朱昱達(dá) 李倩

摘 要：新時(shí)期背景下，國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，電力工程建設(shè)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，且隨著各行各業(yè)對(duì)電能的需求量不斷提升，衍生出了一系列電力工程項(xiàng)目。而在眾多電力工程中，變壓器作為電力輸送的關(guān)鍵電氣設(shè)備，在整個(gè)電力系統(tǒng)中發(fā)揮著不可或缺的作用，其運(yùn)行的穩(wěn)定性關(guān)乎系統(tǒng)整體性能。為能夠從根本上保障變壓器實(shí)際運(yùn)行成效，需加強(qiáng)對(duì)變壓器故障的有效防范。對(duì)此，本文著重對(duì)高壓電力變壓器絕緣故障類型及其事故預(yù)防進(jìn)行重點(diǎn)探究，確保變壓器內(nèi)部隱患的徹底消除。

關(guān)鍵詞：高壓變壓器;絕緣故障;防范

一、高壓電力變壓器絕緣故障類型

1.固體絕緣材料故障

①纖維材料

電力變壓器中最為常見的絕緣材料當(dāng)屬絕緣紙纖維材料。紙纖維主要提取于植物中基本固體組織成分，其中主要包含正負(fù)電原子核，絕緣材料與金屬導(dǎo)體不同自由電子幾乎為零，離子電導(dǎo)則是絕緣體中極小電導(dǎo)電流的主要來源。

紙纖維具有吸潮性。一般情況下，紙纖維吸水時(shí)易于削弱氫氧根之間的相互作用，機(jī)械強(qiáng)度在纖維結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的情況下急劇惡化。因此，若要確保紙絕緣能夠正常使用，需經(jīng)過干燥、真空干燥、浸油或浸絕緣漆等處理后方可使用。其中，浸絕緣漆的主要目的是為了提升纖維的絕緣性、化學(xué)穩(wěn)定性以及機(jī)械強(qiáng)度。

②固體絕緣材料老化

固體絕緣最大的特點(diǎn)就是非可逆性的老化，特別是機(jī)械老化和電氣強(qiáng)度老化后均不可恢復(fù)。在高壓電力變壓器絕緣結(jié)構(gòu)中，主要包括以下幾部分：絕緣紙、絕緣卷、絕緣板、絕緣綁扎帶以及絕緣墊等，而纖維素是其中最為主要的成分之一。通常情況下，新紙的聚合度約為1300，當(dāng)聚合度不足250，機(jī)械強(qiáng)度降50%以下，極度老化使壽命終止的聚合度為150-200。當(dāng)絕緣紙發(fā)生老化后，無(wú)論是聚合度還是抗張強(qiáng)度均隨之降低，并生成水、糖醛等。

老化后產(chǎn)物直接危害電氣設(shè)備，降低絕緣紙的體積電阻率和擊穿電壓、增大介損、削弱抗拉強(qiáng)，甚至對(duì)設(shè)備中的金屬材料產(chǎn)生腐蝕。為避免上述現(xiàn)象發(fā)生，應(yīng)確保電力變壓器固體絕緣材料的機(jī)械性和絕緣性。

判斷固體絕緣性能可取樣測(cè)量紙或紙板的聚合度或利用高效液相色譜分析技術(shù)測(cè)量油中糠醛含量。常見固體絕緣材料故障如下。

第一，纖維脆裂。當(dāng)纖維材料過度受熱后，當(dāng)中的水分將被蒸發(fā)，進(jìn)而加劇了纖維材料的脆化。紙材脆化后容易剝落，再加上各種沖擊力的影響，如，機(jī)械震動(dòng)、操作波以及電動(dòng)應(yīng)力等，可能產(chǎn)生絕緣故障甚至引發(fā)嚴(yán)重的電氣事故。

第二， 纖維材料機(jī)械強(qiáng)度下降。隨著受熱時(shí)間的延長(zhǎng)，纖維材料的機(jī)械強(qiáng)度也隨之下降，當(dāng)變壓器發(fā)熱后排除絕緣材料水分，將增加絕緣電阻，極大程度上降低機(jī)械強(qiáng)度。

第三，纖維材料本身收縮。纖維材料先脆化后收縮，夾緊力降低，改變收縮位置，使變壓器繞組在沖擊電壓或電磁振動(dòng)下因移位摩擦而對(duì)絕緣性產(chǎn)生影響。

2.液體絕緣材料故障

變壓器油屬于液體類的絕緣材料，從成分來看主要包括樹脂、烴、酸和其它雜質(zhì)混合物，上述各類成分具有一定的不穩(wěn)定性，再加上溫度、光合作用以及電場(chǎng)的影響之下將加速氧化。一般，變壓器油氧化過程需要消耗大量時(shí)間，但當(dāng)金屬、氣體、雜質(zhì)等混入變壓器油中會(huì)加速氧化，改變油的性質(zhì)。

