电力变压器绝缘故障原因分析

电力变压器绝缘故障原因分析

发表时间：2018-10-26T17:17:00.293Z 来源：《防护工程》2018年第15期作者：郭毅宋大鹏

[导读] 对出现的绝缘老化情况要进行及时的处理，同时在诊断技术方面也要进行提高，这样能够更好的保证电力系统的供电质量。

郭毅宋大鹏

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摘要：为了更好的确保变压器的安全运行，对电力变压器故障进行诊断是非常重要的，对出现的绝缘老化情况要进行及时的处理，同时在诊断技术方面也要进行提高，这样能够更好的保证电力系统的供电质量。

关键词：电力；变压器；绝缘；故障

1 变压器绝缘故障

变压器绝缘是变压器在正常工作、运行的基本条件。电力变压器绝缘有主绝缘和绕组纵绝缘，主绝缘一般是指辐向主绝缘（即绕组与铁心间，高、低压绕组间以及高压绕组的相间）和绕组端部主绝缘（绕组端部至接地体间和两绕组之间的端部）以及引线至接地体和其相对应部分的绝缘等，绕组纵向绝缘是指满足变压器运行中沿线段间及匝间电位梯度而采取的绝缘措施。电力变压器通常采用矿物油作为绝缘和散热的媒质，采用绝缘纸及纸板来绝缘。在长时间运行中，这些化合物由于受电场，水分、温度、机械力的作用，会逐渐劣化，引起故障，并最终导致变压器寿命的终结。

2 电力变压器绝缘故障产生的原因

对电力系统运行经验进行总结，能够更好的对电力变压器出现故障的原因进行分析，主要表现在以下几个方面。在进行电力变压器设计的时候，通常使用的是薄绝缘，在油道方面也是非常小的，这样就使得变压器在使用的时候会出现使用时间过短的情况，导致电力系统在运行过程中很快就出现故障。电力变压器在使用的时候对内部的清洁程度要求是非常高的，但是在实际运行过程中，变压器的内部经常会出现一些很少量的金属物质，对变压器的爬电距离是会产生一定的影响的，在运行过程中非常容易出现局部放电的情况，这样对变压器的使用会产生很大的影响。电力变压器在使用的时候都在各相之间要保证足够的绝缘裕度，不然非常容易出现相间短路的情况。因此，在变电器中可以加入绝缘板，这样能够更好的保证使用过程中不出现内部短路的情况。在进行变压器绝缘成型件制造的时候要对表面和内部的导电质进行很好的设计，这样在使用过程中才能避免出现局部放电的情况，同时也能保证绝缘作用不失去效果。在设计变压器的时候，对油道设计要非常重视，一旦出现设计不合理的情况，是会导致绝缘油流速过快的，这样非常容易出现流油带电的问题。变电器在使用过程中要避免出现绝缘油污染的情况，这样不但会对变压器的绝缘性能产生很大的影响，同时对整个电力系统也会产生很大的影响。

3 影响变压器绝缘故障的主要因素

影响变压器绝缘性能的主要因素有：温度、湿度、油保护方式和过电压影响等。

3.1 温度的影响。电力变压器为油、纸绝缘，在不同温度下油、纸中含水量有着不同的平衡关系曲线。一般情况下，温度升高，纸内水分要向泊中析出;反之，则纸要吸收油中水分。因此，当温度较高时，变压器内绝缘油的微水含量较大;反之，微水含量就小。

3.2 湿度的影响。水分的存在将加速纸纤维素降解。因此，CO和叫的产生与纤维素材料的含水量也有关。当湿度一定时，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。

3.3 油保护方式的影响。变压器油中氧的作用会加速绝缘分解反应，而含氧量与油保护方式有关。另外，池保护方式不同，使CO和CO2在油中解和扩散状况不同。如CO的溶解小，使开放式变压器CO易扩散至油面空间，因此，开放式变压器一般情况CO的体积分数不大于300x10-6。密封式变压器，由于油面与空气绝缘，使CO和CO2不易挥发，所以其含量较高。

3.4 过电压的影响。

1)暂态过电压的影响。三相变压器正常运行产生的相、地间电压是相间电压的58%，但发生单相故障时主绝缘的电压对中性点接地系统将增加30%，对中性点不接地系统将增加73%，因而可能损伤绝缘。

2)雷电过电压的影响。雷电过电压由于波头陡，引起纵绝缘(匝问、并间、绝缘)上电压分布很不均匀，可能在绝缘上留下放电痕迹，从而使固体绝缘受到破坏。

3)操作过电压的影响。由于操作过电压的波头相当平缓，所以电压分布近似线性，操作过电压波由一个绕组转移到另一个绕组上时，约与这两个绕组间的匝数成正比，从而容易造成主绝缘或相间绝缘的劣化和损坏。

4)短路电动力的影响。出口短路时的电动力可能会使变压器绕组变形、引线移位，从而改变了原有的绝缘距离，使绝缘发热，加速老化或受到损伤造成放电、拉弧及短路故障。

4 电力变压器绝缘故障诊断技术

4.1 绝缘油硫腐蚀的故障诊断

近年来，有很多记载案件表明，变压器的故障是由于油硫腐蚀引起的，在长时间投入运行后，变压器的线圈材料会受到硫腐蚀的作用，这一问题也逐渐引起了相关研究人员的注意，该故障表现出的特征有：在高压、大容量的变压器上出现的较为频繁，同时，它常出现在高压绕组上，在裸铜线与绝缘纸接触的部位表现得最为明显，据此，可以分析得到，这一腐蚀现象与变压器运行时温度的分布有密切关系；受到腐蚀的高压绕组上会出现浅灰色或蓝紫色的物质，经过化学验证，该物质为硫化亚铜，导电，大大降低了绝缘强度。

4.2 绝缘油中溶解气体诊断

电力变压器在运行过程中，会受到空气中氧气和水分渗入的影响，这些因素会引起绝缘材料的性能下降。在老化作用下，变压器中的绝缘油和绝缘纸在物理和化学性能上都会发生很大变化，故障时，变压器内部的烃类物质通过键断裂的形式产生大量的一氧化碳、二氧化碳等物质，随着故障的持续，这些气体会形成大量气泡，不断溶解于油中，因此，对油质进行分析，能够判断出变压器绝缘老化以及故障的程度。相关研究表明，通过对变压器中绝缘油溶解气体的气相色谱分析，可以分析出变压器存在的潜在故障。

4.3 人工智能在线变压器故障诊断

通过对电力变压器油中溶解气体的分析，可以判断出故障类型，从而准确诊断出变压器的故障是目前行之有效的方法，但这些溶解气