浅析变压器绝缘故障的影响因素

崔凯 梁自超

国网天津市电力公司城西供电分公司 天津 300000

摘要：随着经济的不断发展，我国电力系统的规模也越来越大，随之产生的问题也越来越多。变压器作为电力系统的一个重要组成部分，能否正常工作关系到电力系统的正常运行，还与人们的生活息息相关。近年来，因变压器引起的故障给整个电力系统带来的损失很大，电力系统要想更好地发展，就必须处理好变压器的问题，提高整个电力系统的稳定性。本文阐述了对电路中变压器绝缘故障诊断的认识，分析了变压器绝缘故障的影响因素以及分析方法，仅供参考。

关键词：变压器；绝缘故障；影响因素

引言

电力企业是我国的经济收入主要来源之一，因此我国虽然在经济改革之后放手其在经济市场自行运转，但是还是会进行一定的帮扶。但是对于电力企业中电力系统的正常运转出现的任何问题，还只能是企业自身进行检修。尤其是在电力系统中极为重要的变压器，变压器的绝缘故障是会影响到整个电力系统的正常运行的。因此需要详细了解影响变压器绝缘故障的主要因素，从而及时采取措施解决，增加变压器的使用寿命和质量。

一、对电路中变压器绝缘故障诊断的认识

电力系统要想突破现有的发展状况，就必须改变发展战略，注重电力系统中各个电力设备的保养，增长它们的使用寿命。随着社会的不断发展，人们的用电需求也越来越高，而整个电力系统承担的电力输送任务也越来越艰巨。要想维持电力系统的正常运行，就必须重视变压器的故障诊断技术，变压器在使用过程中容量和电压等级要相互适应。对电力系统的故障进行分析，能够全面提高电力系统的性能，在新的时期下，也能优化整个电力系统。就变压器来说，一般情况下，变压器的故障都是绝缘故障，这种故障会影响整个电路系统的正常工作，导致整个电力系统瘫痪。因此，变压器的绝缘故障诊断非常重要，及时发现变压器工作过程中存在的问题，并及时解决，避免出现安全事故，保障整个电路稳定。

二、变压器绝缘故障的影响因素分析

（一）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。

温度不同会使纤维素解环、断链并伴随气体产生的程度有所不同。在一定温度下，CO和CO₂的产生速度恒定，即油中CO和CO₂气体含量随时间呈线性关系。在温度不断升高时，CO和CO₂的产生速率往往呈指数规律增大。因此,油中CO和CO₂的含量与绝缘纸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，而绝缘的老化程度又取决于运行的温度。如油漫变压器在额定负载下,绕组平均温升为65℃，最热点温升为78℃，若平均环境温度为20℃，则最热点温度为98℃；在这个温度下,变压器可运行20~30年，若变压器超载运行，温度升高，促使寿命缩短。国际电工委员会认为A级绝缘的变压器在80~140℃温度范围内,温度每增加6℃，变压器绝缘有效寿命降低的速度就会增加一倍，这就是6%法则，说明对热的限制已比过去认可的8℃法则更为严格。

（二）湿度的影响

水分的存在将加速纸纤维素降解，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害，水分可导致绝缘油的火花放电电压降低，介质损耗因数增大，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全。

（三）油保护方式的影响

变压器油中氧的作用也会加速绝缘分解反应．而含氧量与油保护方式有关。另外．油保护方式不同，使CO和CO₂在油中溶解和扩散状况不同如CO的溶解度小，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。

（四）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。

三、变压器绝缘故障的分析方法

（一）人工智能技术

人工智能是现阶段常用的检查技术，需要对已有绝缘油中溶解气体进行分析，了解故障的产生原因，然后再进行专业的处理，这样就能大大提高处理效率。在此过程中，还要注意查看其他因素的影响，变压器绝缘故障的影响因素往往不止一个。因此，在诊断过程中，要求有多年经验的技术人员进行诊断。但是，我国这方面的人才比较稀缺，国外也在研究影响变压器绝缘故障的在线监测系统，各种人工智能诊断技术也被用到变压器绝缘故障诊断中，它能够从电力变压器绝缘油中溶解的气体数据分析规律，迅速找到故障，然后找到突破口，更好地将引起变压器绝缘故障的因素区分开来，不受外界环境因素的影响，在一定程度上减少了人工判断的失误。现阶段，人工智能被广泛用于变压绝缘故障检测中，根据实际情况切换多种模式，如神经网络、模糊数学、专家诊断等。经过长期的实验发现，神经网络模型在探究变压器绝缘故障的影响因素上效果最好。在实际的监测过程中，还可以对主控室变电站每台主变的油色谱进行分析，通过人工智能技术将数据进行整理分析，对故障进行综合判断。

（二）固体绝缘故障的动态分析方法

新的预防性试验规程规定，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，有的已将该时间间隔缩短为一个月。也有部分电业局已开展了油色谱在线监测的尝试,这为实现故障的连续追踪,提供了良好的技术基础。电力变压器内部涉及固体绝缘的故障包括：围屏放电、匝间短路、过负荷或冷却不良引起的绕组过热、绝缘漫渍不良等引起的局部放电等。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CO₂。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子烷和氢气,并能通过分析各特征气体与CO和CO₂间的伴生增长情况,来判断故障原因。

结束语

总之，我国电力企业的税收是我国经济收入的主要来源之一。维护好电力企业中的发电系统，就是保护好国家的经济收入和企业经济效益的一种有效方式。对于整个电力系统来说，最重要的就是把影响到变压器绝缘的故障找出来，这样才能够有效的减少变压器的问题，增加变压器的受用寿命和使用机会。

参考文献

[1]王雪菲,咸日常,陈蕾,等.一起35kV变压器内部绝缘故障的原因分析与修复[J].变压器,2021,58(7):4.

[2]孙圣博.变压器绝缘电阻试验中容易忽视的现象[J].水电水利,2021,5(9):13-14.

[3]谢云飞,宋淑红,郭建宏.一起110 kV变压器绕组绝缘故障的诊断与分析[J].山西电力,2020(2):3.