魏 巍

（内蒙古通辽市科尔沁区宝康路国网蒙东电力检修公司，内蒙古 通辽 028000）

0 引 言

变压器作为电力系统中重要的设备之一，承担着电能传输和转换的重要任务。然而，变压器在运行过程中可能会出现各种故障，如绕组短路、接地故障、绝缘老化等，这些故障可能会导致变压器输出电压不稳定，甚至引起火灾等严重后果，给社会生产带来极大的损失。因此，对变压器进行故障分析和诊断具有重要的意义。电气试验作为变压器故障分析中不可或缺的一部分，可以通过检测变压器内部的电学参数，判断变压器的状态。电气试验包括直流电阻试验、绝缘电阻试验、交流耐压试验以及局部放电试验等，这些试验可以有效地发现变压器内部存在的问题，为变压器的维护和管理提供重要的技术支持。

1 变压器概况

1.1 变压器的组成和类型

变压器是电力系统中最为重要的设备之一，主要由铁芯、高压绕组以及低压绕组构成。高压绕组和低压绕组也可以称为初级线圈和次级线圈，初级线圈接入高电压，次级线圈接入低电压，变压器通过铁芯的磁耦合作用实现了电压的变换。铁芯是变压器的主要结构部件，由高导磁率的硅钢片叠成，其作用是导磁、传递磁场，同时减小铁损和涡流损耗。变压器的输入电压经过高压绕组降压后，再经过铁芯的磁耦合作用输出到低压绕组。外壳用来保护铁芯和绕组，并起到隔离电气和机械的作用[1]。

根据电力系统的需要，变压器可以分为多种类型，如油浸式变压器、干式变压器、自耦变压器等。油浸式变压器如图1 所示，通常用于电力系统的输电和变电环节，能够承受高电压和大电流的冲击，且具有良好的冷却效果。干式变压器适用于场所较小，对安全性和环保要求较高的场所。自耦变压器则可以实现较大范围的电压调节，通常用于电力系统中的电气负荷调节等应用场景。

图1 油浸式变压器

1.2 变压器缺陷和常见故障

变压器在长期运行过程中可能会出现各种缺陷和故障，影响变压器的性能和使用寿命，甚至导致变压器故障[2]。常见的变压器缺陷和故障主要包括如下几种。

（1）绕组短路和接地故障。这是最常见的变压器故障之一，通常由绕组内部绝缘失效导致。

（2）绕组接头不良。由于接头设计不合理或接头松动等问题导致接触不良，从而引发局部过热和故障。

（3）铁芯饱和。当变压器工作在饱和磁通密度下时，输出电压会变得不稳定，甚至可能引起过热和损坏。

（4）油漏和油位异常。变压器内部的油是冷却和绝缘的重要介质，当油位异常或发生漏油时，会影响变压器的性能和寿命。

（5）局部放电和电晕。这些问题通常由于绝缘老化、油污染或接触不良等引起，可能导致变压器损坏。

1.3 压器故障的影响和防范

变压器故障的影响通常较为严重，可能会导致停电、生产停滞、设备损坏甚至火灾等后果。为了防范变压器故障，可采取以下措施进行预防，具体如表1 所示。

表1 预防措施

2 电气试验概况

2.1 电气试验概念

电气试验指通过施加电压、电流等物理量，对电力设备和电力系统进行测试与检验的一种方法。通过电气试验，可以检测设备的绝缘强度、接触电阻、漏电流等参数，发现设备内部可能存在的缺陷和故障。通常采用专用的试验设备和工具，如高压发生器、接地电阻测试仪等，在电力设备的制造、调试以及维护过程中发挥着重要的作用，可以有效提高设备的质量和安全性。同时，电气试验是电力系统的重要环节，可以保障电力系统的安全运行。常见的电气试验包括直流电阻试验、绝缘电阻试验、交流耐压试验以及局部放电检测等[3]。

