小议变压器绝缘故障的影响因素及分析方法 刘彬 张恭绪 邢留福 （黑龙江省牡丹江市’ 摘要：实践证明，大多变压器的损坏和故障都是因绝缘系统的损坏而 １．４过电压的影响。 造成。据统计，因各种类型的绝缘故障形成的事故约占全部变压器事故的 １．４．１暂态过电压的影响。三相变压器正常运行产生的相、地问 ８５％以上。对正常运行及注意进行维修管理的变压器，其绝缘材料具有很 长的使用寿命。掌握电力变压器的绝缘性能及合理的运行维护，直接影响 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 到变压器的安全运行、使用寿命和供电可靠性，电力变压器是电力系统中 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 重要而关键的主设备，作为变压器的运行维护人员和管理者必须了解和掌 损伤绝缘。 握电力变压器的绝缘结构、材料性能、工艺质量、维护方法及科学的诊断技 １．４．２雷电过电压的影响。雷电过电压由于波头陡，引起纵绝缘 术，并进行优化合理的运行管理，才能保证电力变压器的使用效率、寿命和 《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 供电可靠性。 迹，从而使固体绝缘受到破坏。 关键词：变压器绝缘故障分析技术 １．４．３操作过电压的影响。由于操作过电压的波头相当平缓，所 ０引言 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 为了使设备的外形尺寸保持在可以接受的水平，现代变压器的 上时，约与这两个绕组问的匝数成正比，从而容易造成主绝缘或相间 设计采用了更为紧凑的绝缘方式，在运行中其内部各组件间的绝缘 绝缘的劣化和损坏。 所需承受的热和电应力水平显著升高。当变压器内部故障涉及固体 １．４．５短路电动力的影响。出口短路时的电动力可能会使变压 绝缘时，无论故障的性质如何，通常认为是相当严重的。如能确定变 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 压器发生异常或故障时是否涉及固体绝缘，也就初步确定了故障的 速老化或受到损伤造成放电、拉弧及短路故障。 部位，对设备检修工作很有帮助。 ２变压器绝缘故障的分析方法 １影响变压器绝缘故障的主要因素 ２．１判断固体绝缘故障的常规方法ＣＯ、ＣＯ 是纤维材料的老 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 化产物，一般在非故障情况下也有大量积累，往往很难判断经分析所 过电压影响等。 得的ＣＯ、ＣＯ 含量是因纤维材料正常老化产生的，还是故障的分解 １．１温度的影响。电力变压器为油、纸绝缘，在不同温度下油、纸 产物。 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 月岗淑郎研究了使用变压器单位纸重分解并溶于油中的碳的氧 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， 化物总量，Ｐ，Ｐ（Ｃ０＋ＣＯ２）ｍＬ／ｇ（纸）来诊断固体绝缘故障。但是，已投运 变压器内绝缘油的微水含量较大；反之，微水含量就小。 的变压器的绝缘结构、选用材料和油纸比例随电压等级、容量、型号及 温度不同时，使纤维素解环、断链并伴随气体产生的程度有所不 生产工艺的不同而差别很大，不可能逐一计算每台变压器中绝缘纸的 同。在一定温度下，Ｃ０和Ｃ０ 的产生速度恒定，即油中ＣＯ和ＣＯ２ 合计质量，该方法因实际操作困难，难以应用：并且，考虑全部纸重在 气体含量随时间呈线性关系。在温度不断升高时，ＣＯ和ＣＯ 的产生 分析整体老化时是比较合理的，如故障点仅涉及固体绝缘很小的一部 速率往往呈指数规律增大。