聚焦分析 | 电力油浸变压器绝缘故障分析

电力油浸干式变压器绝缘故障分析

魏张强陕西华锦界能源有限责任公司

摘 要：供电技术的发展也对电力干式变压器的可靠性提出了更高的要求。由于干式变压器结构复杂，易出故障，需要一种故障预测方法来保证其可靠运行。本文对干式变压器的绝缘故障进行了分析，并根据“三比值法”进行了计算，从而判断干式变压器的绝缘故障并进行预测。

关键词：油浸干式变压器；绝缘；影响因素

干式变压器是供电系统的主要设备之一，是电压转变的枢纽，其运行状态是否正常会对供电系统的运行产生直接的影响。由于干式变压器有很多的保护装置，导致其内部结构比较复杂，容易出现故障。根据干式变压器油中溶解的气体浓度变化情况来分析故障是一种常用的判断方法，结合灰色系统，可以提前对干式变压器进行检修等工作，减少事故发生的概率，从而确保电力系统的安全可靠[1。

1、干式变压器绝缘设计研究思路

建立一个计算模型，用于准确计算干式变压器铁芯损耗，分析不同材质铁芯的磁通密度和频率变化；建立三维损耗模型，计算出绕组损耗，研究绕组损耗的影响因素；根据绕组结构对绝缘性能的影响，以及干式变压器的绝缘电场特征，较后开发出适用于高电压大容量干式变压器的绝缘结构。

2、干式变压器绝缘技术的应用

环氧VPI 技术

环氧VPl技术是干式变压器绝缘技术中相对复杂的一类，不仅要考虑绝缘材料的结构性能和特点，还需要综合实际需求选择稀释比例，以实现较优的绝缘效果。一般来说，这项技术的结构基础是VB2645 树脂，通过对树脂进行技术改造，从而充分发挥出树脂的性能。当然，为满足实际需要，还应该运用VPl 技术对树脂进行稀释，稀释完成后继续进行合成，合成的过程中，为使树脂成型，还需要添加固化剂。在应用这项技术时，需要重点关注的是树脂的稀释参数，因为它直接影响了绝缘系数，而绝缘系数又影响了绝缘效果，一旦选择不当，甚至可能损坏干式变压器，给电力企业造成损失。

多胶膜压技术

多胶膜压技术以多胶粉云母为原料，进行烧包和模压成型，它的技术原理与环氧VPl 技术使用少胶粉云母类似，成型质量比较高，能达到绝缘效果。多胶模压技术在现阶段已经发展的比较完善，在各个电力系统中都得到了广泛应用，能够较好的保护设备。而在高电压大容量干式变压器中，它的应用能提供给干式变压器高质量的保护，以保障干式变压器的安全稳定运行。

LD.F 绝缘技术

LD.F 绝缘技术在经历了相当长的一段时间的发展之后，目前已经形成了较为完善的绝缘体系，而且类型繁多。其中比较常用的技术是低电压机电绝缘技术，而同步电动机和变频电机又是其中具有代表性的低压机电绝缘技术。对于高电压大容量干式变压器而言，LD.F 绝缘技术具有非常明显的应用优势，其优势不仅体现在电器性能优良，同时具有非常好的稳定性和优良的耐热性能，而且绝缘厚度相对较小。在实际应用中，LD.F 绝缘技术的优点更为显著，性能可靠、绿色节能而且工艺简单。另一方面，LD.F 绝缘技术在实际应用中，也在逐渐改进、发展，其发展的方向，一个向耐更高电压发展，另一个就是向更薄的厚度发展。随着干式变压器的发展，LD.F 绝缘技术也在持续完善中，以适应更高的绝缘要求。

3、绝缘故障分析

热性故障

所谓热性故障，是指在有效热应力的作用下，干式变压器内部绝缘加速劣化，较终导致发生绝缘故障。造成热性故障的原因主要有以下几种：导线过电流；接线焊接不良；油道堵塞，散热不良；铁芯局部发生短路故障等。当干式变压器内部发生热性故障时，如果是固体材料过热，会有大量一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）生成，而且比值大于10；如果是油液局部过热，会有大量乙烯（C2H4）和甲烷（CH4）生成；如果油液局部严重过热，会有大量乙炔（C2H2）生成。

电性故障

所谓电性故障是指在电应力的作用下，干式变压器内部绝缘加速劣化，由于能量密度差异导致高能放电、电火花放电或者局部放电等故障的发生。当干式变压器内部发生电性故障时，会有大量氢气（H2）和乙炔（C2H2）生成，还会产生少量乙烯（C2H4）和甲烷（CH4）。如果是高能量放电造成绝缘被电弧击穿而发生故障，那么会急剧产生大量气体，特别是匝间、层间绝缘故障。故障产生的大量气体主要是氢气（H2）和乙炔（C2H2），还会产生少量乙烯（C2H4）和甲烷（CH4）。这类故障一般很难预测，发生时会比较突然。导致火花放电故障的因素主要有三种。一是引线或者套管储油柜电位未固定的套管导电管放电；二是引线局部接触不良导致放电现象；三是分接开关拨叉电位悬浮而引起的放电等。这类故障的主要特征气体是氢气（H2）和乙炔（C2H2）。

局部放电故障通常发生在气隙和悬浮带电体的空间内。一般来讲，总烃含量比较小，产生的特征气体以氢气（H2）为主。如果干式变压器内部进水而受潮，这时候也可能导致局部放电，而且水分会发生电解反应，这都会导致氢气（H2）的产生。

“三比值法”进行故障判断

由上所述可以看出，干式变压器的主要故障类型中，干式变压器油中所含溶解气体的组成和数量有着很大的差别。因此，可以用不同气体的比值进行故障类型的判断。际电工委员会（lEC）和我标推荐分析干式变压器故障类型采用“三比值法”进行，即使用a=C2H2/C2H4、b=CH4/H2、c=C2H2/C2H6 来进行预测。同时，规定了编码规则。根据这个编码的不同组合，查询手册，就可以进行干式变压器常见故障的判断。

灰色理论预测模型分析方法研究

灰色系统的实质就是通过灰色理论的思想，把抽象的因素赋予定量的意义，通过数据处理，对数据的变化趋势进行预测。内较著名的灰色系统理论学家邓聚龙教授说过，灰色系统就是从变化规律不明显的数据中找出规律，并进行发展变化的预测。

4、结束语

综上所述，绝缘技术的发展和应用是保障高电压大容量干式变压器正常运行，从而保障电力系统的平稳安全运行的关键，是关系人民能否正常生产、生活的关键[2。所以，作为相关研究人员，应该不断进行技术创新，开发更多的绝缘材料和应用技术，不断提高高电压电容量干式变压器的安全性能和稳定性，从而推进我的电力企业不断向前发展。

参考文献：

[1 马奔, 赵晨如. 关于高电压大容量干式变压器绝缘技术的应用探讨[J. 电子世界,2017(10):88.

[2 戴永帅, 崔查秀. 高电压大容量干式变压器绝缘技术分析[J. 山东工业技术,2016(03):212.

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