壓器正常運(yùn)行，減少大型故障概率，降低經(jīng) 濟(jì)損失。參考文獻(xiàn)李建明，朱康.高壓電氣