大型电力变压器绝缘事故的分析与预防

　　摘要：主要介绍大型电力变压器由于绝缘配合故障而影响其安全运行，以及对绝缘事故的分析与预防。

　　关键词：电力变压器；绝缘事故；预防

　　1概述

　　变压器的安全运行受到绝缘事故的威胁，因此，在变压器的制造、安装、检修和运行过程中，对变压器绝缘系统的安全十分重视。本文着重分析引起变压器绝缘事故的原因以及对绝缘事故的预防。

　　2绝缘事故产生的原因

　　2.1绝缘事故概述

　　变压器的绝缘系统是一个绝缘配合问题。合理的绝缘配合是指变压器绝缘的耐受电场强度（以下简称“场强）大于其受到的作用场强，并有一定的裕度。当绝缘配合受到破坏，便引起绝缘事故的发生。

　　2.2作用场强失控引起的绝缘事故

　　1）长期工作电压

　　长期工作电压失控的问题是不存在的，但这不等于作用场强不失控。因为在一定的电压下，如果发生电场畸变，作用场强就会发生变化，引起电场畸变的原因有金属导体悬浮、导体上有尖角毛刺以及导电尘埃的积集等。例如：高压套管均压球安装时未拧紧或在运行中振松，就形成了悬浮导体，产生足以使油隙击穿的作用场强，引起局部放电和使变压器油分解出乙炔。

　　2）暂时过电压

　　工频电压短时升高或谐振过电压统称暂时过电压。当工频电压升高超过设计值时，便可能发生铁心的过激磁。在过激磁的状况下，一方面激磁电流的数值迅速增大，另一方面激磁电流中的谐波分量迅速增多。过激磁的倍数越大，则越严重。其后果是造成靠近铁心线圈的导体局部过热，引起匝间绝缘击穿。国外文献多次报导过此类事故。

　　3）操作过电压

　　电压等级超过220kV的变压器对操作过电压采取了有效的保护措施，所以至今未发现在操作过电压下的破坏事故。220kV及以下变压器的操作过电压的作用场强有失控的可能性，足以引发事故。例如：在空载合闸时发生线圈匝间或层间短路；在切低压侧补偿电容器时，引起低压引线对油箱放电；多次不同期合闸时，引起高压套管端部相间击穿。

　　4）雷电过电压

　　变压器高压侧的防雷保护比较健全，一般比较安全。但有些变压器的中、低压侧的耐雷水平较低，导致雷击损坏变压器的事故时有发生。如：220kV变压器，低压35kV侧发生过多次雷击损坏事故；110kV三绕组变压器的中压35kV侧或低压10kV侧也发过生雷击损坏事故。

　　2.3耐受场强下降引起的绝缘事故

　　耐受场强下降是指变压器在运行中由于受到污染而使绝缘处于非正常状态。引起污染的原因很复杂，常见的有以下3种：

　　1）绝缘受潮

　　正常的油纸绝缘耐受场强很高，在正常运行电压下，匝绝缘是不可能发生击穿事故的；但是实际情况是，变压器绕组绝缘事故由匝绝缘事故引起的可能性占到所有绝缘事故的80％～90％，其原因是油纸绝缘对水有极大的亲和力，其受潮后绝缘强度会直线下降。

　　一般的变压器在出厂前已做了绝缘强度试验，因此绝缘强度达到了国家标准。但是，在运输过程中或待安装过程中，就不能保证绝缘不受到破坏。所以，在变压器安装之前，一般都要进行吊芯检查。吊芯前天气须为晴天，相对湿度小于65％，器身温度要高于周围环境温度10℃。变压器油的绝缘应符合国家规定标准，见表1。

　　由于吊芯过程中器身绝缘表面受潮，为驱除潮气，必须利用真空滤油机进行热油循环。在热油循环过程中油加热时脱水缸温度控制在70～75℃，油箱温度应>50℃，热油循环连续时间以24h为宜，如果达不到要求，必须延长热油循环时间。在严寒的冬季，为了提高热油循环的效率，必要时，须对变压器器身采取必要的“保温”措施，防止变压器器身温度由于外界环境温度过低而降低。

　　绝缘受潮事故可分为突发性受潮事故和渐变性受潮事故。

　　突发性受潮事故是指泼进水或吸进水引起的事故，有以下几种情况：套管“将军帽”密封不严，吸进的水分沿高压出线渗到线圈上，引起中部进线的高压线圈匝间短路；抽真空时将水打到线圈上，引起高压线圈烧毁；水冷却器漏水，引起线圈烧毁；油箱顶盖上的铁心接地套管或定位钉胶垫密封不严，进入水分引起线圈烧毁；套管均压球内积水，安装时将水倾倒到线圈上，引起高压线圈烧毁；变压器在带油运输中受潮，安装时未发现，投运后线圈烧毁；注油前未将进油管内的积水冲洗掉，且从上部进油，水混在油中淋到器身上，引起绝缘击穿；储油柜内积水，补油时将水冲到线圈上，引起线圈烧毁。

　　渐变性受潮事故是指绝缘整体受潮，随着油的循环，水分在绝缘中局部累积到一定程度后，引起的绝缘事故。如：水分沿围屏内油道集积，引起围屏树枝状放电；在电场最大处的匝间残留了硅胶，硅胶吸水后传给匝绝缘，使匝绝缘局部受潮，引起匝间短路。

　　总之，分析正常工作电压下的绝缘事故时，首先要考虑有没有绝缘受潮。因为正常工作电压下的绝缘裕度很大，除水分以外，很少有其它破坏绝缘的因素存在，能将绝缘的耐受强度下降到耐不住正常工作电压的强度。

　　2）金属异物

　　变压器器身上如残留金属导体，由于产生局部放电或将绝缘磨损，在发生过电压时或正常的工作电压下就有可能引起绝缘击穿损坏；但自上世纪80年代以后的变压器发生这类事故的可能性不大，因为生产厂家和现场都开展了局部放电试验，对检出金属异物是很有效的。

　　3）尘埃微粒

　　尘埃微粒包括导电性微粒、半导电性微粒、导磁性微粒、绝缘纤维及纸屑等。

　　导电性、半导电性微粒（铜末、铝末、碳末等）在电场作用下会沿电力线排列，使电场畸变，因而引发放电事故或发生油流带电现象。

　　导磁性微粒（铁末）在磁场作用下会沿磁力线排列，排列后容易引起铁芯多点接地故障。这种类型的故障，可以用冲击电流法将其冲散；但变压器恢复运行后不久，可能再次发生接地。再有，纤维在油中漂移，容易吸收水分，当漂移到裸导体电极之间时，形成“易击穿点”，激发低压引线之间的击穿放电。这种放电过后，如果导体烧损不严重，可以恢复送电，但恢复送电后要多观察变压器在运行中有无异常现象。

　　3预防绝缘事故的措施

　　预防绝缘事故的根本措施，从制造来说，是要严格按设计工艺要求进行生产；从安装和检修来说，要严格执行安装检修规范；从运行来说，要严格保证运行在额定工况条件下。一般来说，变压器通过出厂和交接试验证明绝缘良好，在运行中又得到良好的维护，其绝缘是不可能损坏的。相反，如果变压器的密闭性遭到破坏，器身受到污染，则制造质量再好的变压器也可能损坏。