配电变压器绝缘状态检测技术综述

配电变压器绝缘状态检测技术综述

白纪宏

特变电工股份有限公司新疆变压器厂  新疆昌吉  831100

摘 要：变压器是整个配电网中非常重要的一项设备，其运行质量对整个配电网及供电企业的发展都具有很大的影响，所以我们必须对配电变压器引起高度重视。由于配电变压器工作环境较为恶劣，运营管理工作不到位等原因，导致各类事故屡见不鲜，对用户端供电质量及整个配电网的正常运营都造成严重的干扰，所以开展配电变压器绝缘状态检测工作十分必要。本文首先对配电变压器进行了简要概述，进一步分析了变压器绝缘状态检测技术类型及其应用，旨在促使配电变压器的安全稳定运行。

关键词：配电系统；变压器；绝缘状态；检测技术

1配电变压器概述

配电变压器属于配电网中非常关键的一种电气设备，其在电力系统中的主要作用就是实现对电压的有效转换（高压转低压和低压转高压），其和用户的供电可靠性存在密切的关联，是配电网中的一个核心部件，如果配电变压器出现绝缘老化现象会大幅度降低变压器的整体性能。配电变压器绝缘老化主要包括热老化、电老化和机械老化三种。

热老化其实就是变压器油纸绝缘性能下降的一种表现，绝缘纸的老化还会对其机械性能产生严重的影响，当机械性能完全丧失的时候，绝缘纸便会因为脆化而与绕组相脱离，此时很容易造成油路堵塞，影响配电变压器散热功能。散热不顺畅进一步造成温度持续上升，高温作用下加速绝缘热老化，由此形成恶性循环。

由于配电变压器长期处于特殊的运行环境中，难免会受到电场的干扰，加速油纸老化速度，这主要是因为电场会促使油纸加速分解，导致其绝缘性能下降。通过对老化油纸实施绝缘击穿试验发现，击穿过程中电压值处于恒定状态，这就说明配电变压器依旧可以使用，但电气性能会在某个范围内持续下降。因为绝缘油纸自身具备一定的电场承受能力，所以电老化后暂时不会影响变压器的正常运行。除此之外，油纸从生产厂家运送至使用现场途中，由于振动使其内部产生一定量的气泡，引发局部放电现象，使绝缘表面温度升高，加速老化[1]。

绝缘油纸在配电变压器整个运行过程中都会承受一定程度的机械变形，当超出油纸抗压极限时便会在机械应力的作用下发生断裂，导致其完全丧失绝缘性。

2配电变压器绝缘状态检测技术

2.1 油色谱分析法

受温度、电场及水分等诸多因素的影响，配电变压器绝缘油会出现碳化及氧化裂解反应，反应过程中会产生氢气、烃类气体等多种气体。配电变压器绝缘板和绝缘纸都为多孔结构，所以吸水性比较强，相对而言，绝缘纸的亲水性更好，可以从绝缘油当中吸取一定的水分。在绝缘板和绝缘纸热老化裂解过程中会产生一氧化碳、水及二氧化碳等气体，同时还伴有少量的烃类气体。利用油色谱分析法对配电变压器绝缘状态进行检测，就是利用了这一原理，局部放电时会产生甲烷、氢气和一氧化碳；过热故障时会产生乙炔和甲烷；火花放电时会产生乙炔和氢气。

油色谱分析法是目前配电变压器绝缘状态检测中应用最广泛的一种技术，绝缘纸纤维素老化过程会产生二氧化碳和一氧化碳气体，其可以作为评价变压器绝缘老化现象的一个重要参考依据。当发生绝缘故障时，一氧化碳和二氧化碳的产生量会明显增加，当两者比值大于7时就说明绝缘材料发生了老化；当两者比值小于3且温度大于200℃时则说明固体绝缘存在故障；若比值小于0.09或者大于0.33时则说明绝缘纸发生了分解现象。

2.2 绝缘电阻检测法

绕组绝缘电阻试验测量是考核配电变压器绝缘性能时作为简单方便的一种检测方法，而且利用绕组绝缘电阻检测还可以及时发现变压器绝缘方面存在的问题和缺陷，比如：油纸受潮或者绝缘油品质不良等。研究发现，绕组绝缘电阻和变压器绝缘性能两者之间存在非常密切的关联，一般情况下电阻值越大绝缘性能就越好。由此可以通过检测绝缘电阻的大小判断绕组是否存在异常。

