羅恒，李曉梅，孔繼蕾，王韌，王暉，藺鑫

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0 前言

電力變壓器作為電力系統(tǒng)中的重要電氣設(shè)備，承擔(dān)著電能的傳輸、分配和變換等重要功能，見圖1。為了確保變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要對其進(jìn)行定期的高壓試驗(yàn)和故障處理。高壓試驗(yàn)是保證變壓器電氣性能的重要手段，可以檢測出變壓器內(nèi)部存在的隱患和缺陷，及時采取措施進(jìn)行修復(fù)和調(diào)整，保證其安全可靠運(yùn)行。同時，隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展和變化，變壓器的使用環(huán)境和工作條件也在不斷變化，變壓器故障問題也日益復(fù)雜多樣化。因此，對變壓器的故障處理方法進(jìn)行研究和總結(jié)，具有十分重要的實(shí)際意義。本文旨在對電力變壓器的高壓試驗(yàn)技術(shù)及故障處理方法進(jìn)行研究和探討，通過對變壓器的基本原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的介紹，深入分析了高壓試驗(yàn)的方法和注意事項(xiàng)，總結(jié)了常見的變壓器故障類型和處理方法，并介紹了一些新型的變壓器高壓試驗(yàn)技術(shù)和故障處理方法的研究進(jìn)展。

圖1 電力變壓器

1 電力變壓器基本原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

電力變壓器是電力系統(tǒng)中的核心設(shè)備之一，它具有將高電壓變?yōu)榈碗妷?、或低電壓變?yōu)楦唠妷旱墓δ?，同時也能實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)中電能的傳輸和分配。在電力系統(tǒng)中，變壓器的重要性不言而喻，因此掌握變壓器的基本原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對于電力系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)都具有非常重要的意義[1-3]。

1.1 變壓器基本原理

變壓器的基本原理是利用電磁感應(yīng)原理將電源端的電能變成輸出端的電能。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)變壓器的初級線圈通電時，會在鐵芯中產(chǎn)生一個磁場，這個磁場會感應(yīng)次級線圈中的電流，從而產(chǎn)生次級電壓。變壓器的變比是指輸出電壓與輸入電壓的比值，變比越大則輸出電壓就越高。變壓器的變比與初級線圈和次級線圈的匝數(shù)成正比，即變比= 次級匝數(shù)/初級匝數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，變壓器的變比是固定的，一般不能隨意改變，所以設(shè)計(jì)時需要根據(jù)具體的需要進(jìn)行選擇。

1.2 變壓器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

電力變壓器通常由鐵芯、初級線圈、次級線圈、繞組屏、絕緣結(jié)構(gòu)、冷卻器等部分組成。鐵芯是變壓器中的重要部分，其作用是集中磁力線，防止能量的損失。初級線圈和次級線圈都是由導(dǎo)線繞成的線圈，初級線圈通電產(chǎn)生磁場，而次級線圈則接收磁場并產(chǎn)生電流。繞組屏主要是為了保護(hù)繞組和連接線。絕緣結(jié)構(gòu)則是為了保證變壓器在高電壓下能夠安全運(yùn)行。冷卻器的作用是對變壓器進(jìn)行散熱，防止變壓器過熱。

2 變壓器高壓試驗(yàn)技術(shù)

2.1 高壓試驗(yàn)的目的和意義

高壓試驗(yàn)是指對變壓器進(jìn)行高電壓測試，其主要目的在于檢驗(yàn)變壓器的絕緣性能是否符合要求，同時也可以發(fā)現(xiàn)和預(yù)防變壓器的潛在故障。由于變壓器在電力系統(tǒng)中具有重要的作用，一旦出現(xiàn)故障會對電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行產(chǎn)生極大的影響，因此進(jìn)行高壓試驗(yàn)可以有效保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 高壓試驗(yàn)方法和設(shè)備

