漳浦海峽發(fā)電有限公司 謝 軍

在建設新能源過程中電力變壓器發(fā)揮著重要作用。為確保其得以穩(wěn)定運行，就需把握好其中的關鍵環(huán)節(jié)，也就是高壓試驗。這直接作用于電站正常運行，一旦出現(xiàn)問題就會導致電網(wǎng)運行缺乏穩(wěn)定性，無法保證用戶的用電質(zhì)量。在實踐中，電力變壓器試驗質(zhì)量備受關注，須慎重選擇實驗方法，否則會給試驗帶來波折、無法一次合格通過，試驗結(jié)果的可靠性程度也會降低，從而無法保證新能源電力順利送出。

1 電力變壓器高壓試驗內(nèi)容

1.1 電力變壓器高壓試驗常規(guī)方法[1]

了解電力變壓器高壓試驗，需從其常規(guī)方法為切入點，以此發(fā)現(xiàn)問題并逐步提出相應處理措施建議：嚴格接線。在連接引線時，除要依照接線原理圖外，還要確保變壓器和控制箱足夠安全可靠；嚴格檢查接觸和“零”位。在試驗前應對部分接線進行認真檢查，確保不存在接觸不良的情況，同時需要查看控制箱，確保調(diào)壓器處于“零”位；綠啟紅升。在接通電力變壓器電源后綠燈亮起，然后按下按鈕啟動。紅燈亮起后等待升壓；緩升觀變。朝著順時針方向轉(zhuǎn)動調(diào)壓器手柄，保持勻速，在緩慢升壓的同時需密切關注儀表指針變化，全面了解試運轉(zhuǎn)情形；歸零解線。在完成試驗后需將電壓迅速歸零，同時按下停止按鈕將電源切斷，引線也要及時解開。

通常情況下，開展電力變壓器高壓試驗，需完成9個試驗項目，如測量絕緣電阻、泄露電流，測試介質(zhì)損耗因數(shù)等。為確保得到更為準確且真實的試驗結(jié)果，在操作試驗時須保證所有環(huán)節(jié)都按照規(guī)定來完成，試驗內(nèi)容的選取要足夠合理。

1.2 絕緣電阻的測量問題及解決措施[2-4]

問題：在整個試驗中，最簡單便利的預防性試驗就是測量絕緣電阻。在此過程中，不僅可獲得絕緣電阻的大小，還可知道絕緣電阻的污穢、受潮以及老化情況。相對來說，如果絕緣電阻所處的地方鹽霧高、濕度大，則上述問題會變得更加突出。以1臺高壓側(cè)電壓220kV、容量120000kVA 變壓器的絕緣電阻測量為例，溫度變化會對絕緣吸收產(chǎn)生影響。如溫度超過了35℃，干燥絕緣吸收比會持續(xù)上升，在其達到極值之后又會下降。如果絕緣受潮則變化情況是不規(guī)則的；措施：須將試驗室內(nèi)的溫度維持在一定范圍內(nèi)，然后才能得到真實的絕緣吸收比。例如將試驗地點選擇出廠時的室內(nèi)，達到控制試驗穩(wěn)定效果，在現(xiàn)場時可選擇低溫時段進行試驗。

1.3 泄漏電流的測量問題及解決措施

1.3.1 問題

在測量電力變壓器泄露電流時，使用的設備主要是數(shù)顯泄露電流測試儀，該儀器對電壓有一定的要求，須維持在2.5kV 以下，相對于變壓器的額定工作電壓明顯要低得多。出現(xiàn)此種問題一般原因，一是使用直流兆歐表無法滿足試驗中對于電壓的要求，二是變壓器本身存在質(zhì)量缺陷。

1.3.2 措施

在試驗中如果使用直流兆歐表則無法達成電壓要求。為保證測量得到的結(jié)果足夠精確，可以選用加直流高壓的方法；相對于低壓環(huán)境，在高壓環(huán)境下變壓器泄露電流要高得多，則說明變壓器的質(zhì)量有問題，因為高壓絕緣電阻比低壓絕緣電阻要小。防泄漏功能也無法滿足使用要求，這在監(jiān)造設備時要嚴格控制設備制造質(zhì)量，選擇技術能力強的監(jiān)造人員，嚴格控制每一道工序并定期檢查。

1.4 局部放電試驗問題及處理措施

1.4.1 問題

局部放電試驗在變壓器試驗中十分常見，具有“非破壞性”特征。在試驗中主要會選取以下方法：一是用工頻耐壓作為預激磁電壓，在10～15min 內(nèi)將局部電壓維持在試驗電壓水平，并在此時對局部放電量進行測量；二是對運行中的過電壓進行模擬，以此作為預激磁電壓，在1～1.2h 內(nèi)將電壓維持在試驗電壓水平，對局部放電量進行測量。以上試驗方法常見的問題，一是在局部放電試驗中選擇依據(jù)出現(xiàn)問題而導致試驗不合格，二是變壓器絕緣性能不理想引起不同程度的破壞性，三是噪聲控制源選擇錯誤導致噪聲超標。

