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摘要：在电力系统中，变压器是极为重要的设备，其运行是否稳定会直接影响到系统的安全。因此，做好变压器电气高压试验工作非常关键。变压器的电气高压试验通常有两种方式：一种是直流耐压，另一种是交流耐压，在不同的情况下需要采用不同的试验方式进行。基于此，本文首先针对电力变压器电气高压试验条件进行分析，并且对电力变压器电气高压试验技术要点进行深入探索，保证变压器电气高压试验的科学性，为后续类似试验的顺利开展提供一定的参考。

关键词：电力系统；变压器；电气高压试验；应用

电气高压试验的目的是为了确定设备或部件是否能达到其设计的技术要求，在变压器出厂时必须进行出厂试验，以检验其绝缘性能是否符合标准。而在安装后还应进行各种试验来确定变压器的绝缘性能是否能满足规定的要求。由于变压器具有高电压、大容量等特点，其绝缘性能是变压器安全运行的基础，而电气高压试验又是其主要的测试方法之一，因此对变压器电气高压试验条件进行研究并对试验方法进行总结具有十分重要的意义。

1电力变压器电气高压试验条件

1.1试验电压

试验电压是指被试验设备施加的电压值，它与设备绝缘性能有着直接的联系，因此对高压变压器要想达到试验目的，首先必须确保被试设备具有足够的绝缘电阻，在试验电压达到一定值后可以判断其绝缘性能是否符合要求，因此对于高压试验必须要保证被试品的绝缘电阻值大于被试设备所允许的最大电压。但是在实际的电气高压试验中，由于受到各种因素的影响，使被试设备的绝缘电阻值并不是一个恒定不变的值，对于不同类型和容量的变压器而言，其试验电压值也有所不同。通常情况下，由于电力变压器长期运行时会出现多种不同情况和现象，因此要想对其绝缘电阻值进行准确测量也是非常困难，对试验电压值的确定也只能依靠于现场检测与计算结果进行确定，很难精确计算出其值[1]。为了方便现场检测与计算，通常采取将变压器进行升压操作，使其达到规定试验电压值进行测试，但是在此过程中也要注意到，由于多种因素造成绝缘电阻值测量困难这一现象。例如：对高压变压器的升压过程中因出现过电压而导致绝缘电阻下降后如何进行恢复问题，以及当高压变压器处于升压状态时会出现绕组变形、金属件及引线短路等现象，对其绝缘电阻带来的影响等问题都必须进行详细考虑并予以解决。

1.2温湿度条件的控制

由于变压器具有高电压、大容量等特点，因此在进行变压器高压试验时，必须严格控制其温度和湿度，主要目的是为了使变压器能够承受较高的试验电压。由于变压器在进行高压试验时会产生较大的热量，因此应将温度控制在26～28℃之间，并且在高温时应采用冷却装置以确保其正常运行。如果温度过高或过低会对变压器产生不良的影响，当温度高于35℃时，可将其温度控制在50℃左右；而当温度低于15℃时，则应将其温度控制在20～25℃之间。变压器在进行高压试验时所需要的湿度，一般是由其绝缘材料本身决定的，通常情况下会控制其相对湿度小于75%，因为其绝缘材料具有很好的抗水性能，如果湿度较低会降低绝缘材料表面的导热性，因此可以降低水分的吸收和扩散速率。

1.3额定电压和容量控制

变压器的额定电压与容量是表征其绝缘性能的重要指标，因此对其进行试验时必须严格遵守有关标准规定，对于额定电压为10kV、35kV及以上的变压器，其绝缘水平应不低于下表规定。当变压器容量大于1000kVA时，对其试验要求还应符合《高压试验标准》中对6kV及以上变压器的要求，对于容量小于1000kVA的变压器，则无需进行绝缘试验即可正常运行。

为使试验结果更准确可靠，一般需要将变压器的额定电压设置为额定电压的90%左右。其中，10kV及以下变压器额定电压为110V，35kV及以上变压器则应设置为220V，110kV及以下变压器的额定电压均应设置为220V；对于220kV以上的电力变压器则应设置为500V。在实际应用中，对大容量电力变压器的绝缘要求，要比小容量电力变压器高得多，因此对其进行试验时所需时间也要相应延长。一般情况下是在低压侧和高压侧同时进行试验。由于变压器高压侧的绕组之间和绕组与套管之间具有电容，所以高压侧绕组的直流电阻也不应低于10kΩ，且当套管发生故障时，交流感应电势将会在该部位产生很高的直流电阻，同时由于绕组之间的电容以及套管中电容的存在，使得其对地之间产生的电容耦合比在实际中更大。因此，在对高压绕组进行试验时，应尽量选择一个较低的电压等级进行试验[2]。