常用的高壓試驗(yàn)方法包括交流高壓、直流高壓和諧波高壓等。其中，交流高壓試驗(yàn)是最常用的一種方法，其測試電壓可以高達(dá)數(shù)百千伏。在進(jìn)行高壓試驗(yàn)時，需要使用專門的高壓試驗(yàn)設(shè)備，如高壓發(fā)生器、高壓變壓器、高壓絕緣子和高壓電纜等。

2.3 高壓試驗(yàn)注意事項(xiàng)

在進(jìn)行高壓試驗(yàn)時需要注意以下事項(xiàng)：第一，測試前應(yīng)對變壓器進(jìn)行詳細(xì)的檢查，確保其運(yùn)行狀態(tài)良好，沒有明顯的故障或隱患。第二，測試前應(yīng)清理變壓器的表面，確保無任何污垢或電介質(zhì)殘留，以保證測試的準(zhǔn)確性和安全性。第三，在進(jìn)行高壓試驗(yàn)時，應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)的安全規(guī)定和操作規(guī)程，以確保測試過程的安全可靠。第四，在進(jìn)行高壓試驗(yàn)時，應(yīng)注意測試電壓的大小和測試時間的長短，以確保測試過程的有效性和可靠性。第五，在測試結(jié)束后，應(yīng)對變壓器進(jìn)行詳細(xì)的檢查和評估，對測試結(jié)果進(jìn)行分析和處理，并對變壓器的維護(hù)和修理進(jìn)行及時的安排和處理。

3 變壓器故障類型和處理方法

3.1 變壓器故障類型的分類和特點(diǎn)

變壓器故障類型多種多樣，常見的故障類型包括繞組故障、油漏故障、絕緣老化和沉積物堵塞等。根據(jù)故障的性質(zhì)和原因，可以將變壓器故障類型分為以下幾類：1）電氣故障：包括繞組短路、斷路、匝間短路、接觸不良等。2）機(jī)械故障：包括軸承故障、機(jī)構(gòu)故障、機(jī)械碰撞等。3）絕緣故障：包括絕緣老化、擊穿、漏電等。4）冷卻故障：包括冷卻系統(tǒng)故障、過熱等。

不同類型的故障對變壓器的影響也不同，有些故障會導(dǎo)致變壓器停機(jī)，有些故障則會影響變壓器的性能和壽命。因此，在變壓器的運(yùn)行過程中，必須對各種故障進(jìn)行及時的檢測和處理，以保證變壓器的正常運(yùn)行[4-6]。

3.2 常見變壓器故障的處理方法

變壓器作為電力系統(tǒng)中重要的設(shè)備，出現(xiàn)故障時需要及時處理，保障電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。常見的變壓器故障包括：繞組故障、絕緣老化、過載運(yùn)行、接地故障等。

3.2.1 繞組故障的處理方法

繞組故障是指變壓器中繞組發(fā)生的故障，如短路、開路等。如果出現(xiàn)繞組故障，應(yīng)該及時采取措施進(jìn)行維修或更換。在維修時，需要根據(jù)具體情況選擇不同的維修方式。如對于小規(guī)模的繞組故障可以進(jìn)行現(xiàn)場修復(fù)，而對于大規(guī)模的故障則需要進(jìn)行更換。在更換繞組時，應(yīng)注意選用合適的材料和工藝，保證繞組質(zhì)量。

3.2.2 絕緣老化的處理方法

絕緣老化是指變壓器中的絕緣材料老化失效，如絕緣油、絕緣紙等。出現(xiàn)絕緣老化需要及時更換變壓器的絕緣材料。在更換時需要選擇合適的材料，按照正確的工藝進(jìn)行更換。同時，為了延長絕緣材料的使用壽命，應(yīng)加強(qiáng)變壓器的維護(hù)保養(yǎng)，定期檢查和測試絕緣材料的狀態(tài)。

