某110kV变压器耐压试验不通过故障分析
何雅馨;杨延明
【摘 要】对一台翻新后重新安装的110kV变压器进行交接试验时,最后一项耐压试验项目不通过,而其他试验项目均合格.为了找出故障原因,高压试验小组根据主变本身情况及交接试验数据做了一系列分析,最后找出了故障原因,变压器恢复投运.本文细致阐述了本次故障排查的经过及故障分析过程,提出了分析变压器耐压不通过故障的方法与思路.
【期刊名称】《低碳世界》 【年(卷),期】2015(000)026 【总页数】2页(P102-103)
【关键词】变压器;耐压试验;故障排查;故障原因 【作 者】何雅馨;杨延明
【作者单位】国网四川省电力公司遂宁供电公司,四川遂宁629000;国网四川省电力公司遂宁供电公司,四川遂宁629000 【正文语种】中 文 【中图分类】TM406
电力变压器在电力传输过程中起着十分重要的作用，电力变压器特别是大型变压器在运行过程中一旦发生事故，都将对电网稳定性产生不利影响，给经济社会带来损失。所以对于新安装或者大修后的变压器都应按照交接试验标准对其进行高压电气试验，以保证电力变压器安全、经济运行。在试验过程中若发现变压器有某项试验
不合格，那么就需要试验人员结合高压试验的数据以及油化试验的数据对试验设备进行综合分析，找出故障原因、诊断故障位置、确定变压器故障的严重程度，以便于运检部门能根据变压器故障情况及时制定维修方案。
四川省遂宁市某110kV变电站型号为SFSZ10-31500/ 110的备用主变2001年投运，投运后运行正常。2015年3月对此主变压器进行外部修试，准备运至110kV蓬莱站更换原蓬莱站II#主变。2015年6月12日，此主变套管、油枕、散热器等附件被拆解，变压器器身内剩一半油，由110kV张家口变电站被运至110kV蓬莱变电站安装。6月19日，在注油后并热油循环结束20h后，为能尽快将主变投入运行，缓解城区供电压力，对其做交接试验，最后一项耐压试验之前的所有试验项目均合格。19日15时许，主变本体油热循环静置26h后，对其做交流耐压试验，对主变高压侧带中性点套管进行76kV（根据中性点绝缘水平）耐压时，电压升至76kV，电压稳定，当进行到53s时，突然发生放电现象，能听见短暂放电声，仪器加压自动断开，后测量高压侧绝缘电阻，无异常。随后进行第二次耐压试验，当电压升至到43kV时，发生放电现象，测量绝缘电阻无异常。对试验仪器位置进行改变进行第三次耐压试验，当电压升至35kV时，发生放电现象。根据三次耐压试验放电电压一次比一次低，放电声响来自变压器内部或者套管内部，能够判断变压器绝缘存在缺陷。此变压器的铭牌参数如表1所示。 2.1 主变高压侧套管绝缘缺陷
主变高压侧B相和C相套管在主变安装时被更换成了例外两只旧套管，安装之前对套管进行了除交流耐压的所有高压试验，试验均合格。绝缘电阻测试和电容量及介损测试对被试设备的局部缺陷反映不够灵敏，而交流耐压试验是鉴定电力设备绝缘强度最有效最直接的方法。因此，怀疑高压侧B相和C相套管可能存在局部绝缘缺陷而未被发现，导致在耐压过程中放电，因此对套管做了第二次试验（耐压放电后介损及电容量有变化），测试结果与安装前无明显差异，测试结果如表2所
示。可以排除主变套管绝缘存在缺陷的猜想。 2.2 变压器主绝缘缺陷
若考虑变压器主绝缘问题，可根据变压器横截面示意图分析，如图1所示。 根据此图，当变压器高压侧主绝缘出现绝缘问题，当给变压器高压侧做交流耐压时，有三种可能的放电通道：
（1）高压绕组与中压绕组之间的绝缘受损，耐压时因中压绕组接地，高中压绕组之间绝缘击穿，导致放电。