1.4加强对试验环境的有效控制，确保电力变压器隔离

电力变压器的试验环境是影响试验结果的重要因素，试验时不能有任何的干扰，以免影响试验结果的准确性。另外，在进行高压电气试验前，应确保电力变压器与外界环境隔离，避免设备间出现干扰，而在隔离时可以采用高电压或高压脉冲的方式进行隔离，主要是因为这两种隔离方式在实际应用中都具有一定的效果，且操作方便，在进行高压试验时应首先确定电力变压器是否可以进行试验，避免对设备产生影响，因此可以先进行高压脉冲隔离再进行高压试验。

2电力变压器电气高压试验要点

2.1变压器局部放电试验

变压器的局部放电是变压器运行过程中出现的问题之一，是导体间绝缘仅被部分被桥接的电气放电，这种放电可以在导体附近发生也可以不在导体附近发生。1）局部放电的主要原因：绝缘体内部或表面存在气泡；绝缘体中存在导电杂质；高场强区电场集中；2）变压器的局部放电机理：电场强度与相对介电常数成反比，当外加电压足够时，气泡首先发生击穿。油隙中也会发生局部放电，但是油隙击穿强度远高于气隙。在介质极不均匀电场中，及时没有油隙或者气隙，只要介质介电常数不一致，就可能发生电场畸变，在外施电场足够高时也会导致局部放电，如图1：

根据公式：E_C=E−ΔE；此时气隙上的电场强度下降了△E，低于气隙中气体的击穿场强 Eb，放电消失， 完成一次气隙放电过程。单次气隙放电持续时间很短，约为 10-8 秒数量级。A点：放电后，气隙内电场强度会瞬间下降△E，气隙的实际电场强度低于气体击穿场强， 放电熄灭。B点：外施电场强度的继续增加，气隙上的电场强度再次增加到气体的击穿场强 Eb，气隙再次发生放电，放电发生后由于内建电场的作用， 气隙电场强度又会下降至击穿场强以下，放电熄灭。C点：外施电场过峰值以后呈下降趋势，当 E 外=△E 时，气隙的电压降低为零。D点：外施电场继续下降，当|E 外-△E|>Eb 时，再次发生放电在正弦交流电压下，局部放电时出现在外加电压的一定相位上，当外加电压足够高时，在一个周期内可能出现多次放电，每次放电有一定的时间间隔，如图2：

通过上述试验方法可以检测出变压器绝缘内部是否存在缺陷，因此必须对其进行局部放电试验，确保变压器的绝缘性能。在进行变压器局部放电试验时，试验人员应严格按照相关规定进行操作，可以有效避免由于试验操作不当而对变压器造成的损伤。此外在对变压器局部放电试验时还必须根据电力系统的实际情况选择适当的方法，以此才能保证变压器运行的安全性。通常情况下，可以采取电晕放电和脉冲局部放电进行对比实验，也可以采用闪络实验来对变压器进行测试，还可以采用吸收比试验来对局部放电进行测试[3]。

2.2直流耐压试验

直流耐压试验通常采用串联谐振的方式进行，该试验方法操作简单，试验精度较高。因此，在电力系统中被广泛使用。这种方式的关键在于变压器上的高压装置，在进行直流耐压试验时，通常将该装置连接在变压器高压侧与低压侧之间，高压装置与低压侧之间通过高频电流的方式进行连接。该试验装置主要包括：升压变压器、直流高压发生器、高压回路、接地端子。为了能够确保试验过程中的安全与稳定，必须选择合理的升压变压器。根据电力系统中变压器的实际工作环境情况，选择合适的升压变压器。对于大型电力系统而言，如果其变压器容量较大，可通过串联谐振的方式进行升压。在升压过程中需要注意以下几点：1）升压前应该先将高压电容器和低压电容器的接地端可靠地连接好；2）当升压到需要试验电压的90%时，即可停止升压；3）在电压达到峰值后需维持一段时间才能降到工作电压；4）在高压施加之后应该马上开始升压，整个过程要持续一段时间。在升压过程中需要对各部分进行检查，防止出现漏检问题；5）在完成升压值后，必须对高压电容器和低压电容器进行放电操作，在降压完成后，要对高压电容器进行检查；6）在升压到试验电压后不能立刻停止试验，还应该再慢慢地降到工作电压。一般情况下要将高压电容器的接地端可靠地与低压电容器进行连接。只有这样才能保证电容放电时间不会过长，变压器的高压绕组的电压应该按照高压绕组和低压绕组之间的接地端子之间所连接的设备进行设置，变压器高压侧和低压侧之间的连接必须可靠，如果断开会影响到变压器是否能够正常运行[4]。