3.2.3 過載運(yùn)行的處理方法

過載運(yùn)行是指變壓器長時間運(yùn)行在超過額定負(fù)載的狀態(tài)下，導(dǎo)致變壓器過熱、絕緣老化等故障。為了避免過載運(yùn)行引發(fā)的故障，應(yīng)嚴(yán)格控制變壓器的運(yùn)行負(fù)載，避免超負(fù)荷運(yùn)行。對于已經(jīng)出現(xiàn)過載運(yùn)行導(dǎo)致的故障，需要及時停機(jī)檢修，更換損壞的部件，同時加強(qiáng)對變壓器的管理和監(jiān)測，確保其正常運(yùn)行。

3.2.4 接地故障的處理方法

接地故障是指變壓器絕緣材料發(fā)生破損，導(dǎo)致繞組與地接觸而產(chǎn)生的故障。出現(xiàn)接地故障需要及時采取措施進(jìn)行維修。在維修過程中，需要先找到故障點(diǎn)，進(jìn)行絕緣處理或更換損壞部件。為了避免接地故障的發(fā)生，應(yīng)加強(qiáng)對變壓器的維護(hù)保養(yǎng)，定期檢查絕緣材料的狀態(tài)。

3.3 變壓器維護(hù)與檢修

變壓器的正常運(yùn)行需要定期進(jìn)行維護(hù)和檢修。維護(hù)包括油位、油色、油溫等的檢查和調(diào)整，以及保護(hù)裝置的檢測和校驗(yàn)；檢修則包括變壓器內(nèi)部的清潔、絕緣油的更換、絕緣材料的檢查和更換等。以下是變壓器維護(hù)和檢修的一些注意事項(xiàng)：油位和油色的檢查：變壓器絕緣油的油位應(yīng)該保持在油箱中線以上，油色應(yīng)該清澈透明。如果發(fā)現(xiàn)油位偏低或油色變濁，需要及時添加或更換絕緣油。油溫的控制：變壓器絕緣油的溫度應(yīng)該控制在正常范圍內(nèi)，避免溫度過高或過低，以免影響變壓器的正常運(yùn)行。保護(hù)裝置的檢測和校驗(yàn)：變壓器的保護(hù)裝置應(yīng)該定期進(jìn)行檢測和校驗(yàn)，確保其能夠及時準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)和處理變壓器故障。變壓器內(nèi)部的清潔：變壓器內(nèi)部應(yīng)該保持清潔干燥，避免雜質(zhì)和水分的積聚，影響變壓器的絕緣性能。絕緣油的更換：變壓器絕緣油的使用壽命有限，一般需要定期更換。更換絕緣油時應(yīng)該選擇適當(dāng)?shù)臅r間和方法，避免對變壓器的影響。絕緣材料的檢查和更換：變壓器的絕緣材料如絕緣紙、絕緣墊等也需要定期檢查和更換，確保其絕緣性能符合要求[7-10]。

維護(hù)和檢修對于保證變壓器的正常運(yùn)行和延長使用壽命非常重要。但是需要注意的是，在進(jìn)行維護(hù)和檢修時需要遵循相應(yīng)的安全規(guī)范和操作規(guī)程，避免發(fā)生意外事故。同時，還需要根據(jù)變壓器的具體情況和工作條件，制定合理的維護(hù)和檢修計(jì)劃，確保變壓器的安全可靠運(yùn)行。

4 結(jié)束語

本文對電力變壓器高壓試驗(yàn)技術(shù)和故障處理方法進(jìn)行了研究和分析，探討了變壓器高壓試驗(yàn)的目的和意義，以及高壓試驗(yàn)的方法和注意事項(xiàng)。同時，還介紹了變壓器故障類型的分類和特點(diǎn)，以及常見的故障處理方法和變壓器維護(hù)與檢修。在未來的工作中，我們可以進(jìn)一步探索和研究電力變壓器的高壓試驗(yàn)技術(shù)和故障處理方法，結(jié)合新的技術(shù)和方法，不斷提高變壓器的安全性和可靠性，推動電力系統(tǒng)的發(fā)展。