判断高压侧与中压侧之间绝缘是否有缺陷，可以将高低压侧绕组接地，对中压侧用同样的方法进行耐压试验，且耐压前后对主变高中压侧绕组分别测量绝缘电阻的方法来检查。我们用此方法对主变中压侧进行54kV耐压试验，耐压1min，无放电，试验通过。耐压前后分别测量高中压绕组绝缘电阻，与耐压前无明显差异。因此，排除高中压绕组间存在绝缘缺陷导致放电的可能。
（2）高压绕组与变压器铁芯或夹件之间绝缘受损，耐压时因铁芯及夹件接地，高压绕组与铁芯或夹件之间绝缘被击穿，导致放电。
变压器绕组与铁芯之间的绝缘受损导致放电的现象只可能发生在低压绕组与铁芯之间，因高压绕组与铁芯之间除了有绝缘层之外，对于三绕组变压器，还有中压绕组和高压绕组存在，对于双绕组变压器有低压绕组存在。因此在耐压过程中高压绕组对铁芯放电的可能。
（3）因高压绕组在最外层，绝缘油老化或含有水分等杂质，耐压时绝缘油被击穿，导致对变压器外壳放电。
纯净油的击穿场强很高，当油中存在杂质和水分时，油的击穿电压明显下降。水分子为极性分子，变压器油中含有的纤维杂质极易吸潮，其中含有水分的纤维更易被极化。被极化的杂质容易沿电场方向排列成杂质小桥，如图2所示。因极化后的杂质小桥更容易导电，所以在电压作用下沿小桥的泄漏电流大，发热多，易引起水
分汽化产生气泡，气泡也会使绝缘油的绝缘水平下降，放电首先将发生在这些导电小桥和气泡中。
分析绝缘油老化程度以及含有杂质的多少，可对绝缘油进行化学分析和电气试验，试验结果如表3所示。
绝缘油化学试验与电气试验均合格，因此，排除绝缘油老化以及含有水分等杂质，耐压时被击穿导致放电的可能。
2.3 变压器油中气泡局部放电形成放电通道
当变压器油中含有悬浮气泡时，在强电场的条件下，气泡和变压器油的分界面上，由于介电系数突变，导致电场分布发生畸变，局部电场集中，气泡周边的电场强度更高。空气的耐电强度要比绝缘油低得多，一旦局部场强超过气泡中空气的击穿场强，就会引起气泡的局部击穿，即产生局部放电，使气泡中空气游离，游离后产生的高能带电粒子再撞击油分子，油分子又分解出气体。由于这样的连锁反应，气体增长将越来越快，最后气泡会在变压器油中沿电场方向排列成行，最终导致绝缘油击穿。
由于新安装的变压器在耐压之前进行了注油和滤油，变压器油中混入了大量气泡，虽然在耐压之前对主变静置了26h，但由于温度较高，温差的影响导致绝缘油持续循环，即使试验人员多次排气仍不能排出。因此，在耐压时可能导致绝缘油击穿产生放电。试验人员对变压器继续静置6h，在此期间对变压器多次排气，有少量气体溢出。6h后，再一次对变压器高压绕组带中性点做76kV耐压试验，试验通过。耐压试验通过后，此变压器顺利投运。
气体和液体是可流动的，因此空气、SF6、绝缘油等气体液体绝缘介质的绝缘能力具有自恢复性。当此类绝缘介质绝缘被击穿时，将其静置一段时间，其绝缘能力将恢复至正常水平。当变压器绝缘存在问题是，可以先找到可能影响绝缘不合格的所以原因，然后在根据针对性的试验逐一排除，这样可以及时准确的找到问题之所在。
杨延明（1985-），男，工程师，研究生，从事高压试验专业工作。 【相关文献】
[1]杨长雪.高压试验中变压器试验问题及故障处理方法[J].技术与市场，2012，19（06）：78～80. [2]王乾，杨立新.变压器油电气性能的影响因素分析[J].电力建设，2008，29（08）：61～65. [3]唐炬，朱黎明.绝缘油中悬移气泡局部放电特性[J].高电压技术，2010，36（6）. [4]陈天翔，王寅仲，海世杰.电气试验[M].北京：中国电力出版社，2008.
