電力油浸干式變壓器絕緣故障分析

魏張強陜西華錦界能源有限責任公司

摘 要：供電技術的發展也對電力干式變壓器的可靠性提出了更高的要求。由于干式變壓器結構復雜，易出故障，需要一種故障預測方法來保證其可靠運行。本文對干式變壓器的絕緣故障進行了分析，并根據“三比值法”進行了計算，從而判斷干式變壓器的絕緣故障并進行預測。

關鍵詞：油浸干式變壓器；絕緣；影響因素

干式變壓器是供電系統的主要設備之一，是電壓轉變的樞紐，其運行狀態是否正常會對供電系統的運行產生直接的影響。由于干式變壓器有很多的保護裝置，導致其內部結構比較復雜，容易出現故障。根據干式變壓器油中溶解的氣體濃度變化情況來分析故障是一種常用的判斷方法，結合灰色系統，可以提前對干式變壓器進行檢修等工作，減少事故發生的概率，從而確保電力系統的安全可靠[1。

1、干式變壓器絕緣設計研究思路

建立一個計算模型，用于準確計算干式變壓器鐵芯損耗，分析不同材質鐵芯的磁通密度和頻率變化；建立三維損耗模型，計算出繞組損耗，研究繞組損耗的影響因素；根據繞組結構對絕緣性能的影響，以及干式變壓器的絕緣電場特征，較后開發出適用于高電壓大容量干式變壓器的絕緣結構。

2、干式變壓器絕緣技術的應用

環氧VPI 技術

環氧VPl技術是干式變壓器絕緣技術中相對復雜的一類，不僅要考慮絕緣材料的結構性能和特點，還需要綜合實際需求選擇稀釋比例，以實現較優的絕緣效果。一般來說，這項技術的結構基礎是VB2645 樹脂，通過對樹脂進行技術改造，從而充分發揮出樹脂的性能。當然，為滿足實際需要，還應該運用VPl 技術對樹脂進行稀釋，稀釋完成后繼續進行合成，合成的過程中，為使樹脂成型，還需要添加固化劑。在應用這項技術時，需要重點關注的是樹脂的稀釋參數，因為它直接影響了絕緣系數，而絕緣系數又影響了絕緣效果，一旦選擇不當，甚至可能損壞干式變壓器，給電力企業造成損失。

多膠膜壓技術

多膠膜壓技術以多膠粉云母為原料，進行燒包和模壓成型，它的技術原理與環氧VPl 技術使用少膠粉云母類似，成型質量比較高，能達到絕緣效果。多膠模壓技術在現階段已經發展的比較完善，在各個電力系統中都得到了廣泛應用，能夠較好的保護設備。而在高電壓大容量干式變壓器中，它的應用能提供給干式變壓器高質量的保護，以保障干式變壓器的安全穩定運行。

LD.F 絕緣技術

LD.F 絕緣技術在經歷了相當長的一段時間的發展之后，目前已經形成了較為完善的絕緣體系，而且類型繁多。其中比較常用的技術是低電壓機電絕緣技術，而同步電動機和變頻電機又是其中具有代表性的低壓機電絕緣技術。對于高電壓大容量干式變壓器而言，LD.F 絕緣技術具有非常明顯的應用優勢，其優勢不僅體現在電器性能優良，同時具有非常好的穩定性和優良的耐熱性能，而且絕緣厚度相對較小。在實際應用中，LD.F 絕緣技術的優點更為顯著，性能可靠、綠色節能而且工藝簡單。另一方面，LD.F 絕緣技術在實際應用中，也在逐漸改進、發展，其發展的方向，一個向耐更高電壓發展，另一個就是向更薄的厚度發展。隨著干式變壓器的發展，LD.F 絕緣技術也在持續完善中，以適應更高的絕緣要求。

3、絕緣故障分析

熱性故障

所謂熱性故障，是指在有效熱應力的作用下，干式變壓器內部絕緣加速劣化，較終導致發生絕緣故障。造成熱性故障的原因主要有以下幾種：導線過電流；接線焊接不良；油道堵塞，散熱不良；鐵芯局部發生短路故障等。當干式變壓器內部發生熱性故障時，如果是固體材料過熱，會有大量一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）生成，而且比值大于10；如果是油液局部過熱，會有大量乙烯（C2H4）和甲烷（CH4）生成；如果油液局部嚴重過熱，會有大量乙炔（C2H2）生成。

電性故障

所謂電性故障是指在電應力的作用下，干式變壓器內部絕緣加速劣化，由于能量密度差異導致高能放電、電火花放電或者局部放電等故障的發生。當干式變壓器內部發生電性故障時，會有大量氫氣（H2）和乙炔（C2H2）生成，還會產生少量乙烯（C2H4）和甲烷（CH4）。如果是高能量放電造成絕緣被電弧擊穿而發生故障，那么會急劇產生大量氣體，特別是匝間、層間絕緣故障。故障產生的大量氣體主要是氫氣（H2）和乙炔（C2H2），還會產生少量乙烯（C2H4）和甲烷（CH4）。這類故障一般很難預測，發生時會比較突然。導致火花放電故障的因素主要有三種。一是引線或者套管儲油柜電位未固定的套管導電管放電；二是引線局部接觸不良導致放電現象；三是分接開關撥叉電位懸浮而引起的放電等。這類故障的主要特征氣體是氫氣（H2）和乙炔（C2H2）。

局部放電故障通常發生在氣隙和懸浮帶電體的空間內。一般來講，總烴含量比較小，產生的特征氣體以氫氣（H2）為主。如果干式變壓器內部進水而受潮，這時候也可能導致局部放電，而且水分會發生電解反應，這都會導致氫氣（H2）的產生。

“三比值法”進行故障判斷

由上所述可以看出，干式變壓器的主要故障類型中，干式變壓器油中所含溶解氣體的組成和數量有著很大的差別。因此，可以用不同氣體的比值進行故障類型的判斷。際電工委員會（lEC）和我標推薦分析干式變壓器故障類型采用“三比值法”進行，即使用a=C2H2/C2H4、b=CH4/H2、c=C2H2/C2H6 來進行預測。同時，規定了編碼規則。根據這個編碼的不同組合，查詢手冊，就可以進行干式變壓器常見故障的判斷。

灰色理論預測模型分析方法研究

灰色系統的實質就是通過灰色理論的思想，把抽象的因素賦予定量的意義，通過數據處理，對數據的變化趨勢進行預測。內較著名的灰色系統理論學家鄧聚龍教授說過，灰色系統就是從變化規律不明顯的數據中找出規律，并進行發展變化的預測。

4、結束語

綜上所述，絕緣技術的發展和應用是保障高電壓大容量干式變壓器正常運行，從而保障電力系統的平穩安全運行的關鍵，是關系人民能否正常生產、生活的關鍵[2。所以，作為相關研究人員，應該不斷進行技術創新，開發更多的絕緣材料和應用技術，不斷提高高電壓電容量干式變壓器的安全性能和穩定性，從而推進我的電力企業不斷向前發展。

參考文獻：

[1 馬奔, 趙晨如. 關于高電壓大容量干式變壓器絕緣技術的應用探討[J. 電子世界,2017(10):88.

[2 戴永帥, 崔查秀. 高電壓大容量干式變壓器絕緣技術分析[J. 山東工業技術,2016(03):212.

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