配电变压器绝缘状态检测技术分析

配电变压器绝缘状态检测技术分析

范海鹏

国网山东省电力公司诸城市供电公司 山东潍坊 262200

摘要：配电变压器作为配电电网体系中的最为关键的设备，其绝缘的状态会对配电电网有着最为直接的影响。本文论述了配电变压器绝缘检测技术应用对整个配电电网系统的安全运行意义，重点对目前配电变压器绝缘状态的主要检测方法进行了详细的研究与分析。

关键词：配电变压器;绝缘状态;检测技术

电力系统由发电、输电、变电、配电、用电等几个部分组合而成，其中配电与用电之间的关联最为密切，如果配电网出现问题，则会对用电设备造成影响。所以，保证配电的运行可靠性尤为重要。变压器是整个配电网的核心设备，一旦变压器发生故障，轻则会影响配电网的正常运行，严重时会造成大范围停电。当变压器的绝缘状态下降时，故障的发生几率会随之增大。

1. 配电变压器概述

配电变压器设备是一种处于静止状态下的电气设备，它的主要功能在于将某一设定数值下的交流电压转换为频率相同的一种或几种数值各异的电压或电流的设备。把一次绕组加以交流电，产生交变磁通，并在铁芯导磁的作用和影响下，在二次绕组中产生电流感应动势。而绕组的匝数与二次感应的电动势状态有直接的关联，即：电压与匝数是呈正比的。而配电变压器的主要参数依据为电流容量，它在配电系统中发挥着重要的传输电能的作用。容量参数主要是反映着设备功率的大小值，并根据其来判断在标准的状态条件下的额定电流的大小。而现在为了达到节能和环保的要求和标准，大多的变压器所采用的是非晶合金铁心，其优点主要在于空载的损耗被大幅度降低，这也是在整个输配电的过程当中需要认真研究的核心问题。

2. 配电变压器绝缘状态检测的意义

配电变压器是配电体系中最为关键和重要的设备之一，对于配电变压器绝缘状态的检测实际上就是对整个配电体系安全运行的评估基础，这种技术理论也需要包括多种领域科学技术的支撑，要深入融合配电技术、变压器电路技术、自动控制、传感器技术与信号处理技术等多门学科知识的研究。众所周知，电气设备的状态检测都是以先进的外部诊断技术与监测设备为应用基础的，要从应用系统技术中取得最为恰当的方法进行综合的判定与评估，从而探明电气设备内部的故障状况，对于故障的性质、发生隐患的原因和设备的功能缺陷等进行讨论和判断。而就目前的相关技术而言，配电设备的检修现在仍然采用定期检修，这方面存在着两点问题。一是配电变压器设备可能的潜在隐患因素。如果配电变压器潜在一些不安全的因素，没有到检修的时限，那么极有可能发生故障隐患不能被及时排除的问题发生；二是配电变压器状态良好。即使到了设备检修的时限，而配电变压器的状态良好，而按照相关的规定和程序却必须进行检修，在执行相关的检修程序时，由于任务紧和工作量大等因素影响，会造成大量的人力、物力和时间资源上的浪费，检修的效益低下等现象发生。据此原因，现代的配电变压器检修大多采用状态检修的方法，而状态检修主要还是要依据于配电变压器。

3. 配电变压器绝缘状态检测技术

3.1配电绝缘电阻检测法

在对配变主绝缘性能进行考核时，绕组绝缘电阻不仅是重要的试验项目，也是最为简便的绝缘状态检测方法。通过绕组绝缘电阻检测能发现绝缘存在的缺陷问题，如绝缘油性质不良、油纸受潮等。绝缘性能与电阻值的大小密切相关，电阻值越大绝缘性能越好。鉴于此，通过对绝缘电阻值大小的检测可判断绕组是否存在异常，如受潮、表面脏污等。绝缘电阻会受到温度的影响，为确保检测结果准确性，应当转换到标准温度下进行计算，这里的标准温度为25℃。除温度外测试时间也会对绝缘电阻值产生一定影响。为准确表征变压器绝缘状态，可在分析时引入吸收比，其计算公式为 ：K=