2.2 电气试验常见分类

电气试验按照不同的分类标准可以分为多种类型，下面是几种常见的分类方式：（1）按照试验对象分类，包括发电机、变压器、开关设备、电缆等试验；（2）按照试验目的分类，包括设备出厂试验、设备安装调试试验、设备运行监测试验等；（3）按照试验电压分类，包括低压试验、高压试验和超高压试验；（4）按照试验波形分类，包括直流电阻试验、交流耐压试验、冲击电压试验等；（5）按照试验方法分类，包括基本电气量测量法、电流电压互感器比值法、短路阻抗测量法等。

不同的试验分类方式适用于不同的试验需求，选择合适的试验方式可以提高试验的准确性和效率，同时保证电力设备的安全性和可靠性。

2.3 电气试验主要应用领域

电气试验在多个领域都有应用，具体如表2所示。

表2 电气试验的应用领域

3 电气试验判断变压器故障

3.1 直流电阻试验

直流电阻试验主要用于测量电气设备内部的电阻值。在变压器故障分析中，直流电阻试验可以帮助判断变压器内部的故障情况，如绕组接头松动、铜导体氧化等。

3.1.1 试验原理

直流电阻试验原理是根据欧姆定律，通过在试验对象上施加一定电压，测量电流值并计算得到电阻值。在变压器的直流电阻试验中，通常采用四线法测量变压器的绕组电阻值。四线法可以有效消除测试线路电阻对测量结果的影响，提高测量精度。

3.1.2 试验步骤

（1）连接测试线路，将测试仪器的电极依次连接变压器绕组两端，使用四线法连接，以消除测试线路电阻对测量结果的影响；（2）施加电压，在变压器绕组上施加直流电压，使电流通过绕组，记录电流值和施加的电压值；（3）计算电阻值，根据欧姆定律计算得到变压器绕组的电阻值，一般以mΩ 为单位。

3.1.3 结果判断

通过测量得到变压器绕组的电阻值，可以判断变压器内部是否存在故障。一般来说，变压器绕组的电阻值应该是一个稳定的数值，如果测量结果与标准值相差过大，则可能存在以下故障。

（1）绕组接头松动或损坏。绕组接头是变压器内部电流流经的关键部位，如果接头松动或接触不良，则会导致绕组电阻值的变化。

（2）绕组铜导体氧化，长期运行后，变压器内部绕组可能会因氧化而导致绕组电阻值的变化。

（3）绕组短路，绕组短路会导致电流异常，使得绕组电阻值变化较大。

3.1.4 注意事项

直流电阻试验应该在变压器停运状态下进行，以避免发生危险。测试线路应该保持干燥和清洁，以避免测试线路电阻对测试结果的影响。在测量前应该检查测试仪器的性能和精度，确保测试结果的准确性和可靠性；测量时应该注意测试电压和电流的大小，根据实际情况选择合适的测试参数；在测量过程中应该避免冲击和振动，以免影响测试结果；测量完毕后应该及时清理测试线路和测试仪器，以保持设备的良好状态。

3.2 绝缘电阻试验

绝缘电阻试验是一种常用的电气试验方法，主要用于测量电气设备内部绝缘材料的绝缘电阻值。在变压器故障分析中，绝缘电阻试验可以帮助判断变压器内部的绝缘状况，如是否存在绝缘老化、绝缘破损等问题[4]。

3.2.1 试验原理

绝缘电阻试验原理是通过在被测电气设备的绝缘部分施加一定的直流电压，测量电流值并计算得到绝缘电阻值。在变压器的绝缘电阻试验中，通常采用直流高压法测量变压器的绝缘电阻值。

3.2.2 试验步骤

（1）连接测试线路，将测试仪器的电极依次连接到变压器的高压侧和低压侧，以消除测试线路电阻对测量结果的影响；（2）施加电压，在变压器的高压侧施加直流高压电压，保持一定时间，记录施加的电压值和测试过程中的电流值；（3）计算绝缘电阻值，根据欧姆定律计算得到变压器绝缘电阻值，一般以MΩ 为单位。

