電力變壓器雷電沖擊試驗(yàn)故障分析
隨著國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的逐漸攀升，全國對電力能源提出了更高的需求，電力系統(tǒng)也拓寬了其原有的建設(shè)規(guī)模，其電壓等級也明顯上升。在這種形勢下，電力設(shè)備的價(jià)值、覆蓋范圍、故障出現(xiàn)率以及電容量等同樣有所增加，怎樣維護(hù)電力設(shè)備自身的安全性成為電力企業(yè)共同關(guān)注和急需解決的問題。當(dāng)面對雷電沖擊，配電變壓器具有強(qiáng)烈的電感或者是電容特性，而大容量的配電變壓器，其電感值相對偏小，想要通過普通沖擊試驗(yàn)，形成40～60μs波尾，其難度相對偏大。
標(biāo)簽：電力變壓器;雷電沖擊;試驗(yàn)故障;分析
1導(dǎo)言
電力變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備，是用來將某一數(shù)值的交流電壓（電流）變成頻率相同的另一種或幾種數(shù)值不同的電壓設(shè)備。變壓器的作用是多方面的，不只升高電壓，還能把電能送到用電地區(qū)以滿足用電需要。在電力系統(tǒng)傳送電能的過程中，必然會產(chǎn)生電壓和功率兩部分損耗，利用變壓器提高電壓，可以減少送電損失。工程上，為了考驗(yàn)電力設(shè)備耐受雷電過
電壓能力，使用沖擊電壓發(fā)生器進(jìn)行模擬雷擊試驗(yàn)，這就是雷電沖擊電壓試驗(yàn)。雷電沖擊電壓波是單極性的（正或負(fù)）。
2雷電沖擊波概述
事實(shí)上，雷電沖擊試驗(yàn)電壓，大部分均是由變壓器的保護(hù)決定，主要取決于避雷器保護(hù)水平的好壞，這些與雷電過電壓沒有什么關(guān)系。如果避雷器放電以后，雷電流所形成的殘壓是變壓器承受的雷擊過電壓，將避雷器殘壓作用在變壓器上的波形標(biāo)準(zhǔn)化就是模擬雷電沖擊試驗(yàn)波形，這個(gè)可以分為截波和全波兩種。由于大型電力變壓器繞組的等值電容非常大，并且等值電感非常小，這樣的波形就會有一些偏差。由于試驗(yàn)品有電感存在，并且單極性波形不好，在波尾部分還有一定的過零振蕩，因此對振蕩反峰值有一定的要求，其幅值必須小于電壓中幅值的50%。這樣大部分的變壓器有不過零現(xiàn)象存在，在分析波形的時(shí)候一定要注意。由于電壓等級不相同，標(biāo)準(zhǔn)電壓波形對雷電沖擊試驗(yàn)的電壓也有不同的要求，沖擊試驗(yàn)的判斷結(jié)果，必須結(jié)合一些可靠的方法進(jìn)行鑒定，這樣才可以知道是否合格。
3雷電沖擊電壓試驗(yàn)概述
為考核及鑒別變壓器絕緣自身的沖擊強(qiáng)度和國家標(biāo)準(zhǔn)，以及變壓器改進(jìn)之后的絕緣結(jié)構(gòu)符不符合要求，我們大部分情況下都需要開展沖擊電壓試驗(yàn)。雷電沖擊試驗(yàn)，就是在繞組端子上加入模擬狀態(tài)下的沖擊波（和雷電較為接近）。針對變壓器等電氣設(shè)備，利用該種沖擊波實(shí)施考驗(yàn)，我們還可判斷其有沒有被破壞。截波，也就是雷電波抵達(dá)變電所時(shí)出現(xiàn)了保護(hù)間隙或者是空氣絕緣所引起的波形。它是雷電全波在截?cái)酄顟B(tài)下產(chǎn)生的波形，電壓驟降時(shí)將變成零。截?cái)鄷r(shí)刻，可以出現(xiàn)在波前，也可以是在波尾。截波試驗(yàn)，也是對變壓器設(shè)備作出的一種考驗(yàn)。試驗(yàn)回路大體上包含下列幾個(gè)關(guān)鍵組分：一是發(fā)生器本體;二是被試品;三是截波裝置;四是測試系統(tǒng);五是測量分壓器;六是回路引線。沖擊發(fā)生器本體還可由脈沖電容器、阻尼電阻以及球隙等諸多組件構(gòu)成;截波裝置則可細(xì)分成脈沖電容器以及球隙等多個(gè)成分;分壓器有兩個(gè)關(guān)鍵的部位，即高壓和低壓臂電阻，以及其他相關(guān)部件。
4雷電沖擊試驗(yàn)有無故障的判斷
在沖擊電壓試驗(yàn)前，變壓器應(yīng)進(jìn)行下列準(zhǔn)備工作：一是大型變壓器要進(jìn)行真空注油，中小型變壓器注油后也要抽真空。沖擊電壓試驗(yàn)對這一點(diǎn)要求特別嚴(yán)格，因油中有氣泡存在時(shí)，氣泡放電往往會造成對試驗(yàn)結(jié)果的誤判斷。二是應(yīng)進(jìn)行全部項(xiàng)目的例行試驗(yàn)，包括絕