因此，油中ＣＯ和ＣＯ 的含量与绝缘纸 分时，使用这种方法也很难比单独考虑Ｃ０、Ｃ０ 含量更有效。 热老化有着直接的关系，并可将含量变化作为密封变压器中纸层有 以ＣＯ，ＣＯ 的比值作为判据，来确定故障与固体绝缘间的关系。 无异常的判据之一。变压器的寿命取决于绝缘的老化程度，而绝缘的 ＣＯ／Ｃ０ ＞０．３３或＜０．０９时表示可能有纤维绝缘分解故障，在实践 老化又取决于运行的温度。如油浸变压器在额定负载下，绕组平均温 中这种方法也有相当大的局限性。 升为６５℃，最热点温升为７８℃，若平均环境温度为２０Ｃ，则最热点 ２．２固体绝缘故障的动态分析方法新的预防性试验规程规定， 温度为９８℃：在这个温度下，变压器可运行２０—３０年，若变压器超 运行中３３０ｋＶ及以上等级变压器每隔３个月进行一次油中溶解气 载运行，温度升高，促使寿命缩短。国际电工委员会（１ＥＣ）认为Ａ级 体分析，但目前很多电业局为保证这些重要设备的安全，有的已将该 绝缘的变压器在８０～１４０Ｃ温度范围内，温度每增加６℃，变压器绝 时间间隔缩短为１个月。也有部分电业局已开展了油色谱在线监测 缘有效寿命降低的速度就会增加一倍，这就是６℃法则，说明对热的 的尝试，这为实现故障的连续追踪，提供了良好的技术基础。 限制已比过去认可的８℃法则更为严格。 电力变压器内部涉及固体绝缘的故障包括：围屏放电、匝间短 １．２湿度的影响。水分的存在将加速纸纤维素降解。因此，ＣＯ 路、过负荷或冷却不良引起的绕组过热、绝缘浸渍不良等引起的局部 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 放电等。无论是电性故障或过热故障，当故障点涉及固体绝缘时，在 越高，分解出的ＣＯ 越多。反之，含水量越低，分解出的ＣＯ就越多。 故障点释放能量的作用下，油纸绝缘将发生裂解，释放出ＣＯ和 绝缘油中的微量水分是影响绝缘特性的重要因素之一。绝缘油中微 ＣＯ，。但它们的产生不是孤立的，必然因绝缘油的分解产生各种低分 量水分的存在，对绝缘介质的电气性能与理化性能都有极大的危 子烃和氢气，并能通过分析各特征气体与ＣＯ和ＣＯ 问的伴生增长 害，水分可导致绝缘油的火花放电电压降低，介质损耗因数ｔｇ８增 情况，来判断故障原因。 大，促进绝缘油老化，绝缘性能劣化。而设备受潮，不仅导致电力设 判断故障的各特征气体与ＣＯ和ＣＯ 含量间是否是伴随增长 备的运行可靠性和寿命降低，更可能导致设备损坏甚至危及人身安 的，需要一个定量的标；隹。本文通过对变压器连续色谱监测的结果进 全。 行相关性分析，来获得对这一标准的统计性描述。这样可以克服溶解 １．３油保护方式的影响。变压器油中氧的作用会加速绝缘分解 气体累积效应的影响，消除测量的随机误差干扰。 反应，而含氧量与油保护方式有关。另外，油保护方式不同，使ＣＯ和 从变压器运行可靠性的重要性和变压器与油色谱在线监测装置 ＣＯ，在油中分解和扩散状况不同。如ＣＯ的溶解小，使开放式变压器 的价格比来看，采用在线监测装置在技术经济上都有显著的优势，既 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 提高了变电站运行的管理水平，又可为从预防性维修体系过渡到预 数不大于３００ｘｌ０－６。密封式变压器，由于油面与空气绝缘，使Ｃ０和 知性维修体系奠定基础。因此，变压器油中溶解气体在线监测及故障 Ｃ０ 不易挥发，所以其含量较高。 诊断技术的研究具有重要的现实意义和实用价值。 （上接第２１６页） 理制度上应采取相应的措施后，可以极大地提高热工保护的可靠性 ｆ２】王胜利，李书森．《电厂热工保护误动及拒动原因浅析及对策》【Ｊ】节能 从而提高机组的安全性和经济性。 ２００８（４ ｊ． 参考文献： 【３】佟海云，高士臣，伍永福．《包钢热电厂热工保护误动及拒动原因分析） …江宁《电厂热工保护完善原则的探讨》【Ｊ】．福建电力与电工．２００４（４）． 【Ｊ］包钢科技．２００９（５）． ２１７