3.2.3 结果判断

通过测量得到的变压器绝缘电阻值可以判断变压器内部的绝缘状况。一般来说，变压器绝缘电阻值应该是一个相对稳定的数值，在一定范围内波动。如果测量结果与标准值相差过大，则可能存在以下故障：（1）绝缘老化，长期使用后，变压器内部的绝缘材料可能会老化，导致绝缘电阻值降低；（2）绝缘破损，如果变压器内部存在绝缘破损，则会导致绝缘电阻值急剧下降；（3）潮湿、污染等环境因素也会影响变压器绝缘电阻值的稳定性。

3.2.4 注意事项

绝缘电阻试验应该在变压器停运状态下进行，以避免发生危险。测试线路应该保持干燥和清洁，以避免测试线路电阻对测试结果造成影响。在测量前应该检查测试仪器的性能和精度，确保测试结果的准确性和可靠性；测量时应该注意测试电压和电流的大小，根据实际情况选择合适的测试参数；在测量过程中应该避免冲击和振动，以免影响测试结果；测量完毕后应该及时清理测试线路和测试仪器，以保持设备的良好状态。

3.3 交流耐压试验

交流耐压试验是一种常用的电气试验方法，主要用于检测电气设备在正常工作电压下的绝缘强度。在变压器故障分析中，交流耐压试验可以帮助判断变压器的绝缘状况是否能够满足正常运行的要求[5]。

3.3.1 试验原理

交流耐压试验原理是在被测电气设备的绕组或外壳上施加一定的交流电压，通过检测电流值来判断绝缘的强度。在变压器的交流耐压试验中，通常采用正弦波交流电压，测试电压的频率和时间应该根据标准要求设定。

3.3.2 试验步骤

（1）连接测试线路，将测试仪器的电极依次连接到变压器的高压侧和低压侧，以消除测试线路电阻对测量结果的影响；（2）施加电压，在变压器的高压侧施加正弦波交流电压，保持一定时间，记录施加的电压值和测试过程中的电流值；（3）分析测试结果，通过分析测量得到的电流值和电压值，可以判断变压器的绝缘状况是否合格。

3.3.3 结果判断

通过测量得到的电流值和电压值可以判断变压器的绝缘状况是否合格。如果测量结果符合标准要求，则变压器的绝缘状况良好，可以满足正常运行的要求。如果测量结果与标准值相差过大，则可能存在以下故障：（1）绝缘老化，长期使用后，变压器内部的绝缘材料可能会老化，导致绝缘强度降低；（2）绝缘损坏，如果变压器内部存在绝缘破损或损坏，则会导致绝缘强度急剧下降；（3）电气污染，变压器绝缘表面被油污、灰尘等物质污染，导致绝缘强度降低。

3.3.4 注意事项

交流耐压试验应该在变压器停运状态下进行，以避免发生危险。测试线路应该保持干燥和清洁，以避免测试线路电阻对测试结果的影响。在测量前应该检查测试仪器的性能和精度，确保测试结果的准确性和可靠性；测量时应该注意测试电压和电流的大小，根据实际情况选择合适的测试参数；在测量过程中应该避免冲击和振动，以免影响测试结果；测量完毕后应该及时清理测试线路和测试仪器，以维持设备的良好状态。

4 结 论

电气试验在变压器故障分析中具有重要作用，直流电阻试验、绝缘电阻试验以及交流耐压试验是常用的电气试验方法，可以帮助判断变压器内部的故障状况，提高故障诊断的效率和准确性。在变压器的检测和维护工作中，需要定期进行电气试验，以确保变压器的性能符合标准要求，保障电力系统的安全和稳定运行。同时，需要加强对变压器的日常维护和管理工作，及时发现和处理可能存在的问题，确保变压器的正常运行和使用寿命。