1.4.2 措施

上述第二種方法可對長期工作電壓下的變壓器進行測量，確定其是否存在局部放電問題，從而確保在實際應用中變壓器處于安全運行狀態(tài)。在該試驗中，設計絕緣結(jié)構、絕緣件加工、絕緣介質(zhì)承受場強等的主要依據(jù)并非主、縱絕緣是否放電，而是局部放電量必須比規(guī)定值更低；在該試驗中選取第一種試驗方法時需花費15min 時間，如將此時間適當延長更有助于測試絕緣性能。如得到的結(jié)果比預期更糟糕，可能會造成各種損壞，程度各有輕重。如選取第二種試驗方法，按照標準需在1h 內(nèi)維持試驗電壓，絕緣結(jié)構的伏秒特性會影響到變壓器承受的時間。

在做局部放電試驗時局部放電量受到多方面因素的影響，比如帶電和接地電表面場強，但是不會因為電源頻率變化而產(chǎn)生影響。根據(jù)這一點，在選取試驗地點時盡量不要選擇嘈雜的地方，還要隔離局部放電量。

1.5 變壓比測量問題及處理措施

1.5.1 問題

有多種方法可以用來測量電力變壓器的變壓比，相對于雙電壓表法，在試驗當中更為常用的方法是變壓比電橋法。這種方法具有諸多優(yōu)點，比如具有較高的靈敏度、準確度更高、可以直讀誤差。在試驗中可根據(jù)需要調(diào)節(jié)電壓，這也就增加了試驗的安全度。在試驗中，只要是連續(xù)組別的試驗均能夠同步完成，讓變壓器并聯(lián)運行有一個基本前提，那就是結(jié)線組別相同。如果判斷變壓器接線組別出現(xiàn)了問題就無法取得試驗成功。

1.5.2 措施

在進行高壓試驗的過程中也需要對結(jié)線組別進行判斷，這個環(huán)節(jié)是不能省略的。進行這一環(huán)節(jié)有多種方法，比如組別表法、相位表法、直流感應法等。從實踐經(jīng)驗來看，組別表屬于一種專用儀表，它非常常見又具有許多優(yōu)點，比如指示準確、反映的信息一目了然，使用起來也十分方便。為此，可以采用組別表來對變壓器組別進行直接判斷。

1.6 介質(zhì)損耗因數(shù)測試問題及處理措施

1.6.1 問題

在試驗中，對介質(zhì)損耗因數(shù)進行測量是不可缺少的一項工作，它是絕緣預防性試驗中的內(nèi)容，其目的在于對變壓器的絕緣性能做出判斷，而判斷的依據(jù)是介質(zhì)損耗因數(shù)大小。當變壓器正常運轉(zhuǎn)的時候，絕緣損耗會改變介質(zhì)損耗因數(shù)的大小。在試驗中，如果試驗人員沒有準確掌握變壓器絕緣劣化和受潮的情況，就無法得出準確的結(jié)果。

1.6.2 措施

安排技術能力過硬的試驗人員進行試驗，同時在電力變壓器的介質(zhì)損耗因數(shù)測試中，試驗電壓和設備大小并沒有影響到試驗結(jié)果，相對于測量絕緣電阻以及測試泄漏電流的試驗，該試驗的準確度更高，試驗人員對絕緣變化的判斷是準確的。

1.7 交流耐壓試驗問題及處理措施

問題：為了判斷絕緣強度，需要在試驗中測量交流耐壓。從該試驗結(jié)果來看出變壓器集中性性能的不足，確保提升變壓器的絕緣性，否則一旦絕緣性出現(xiàn)問題就會產(chǎn)生安全隱患。在試驗中很可能出現(xiàn)統(tǒng)計問題，計算得到的數(shù)據(jù)并不準確，所以無法準確獲得交流耐壓的數(shù)據(jù)；措施：在試驗之前，應該對前述中提到的試驗步驟進行認真操作，并得出準確的結(jié)果，在完成前述試驗之后，再進行交流耐壓試驗。

2 電力變壓器高壓試驗的安全設計方法

在試驗中需要將電壓調(diào)到較大的程度，這意味著可能會產(chǎn)生安全隱患，所以必須針對安全問題做出有效設計，這一點不僅事關試驗人員安全，還會影響到試驗結(jié)果是否準確的問題。所以必須慎重選擇安全設計方案，確保整個試驗不會因為安全問題而造成無法順利推進的情況。