除此之外，绝缘电阻会受外界温度的一定影响，标准检测温度为25℃[2]。另外，测试时间也对绝缘电阻也会有一定的干扰，当变压器容量比较大时，绝缘吸收过程就会偏长，此时最好采用极化指数对绝缘状态进行判断，保证检测结果的准确性。

2.3 油中糠醛含量测定法

配电变压器绝缘板和绝缘纸发生老化后，会产生一定量的糠醛，而且在绝缘油中稳定性非常好，会随着含量的不断增加持续积累，我们也可以利用这一特殊物质对变压器绝缘状态实施检测，以此判断绝缘板和绝缘纸的老化程度。我国现行的DL/T596-2015对配电变压器各使用年限下相对应的糠醛含量做出了明确规定，具体检测期间可以以此为判断依据。一般情况下，运行15~20年的配电变压器糠醛含量应在0.75mg/L以内，若含量达到或者超出1.0~2.0mg/L则说明存在严重的老化问题。

3配电变压器绝缘状态检测技术应用

由于配电变压器绝缘状态下会发生一系列的反应，使相关物理量发生变化，我们便可以通过检测和分析物理量的改变情况进一步确定变压器的绝缘状态，这里所说的物理量主要包括布局放电、直流电阻和绝缘电阻等。通常情况下针对这些物理量的检测需在变压器和配电系统分离情况下完成，同时结合历史数据进行仔细分析，这种检测分析方法快捷简便，但必须保证所有检测规程和操作流程的规范性，提升检测结果的可靠性。

3.1 配电变压器变比检测方法

变比检测法即根据配电变压器的变比测试结果判断绕组运行过程中的短路和匝间现象，同时分析开头接线四五个绕组匝数比值是否正确。在此过程中应尽量选用体积小、便于携带的变比测试仪，为实际检测操作提供便利[3]。

3.2 局部放电检测法

局部放电属于配电变压器运行期间比较常见的一种内部非贯穿放电现象，放电过程往往伴随着发热、电脉冲和一定的化学反应，这些现象都会加速变压器绝缘材料的劣化。研究发现，局部放电是配电变压器内部绝缘材料劣化的主要影响因素，所以我们借助该检测法可以准确判断出变压器的绝缘状态[4]。

3.3 直流电阻检测法

除了以上所论述的两种检测方法之外，直流电阻检测法也是非常实用，操作简便的一种配电变压器绝缘状态检测手段，尤其在例行交接、检测和设备维修中比较常用。该检测方法在配电变压器接触不良、绕组匝间短路、分接开关及接头焊接状态等方面的判断准确率非常高，所以一直以来直流电阻检测法都受到了诸多电力企业的青睐，应用非常广泛。

现如今测定糠醛含量已经成为判断评估配电变压器绝缘状态的一个关键性指标，但只是凭借单一的参考量说服力远远不够，还需充分结合糠醛与聚合度经验函数关系。相关研究人员多次试验发现，糠醛含量与其聚合度存在一定的线性关系，通过对绝缘油中糠醛含量的测定，能估算出绝缘的聚合度，进一步评估配电变压器的绝缘状态。

结束语

总而言之，在整个配电网中，配电变压器不仅数量多，而且分布广、维护量大，和其他大型的变压器相比而言，企业通常不愿意在其日常维护中投入太多的精力和成本，而且目前我国针对配电变压器绝缘状态的量化标准和评估依据较为匮乏，所以一直以来如何高效准确检测配电变压器绝缘状态都是电力行业工作人员高度关注的问题。希望本文的相关论述可以为相关人员提供一定的参考和借鉴，推动我国电力行业的长足发展。

参考文献

[1]王磊.基于油液分析的变压器绝缘系统状态评估与故障预测研究[D].沈阳工业大学，2020.

[2]曹津铭.变压器典型绝缘缺陷局放特性及缺陷类型识别研究[D].哈尔滨理工大学，2020.

[3]姚杨.基于变压器预试数据的固体绝缘状态评估方法[D].山东大学，2020.

[4]王晓强.配电变压器容量和型号检测方法的探讨[J].通信电源技术，2020，37(04):155-156.