二、變壓器絕緣事故及預(yù)防

1.懸浮導(dǎo)體

根據(jù)高壓變壓器的結(jié)構(gòu)特征來看，高壓套管的均壓球、穿心螺桿上的緊固螺釘、導(dǎo)電回路的固定螺釘以及油箱磁屏蔽的接地螺釘?shù)染鶎儆诳赡墚a(chǎn)生金屬件松動(dòng)或脫落。在高壓變壓器中，為了避免各結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生雜散損耗，通常將電工鋼帶組成的屏蔽材料安裝于油箱壁及結(jié)構(gòu)件上，這種磁屏蔽主要是依托于接地螺栓進(jìn)行接地處理，如果接地不良或者發(fā)生脫落，將會(huì)磁屏蔽懸浮放電，若未能及時(shí)處理將會(huì)引發(fā)故障。為避免金屬緊固件發(fā)生松動(dòng)或者脫落，需在變壓器裝配過程中做好裝置的緊固和鎖緊措施，但由于操作疏忽或安裝工藝不合理，金屬緊固件松動(dòng)或脫落引起放電。

2.金屬異物

相較于金屬性雜質(zhì)，金屬異物體積較大。所謂金屬異物主要是檢修和制造過程中的殘留物，或變壓器生運(yùn)行過程中的生成物，如，冷卻油管路內(nèi)部的焊渣等。金屬異物對(duì)絕緣的危害主要包括絕緣擊穿和局部放電等。局部放電試驗(yàn)可在一定程度上有效判斷金屬異物，因此，變壓器出廠前或檢修后都需要進(jìn)行局部放電試驗(yàn)，進(jìn)而將此類故障發(fā)生率將至最低。

3. 雜質(zhì)

水分、氣體、固體雜質(zhì)等均屬于變壓器內(nèi)部雜質(zhì)，本研究主要分析變壓器與固體雜質(zhì)之間關(guān)系。固體雜質(zhì)（又稱“異物”）分為3種，即，導(dǎo)磁性雜質(zhì)、導(dǎo)電性雜質(zhì)以及非導(dǎo)電性雜質(zhì)。在高場(chǎng)電中，雜質(zhì)容易發(fā)生放電現(xiàn)象，為避免器身受到雜質(zhì)的影響，制造廠應(yīng)采取以下幾種措施，以達(dá)到防塵目的：

第一，環(huán)境條件的要求，通常，220kv及以上電壓等級(jí)的產(chǎn)品在空調(diào)室內(nèi)完成，空調(diào)室內(nèi)的降塵量每天不高于15mg/cm2，溫度則在16-28℃，相對(duì)濕度則不高于60%;

第二，進(jìn)入室內(nèi)應(yīng)穿專用的工作服和潔凈鞋，確保所使用工具的規(guī)范性;

第三，鐵心、絕緣件以及繞組等待組裝的部件在放置時(shí)應(yīng)遮蓋好，裝配前可用吸塵器做好相應(yīng)的清掃工作。

4.絕緣受潮

正常運(yùn)行的變壓器，油和紙中的含水量是較低的，也是比較穩(wěn)定的。變壓器絕緣受潮主要由以下因素引起：（1）密封不良。變壓器密封部位（如變壓器上部的套管法蘭及升高座法蘭處、套管將軍帽、壓力釋放裝置、冷卻器法蘭、鐵心接地套管下部等處）密封不嚴(yán)都會(huì)導(dǎo)致雨水侵入變壓器。若水分滲漏到繞組上，導(dǎo)致繞組匝間短路，繼而引發(fā)故障。（2）水冷卻器漏水。水冷卻器管道升裂和開焊，會(huì)使大量水分進(jìn)入變壓器油中，引起繞組燒毀。（3）進(jìn)油管道內(nèi)部及套管均壓球內(nèi)部有積水，安裝時(shí)未清理干凈，水分隨油淋到器身上，引起絕緣事故。（4）凝結(jié)水流入。變壓囂油中的水分蒸發(fā)至儲(chǔ)油柜內(nèi)，遇冷凝結(jié)。儲(chǔ)油柜底部凝結(jié)水過多，回流入變壓器，引起繞組燒毀。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，采用不同方法有效預(yù)防高壓變壓器絕緣故障，可促進(jìn)電能輸出更加可靠，有力保障電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李儉，孫才新，陳偉根，等. 基于灰色聚類分析的充油電力變壓器絕緣故障診斷的研究[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2017，17（4）：80-83.

[2] 盧寧. 電力變壓器絕緣故障綜合診斷方法芻議[J]. 電力系統(tǒng)裝備，2019（4）：120-121.