2.1 防止感應電壓與放電反擊

在試驗中，不同設備之間可能會出現(xiàn)感應電壓的問題[5]，對此必須采取措施加以防范。一般來說，要將所有設備進行短接，同時可靠接地。在試驗室內(nèi)會有專門的接地系統(tǒng)或者短路接地井，這些都是按照規(guī)定設置的。試驗室內(nèi)還有一些電容設備，雖然這些設備處于閑置狀態(tài)，但是按照規(guī)定也要完成短路接地工作。

一般來說，需要選擇在一個封閉的六面屏蔽體環(huán)境中完成電力變壓器高壓試驗。在試驗時，要做好瞬間放電的準備。為了確保試驗中不發(fā)生安全事故，所有高壓電纜外面需要增加金屬管，以此起到保護作用，同時這些電纜要埋地敷設。通常而言金屬管應該在15m 以上，每5m 還要連接接地極，盡可能避免出現(xiàn)放電反擊現(xiàn)象。

2.2 可靠的接地

在試驗中，接地系統(tǒng)必須擁有足夠高的質(zhì)量，通常情況下要有一個不超過0.5Ω 的接地電阻，這樣才能確保試驗過程中不發(fā)生意外，保證人員和設備處于相對安全的環(huán)境中。在接地條件足夠好的條件下，要把試驗室看成特殊等電位體，其中包括許多金屬儀器和設備，它們均需要安裝外殼且做好接地處理。特別是要用金屬材料連接變壓器和試驗設備，確保連接足夠穩(wěn)定、安全和可靠。在試驗室內(nèi)，所有接地電的位置都應該標明，防止試驗人員不小心觸電。

2.3 防火、防爆

在試驗中，在運行變壓器的時候，無論是短路還是過載的情況都不允許出現(xiàn)，對于絕緣材料要特別關注，還應該注意到電火花和高溫等因素產(chǎn)生的作用，受此影響會出現(xiàn)膨脹、分解和氣化現(xiàn)象，快速增加變壓器內(nèi)部壓力，當壓力足夠大時就會產(chǎn)生爆炸、噴出大量絕緣油，燃燒中的油處于流動狀態(tài)，會引發(fā)嚴重的火災。所以在試驗中首先要考慮的是安全問題，消除所有安全隱患。

2.4 電力變壓器高壓試驗中的安全保障措施

在電力變壓器進行高壓試驗過程中存在較高的電壓，因而試驗過程中必須針對危險因素制定安全保障措施，特別是高鹽霧腐蝕和高濕度環(huán)境條件下的區(qū)域，并在試驗前安排專人對措施進行落實，從而保證人員和設備在足夠安全的條件下進行試驗，確保試驗順利完成。

一是在電力變壓器高壓試驗過程中，技術負責人組織試驗人員開展試驗方案交底和安全培訓，讓所有參加試驗的人員都能形成較強的安全意識，熟知試驗中可能存在的緊急情況，并能夠及時選擇正確的應對措施保障自身和設備安全，把損失降到最低。在試驗中，所有人員必須按照事先確定的方案操作，所有操作必須符合規(guī)定，不允許違規(guī)操作。

二是試驗前需要檢查所有設備和儀器，并對其進行維護，檢核工作也應該得到加強，除了確保設備和儀器不存在任何損壞且能夠滿足精度上的要求之外，還要確保設備質(zhì)量足夠好，符合國際安全標準，保證設備儀器在操作上既準確又可靠。對于設備接線位置應該引起高度重視，避免接線錯誤或者線路老化的問題，避免因設備和儀器引發(fā)安全事故。

三是在試驗過程中做好相應的防護網(wǎng)設置和警示標志的設置等隔離措施，特別注意容易出現(xiàn)危險的區(qū)域，要制定針對性措施，同時安排專門人員進行看護來規(guī)避安全事故（事件）的發(fā)生。

綜上，電力設備高壓試驗對技術的要求非常高，整個試驗的難度較大。在試驗中，一定要選取合理的試驗條件、方法、內(nèi)容、參考依據(jù)及數(shù)據(jù)讀取標準，著重考慮安全問題，做好安全設計，嚴格檢查試驗中所需要使用的各種儀器設備，同步嚴格控制出廠質(zhì)量驗收，以保證試驗操作的順利進行，從而得到相關數(shù)據(jù)，確保試驗一次合格，進而科學判定變壓器的綜合性能，進一步實現(xiàn)進度、質(zhì)量、安全、成本控制，從而為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的新能源電力。電力變壓器高壓試驗一次合格方法的選擇，并在試驗過程中及時對已經(jīng)存在或者潛在的故障進行發(fā)現(xiàn)和處理，才能真正意義上保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，也是實現(xiàn)2030年前碳中和、2060年前碳達峰的技術保障之一。