2.3局部放电的感应电压试验

1）采用带隔离开关的电力变压器，其高压侧的电压等级要高于10 kV。在试验开始前，试验人员在高压侧装设感应电压互感器和分压器，将高压侧的感应电压降至5 kV；2）试验时，要先将隔离开关合闸，然后进行试验。在变压器油中测试时，应先将绝缘油注入变压器内，然后进行测试。在开始测量绝缘电阻时，应将隔离开关断开；3）对绝缘电阻较大的变压器进行感应电压测量时，要求测量电缆和被试对象间必须加装相应的隔离开关。测量过程中，要保持两个隔离开关均处于合闸位置；4）在进行局部放电试验时，要将隔离开关断开。

局部放电测试结果的判断：当出现局部放电信号时（即放电信号为电压尖峰或电压上升率较快的脉冲波形），应该对测试数据进行分析；当出现局部放电信号时，则是局部放电产生的原因。在局部放电测试中，试验人员要将被试对象附近的所有感应电压降至5 kV以下，但又不能超过10 kV。这时，试验人员可以采用改变测试回路的方法来消除局部放电产生的感应电压。

对测量数据进行分析：1）局部放电信号与电压脉冲幅值、波形等特征参数之间不存在对应关系。因此，在对测试结果进行分析时要将信号与特征参数进行联系，从而判断是否存在局部放电源或者是否存在局部放电产生的可能性；2）利用脉冲峰值与周期（或波形）之间的关系来判断其产生条件。当脉冲峰值较小且周期较长时，表明可能存在局部放电源产生的可能性比较大；3）利用脉冲幅度与其上升时间之间的关系判断是否存在局部放电源。如果两者之间的关系符合指数函数规律，则可确定该脉冲是由局部放电源产生的，如果脉冲幅度与其上升时间之间的关系符合幂函数规律，则可确定该脉冲是由局部放电产生的，如果二者之间的关系不符合指数函数规律，则可确定该脉冲是由其它原因产生，如果两者之间存在线性相关关系，则可确定该脉冲为局部放电产生的，如果二者之间不存在线性相关关系，则可确定该脉冲不是由局部放电源产生[5]。

2.4交流耐压装置的使用

首先在做交流耐压试验时，必须要使用专用的电源变压器。它的额定电压应为300V或500V，要根据变压器的额定容量来进行选择。为了避免将变压器与交流耐压装置之间短路，在进行交流耐压试验前，还必须要先将电源断开。在做交流耐压试验时，应先对被试变压器的套管进行放电。如果在高压端已经有过电压的情况下，则需要将高压端与低压端接地。在对交流耐压装置进行操作时，应先将交流耐压装置的高压电源打开，再根据需要对被试品进行耐压试验。在做交流耐压试验时，需要将控制箱中的调压器保持在零位上，同时将调压器的输出调节旋钮转到最大值位置上。另外还应该注意调压器与被试品端的接触情况。如果接触不好的话，则可能会导致变压器受到冲击而出现故障。如果电压和电流不一致的话，则会造成线圈出现闪络的情况发生，从而会导致变压器出现故障[6]。为了防止由于电磁感应而引起变压器出现闪络情况的话，在进行交流耐压试验时，应将试品上所有可能产生高压和电流的器件都拆掉。在做交流耐压试验时，为了防止因操作不当而导致设备或者人员受到伤害的话，应该保证设备和操作人员之间一定要保持一定的距离。为了保证设备和人员在安全情况下进行工作与生活，在试验开始之前就应该对试验设备进行充分的检查以及维护工作。在做交流耐压试验时，由于变压器的内部会出现大量的谐波电流。因此需要对谐波电流进行监测。在做交流耐压试验时，还应该注意保护电阻与电流表的读数是否出现异常情况，为了保证交流耐压试验能够顺利完成，一般情况下都要将试验变压器进行升压和降压操作。

3结语：

综上，在电力变压器电气高压试验工作中，主要分为直流耐压和交流耐压需要分开进行试验，通过对比这两种试验的结果来判断变压器运行中是否出现了问题，要保证试验检测数据的精确性，保证变压器设备的安全使用。

参考文献

[1]冯澄.电力变压器电气高压试验技术和关键点分析[J].冶金管理，2021，No.415（05）：99-100.

[2]秦伟.电力变压器电气高压试验的技术与要点分析体会[J].装备维修技术，2020，No.176（02）：277.

[3]张燕.电力设备高压试验关键点及安全保障探究[J].通信电源技术，2020，37（05）：251-252.

[4]王春生.电力变压器电气高压试验的技术要点分析研究[J].数字通信世界，2019，No.180（12）：80.

[5]李军.电力变压器电气高压试验的技术要点分析研究[J].居舍，2019（22）：55.

[6]匡飞，梅晨阳，曹流.浅谈电力变压器高压试验方法及故障解决措施[J].民营科技，2018，No.225（12）：84-85.

作者简介：谭程辉（1986.08-）男，本科，湖南涟源人，工程师，主要从事高压电气试验工作。