緣特性測定、外施耐壓試驗(yàn)和感應(yīng)耐壓試驗(yàn)，以檢查絕緣是否存在缺陷。三是盡可能進(jìn)行一次低電壓沖擊波下的電壓分布測量，以掌握繞組各部的電位和梯度分布，估算各部絕緣裕度。四是將開關(guān)調(diào)到電壓最小分接位置，這是對縱絕緣考驗(yàn)最嚴(yán)厲的情況。變壓器沖擊試驗(yàn)過程較為直觀的判斷方法如：變壓器油箱中有聲響，油箱內(nèi)煙、氣泡逸出，沖擊試驗(yàn)后重復(fù)高周波感應(yīng)耐壓試驗(yàn)，空載試驗(yàn)的空載電流和空載損耗顯著增加。
在進(jìn)行變壓器雷電沖擊試驗(yàn)以后，還會進(jìn)行工頻耐壓、倍頻感應(yīng)、局部放電、空載等試驗(yàn)項(xiàng)目，然而對于這些試驗(yàn)項(xiàng)目來講，只是作為了一種輔助辦法。由于變壓器在工頻耐壓、感應(yīng)以及雷電沖擊作用下的絕緣特性有著非常大的差異，在某個(gè)地方發(fā)生了故障，梯度和沖擊電位會非常高，其它試驗(yàn)很難發(fā)現(xiàn)，并且沖擊電壓截波的電位和全波的繞組電位梯度也是不一樣的，而且電位的分布也不一樣，截波和全波基本上都是運(yùn)用了各自范圍試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行分析判斷。電力變壓器沖擊試驗(yàn)的過程判斷方法非常直觀，變壓器油箱里面有聲音，在變壓器油箱里有煙類氣體冒出來，并且在變壓器雷電沖擊試驗(yàn)后，空載試驗(yàn)的損耗和空載電流明顯增加。但是，電力變壓器在進(jìn)行雷電沖擊試驗(yàn)的時(shí)候，如果變壓器繞組有少部分出現(xiàn)了損傷現(xiàn)象，達(dá)到了輕微擊穿的程度，以上現(xiàn)象根本看不出來。現(xiàn)在，判斷沖擊故障最基本的方法主要是波形比較法，也就是比較沖擊試驗(yàn)在下降電壓下以及全電壓下
的電流波形和電壓波形，看有沒有發(fā)生畸變而進(jìn)行分析判斷。
5沖擊故障分析
電壓波形法。根據(jù)不同電壓等級的電壓波形來比較，如果波形可以明顯看出發(fā)生畸形改變的話，就說明有較為明顯的故障。電壓波形法是比較50%和100%時(shí)波形的變化，主要看波形振幅和振蕩頻率，波形走勢變化，但是靈敏度較低，即線圈大面積受損擊穿才能在電壓波形上有所反應(yīng)。
中性點(diǎn)電流法。中性點(diǎn)電流是由流過繞組電容的各種電流合成的電流。當(dāng)對變壓器施加沖擊波時(shí)，可以假設(shè)匝間、段間、層間出現(xiàn)了擊穿現(xiàn)象，那么短路線匝的去磁作用，繞組的電抗值也會隨之發(fā)生改變。具體的故障實(shí)例分析：一是進(jìn)行25MVA/110KV變壓器電壓引線對升高座放電時(shí)，施加電壓端對地放電，由于電壓截?cái)鄬?dǎo)致中性點(diǎn)電流中的電感電流得不到有效發(fā)展，因此在最后得到的中性點(diǎn)電流波形為截波式，對試驗(yàn)數(shù)據(jù)帶來了影響。二是全波電壓繞組中部對地放電，故障發(fā)生的原因通常為繞組一半對地放電，電壓突然間降落，引起中性點(diǎn)電流時(shí)間縮短，從而使波形發(fā)生畸變。三是高壓繞組對低壓或者鐵心放電，所得到的波形開始起伏明顯，后期趨于直線，對數(shù)據(jù)的整理帶來了極大的不便。
6結(jié)論
綜上所述，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及數(shù)字技術(shù)飛速發(fā)展，電力變壓器雷電沖擊試驗(yàn)技術(shù)已經(jīng)開始引用函數(shù)傳遞法和超聲波診斷法，該類方法的引用使電力變壓器雷電沖擊試驗(yàn)技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展和完善。電力變壓器雷電沖擊試驗(yàn)故障分析研究，對于發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部潛在的隱患，提高變壓器的質(zhì)量，提高電網(wǎng)的安全運(yùn)行有著至關(guān)重要作用，同時(shí)將為我們帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
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