式中60代表测试时间为60s 时的绝缘电阻值 ；15 代表测试时间为15s 时的绝缘电阻值。如配电变压器容量较大，绝缘的吸收过程会变得比较长，而单纯地利用吸收比很难充分反映出绝缘吸收的整个过程，且不同绝缘结构吸收过程的发展趋势也存在一定的差异，这样会导致吸收比的判断准确性下降。对此可运用极化指数对绝缘状态进行判断。

3.2配电变压器变比检测方法

变压器变比检测法在配电变压器的各个环节中都能进行有效的应用。此方法主要是根据变压器变比的测试结果，判断出绕组运行过程中的匝间的短路现象，并分析开头接线四五个绕组匝数比值的正确。这里应值得注意的是变比测试仪的变比电桥体积的重要性，体积越小，越便于携带和操作，也非常的有利于在配电变压器的现场进行方便的检测。

3.3局部放电检测法

（1）当变压器发生局部放电时，会发出频率达 GHz 的电磁波。因此，可通过对特高频电磁波的检测实现对局部放电的检测。特高频局部放电在线检测主要采用在变压器上开一介质窗，并将特高频天线放入其中，从而提取局部放电信号。目前，应用较为广泛的特高频天线有双螺旋阿基米德天线和平面等角螺旋天线。由于其有着良好的抗电晕效果，所以在局部放电在线检测中应用较为广泛。

（2）变压器中产生局部放电时，往往也会伴随着超声波的产生。因此，通过检测超声波是检测局部放电的另一个途径。超声波法一般将压电超声波传感器放置于变压器箱壳上，当存在局部放电信号时，将检测到的超声波信号转换为电信号进行检测。近年来，随着光纤技术的进步，利用超声—光检测的技术正在替代传统的超声波技术。超声波检测现场操作较为便捷，是一种常用的变压器在线检测手段。

（3）变压器发生局部放电时也会伴随着光信号的传播。因此，可利用对光信号的检测来判断变压器的绝缘状态。目前，由于光传感器设备灵敏度较差且设备较为昂贵，所以其尚处在实验室阶段，广泛使用还需解决上述问题。

3.4油色谱分析法

当绝缘油受到电场、温度、水分等外界因素影响时会出现氧化反应、碳化反应及裂解等情况，由此会产生各种气体如氢气、烃类气体等。变压器的绝缘纸或板均为多孔结构，这种结构具有一定的吸水性，并且绝缘纸的亲水性要明显高于绝缘油，能够从油中吸收水分。绝缘纸或板热老化后会发生裂解，从而生成水、一氧化碳和二氧化碳气体，并有少量的烃类气体产生，基于此可运用色谱分析法对绝缘状态进行检测。当配电变压器出现油过热故障时会产生甲烷和乙炔等气体；油纸绝缘出现局部放电时会产生氢气、甲烷及一氧化碳等气体；油中火花放电时会产生氢气和乙炔气体。目前在变压器的故障检测中油色谱分析的应用已非常广泛，绝缘纸纤维素老化后会同时产生一氧化碳和二氧化碳气体，可将之作为配电变压器绝缘老化评价时的主要参考依据。若变压器固体绝缘发生故障，一氧化碳和二氧化碳会显著增长，当二氧化碳与一氧化碳的比值超过7时表明绝缘材料老化，二者的比值小于3、且温度在200℃以上时说明固体绝缘发生故障。而一氧化碳与二氧化碳的比值超过0.33或是低于0.09时，表明绝缘纸发生分解。

3.5漏磁检测法

针对双绕组变压器漏磁通分布大体以绕组为中心分布的特性，在漏磁通中心面上下轴向布置了两个对称的线圈。若变压器“健康”（即漏磁通对称分布式）时，则两个线圈感应出的电动势大小相等、方向相反，二者串联输出电压为零。而当变压器发生故障（即漏磁通不再对称）时，两个线圈感应出的电动势串联之和不为零。这种在线检测手段实施方便，成本也较低，但由于在实际测试中漏磁通的两个线圈即使在健康变压器中也不一定为零，因此该方法的广泛应用尚在探索中。

4.结束语

配电变压器作为配电电网体系中的最为关键的设备，其绝缘的状态会对配电电网有着最为直接的影响，如果配电变压器发生问题，那么会直接导致整个配电体系的破坏和瘫痪。期望通过本文的研究能够对配电变压器绝缘水平的提升和实际使用寿命的延长有所帮助。

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