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摘要：电力变压器受到雷电冲击时，对电力系统会造成很大的影响，但是关于雷电冲击缺陷故障的判断和处理这一领域十分注重实证分析方法，且理论性很强。虽然在国内相关研究已经取得了丰硕的成果，但是由于其很强的经验积累绩效和实证性的缘故，其缺陷故障的判断与处理至今仍然是业内研究的重点方向。文章将结合该单位近几年来发生的雷电冲击故障分析与处理进行探讨和总结。
关键词：雷电冲击；故障判断；故障处理
中图分类号：TM77l 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）31-0118-02
1 概述
作为电力系统中的主要设备之一，电压器要承受大气过电压的作用，需要满足冲击绝缘强度的要求，才能保障电力系统的安全运行。要做到对雷电冲击缺陷故障的判断与处理，一般需要经过雷电冲击实验的考核，对变压器的纵缘和主绝缘都要进行严格的要求，如何清楚变压器能否经受雷电冲击即是冲击实验项目中的重点研究方向，做到雷电冲击缺陷故障的判断和处理。
2 雷电冲击实验故障的判断原理
各种故障在变压器的冲击试验中层出不穷，为了确定样品的绝缘性质是否受到破坏，一般可以通过记录示伤电阻的电流和外加的电压波形图进行判断。在进行雷电冲击试验时，冲击电压的波形可以通过分压器来得到，电流的波形则通过示伤电阻来得到，故障判断用50%电流及电压的波形和在全电压情况下进行对比，常用的方法是假设在50%的电压下的波形可认定为正常波形，可以比照波形的重合程度判断绝缘（变压器）是否受到破坏。
3 雷电冲击波
冲击试验的电压并不是由雷电过电压直接决定，而是由保护用避雷器的水平所决定的，变压器承受的雷击过电压是指避雷器放电后雷电流的残压，在变压器上作用避雷器残压，将雷电冲击试验波形分为截波和全波两类。雷电冲击波一般是指感应雷或直击雷在空中金属管道上或架空线路产生沿管道或线路两个方向传递的冲击波。冲击波在电缆中的传播速度约为150m/μs，在架空线路中约为
300m/μs，各种冲击波的波形相差比较大。当进行耐压试验时，波长为（40±4）μs、波头为（1.5±0.2）μs、峰值电压取400～4800kV。因为大型变压器绕组的等值电容大和等值电感小，即允许波形可以发生较大偏差，并且因为样品电感存在，不能得到单极性波形，振荡反峰值不能大于施加电压值的50%，在波形分析时也要注意某些变压器存在不过零的现象。
4 雷电冲击缺陷故障的判断
在进行雷电冲击电压试验之前，需要进行下列准备
工作：
（1）对全部项目应进行例行试验，包含外施耐压试验、感应耐压试验和绝缘特性测定，以判断绝缘是否有
缺陷。
（2）对变压器进行真空注油，由于当油中存在气泡时，气泡放电经常会导致对试验结果的误判，雷电冲击试验对这一方面要求非常严格。
（3）为了了解绕组各部的梯度分布和电位，尽可能测量低电压冲击波下的分布电压，以估计各部绝缘的裕度。
（4）处于对纵绝缘考验最严厉的情况，把开关转到最小电压分接位置。在变压器雷电冲击试验当中较直接的判断方式有：油箱内烟、气泡逸出、变压器油箱中有响声，当冲击试验后，以高周波感应耐压试验，试验的空载损耗和空载电流明显增加。当前，判断雷电冲击缺陷故障的主要有示伤电流波形，观察有无畸变和分析波形比较法，观察冲击试验的电压波形和。
4.1 雷电冲击缺陷故障分析
4.1.1 中性点电流法。流过绕组电容的合成电流即是中性点电流，对变压器施加冲击波，假设断间、层间、匝间出现了击穿的现象，如此绕组的电抗值、短路线匝的去磁作用都会跟着改变。
4.1.2 电压波形法。依据电压的不同波形来比较，加入可以明显地看出波形发生畸变，则表示较为明显的故障。波形法是比较100%和50%时波形的改变，主要看波形走势变化、振荡频率和波形振幅，但是只有当线圈大面积被击穿时在电压波形上才能有所反应，灵敏度较低。
4.2 缺陷故障实例分析
4.2.1 当对变压器电压引线的升高座进行放电时，电压端对地放电，因为电压截断，造成中点电流的感应电流不能有效发展，所以得到的最后波形为截波式，影响实验
数据。
4.2.2 高压绕组对铁心或者低压放电所产生的波形起伏比较明显，在后期则会呈直线趋势，极大地影响了数据的整理。
4.2.3 由于电压绕组的中部对地放电，通常为绕组一半对地放电，突然电压会急剧降低，导致中点电流的时间减少，造成波形的畸变。
4.2.4 时常发生多层纵绝缘击穿，这种故障会导致振荡的频率明显的改变、波形幅值显著增大。
4.2.5 实验过程中还会出现调压绕组击穿的现象，周期随之变小，波形幅值也明显增大。
4.2.6 变压器纵绝缘类的故障主要在于沿支撑条或者绕组产生贯通性的故障，使中点电流值增加明显，但是持续的时间不长，很快又会降落。
4.2.7 由于局部放电不同程度的变化，全波局部放电，较轻微的放电经常会出现不定性的波形。
4.2.8 全波低高压绕组间的放电由于变化速度很快，导致故障的电压波截断、波长缩短中点、电流波形畸变。
4.2.9 实例证明：本变压器出厂监造时，出厂前雷电冲击试验故障波形图如图1至图4所示（B相变压绕组）：
分析如下：通过波形比较分析，随着电压不断的增加，通过示伤电阻得到的电流波形尾端也发生震荡明显。经诊断分析属绕组尾端震荡纵绝缘击穿。
以上只是对于常见的冲击故障做的简单分析。因为变压器的线圈型式，绝缘材料、结构等不同，变压器参数的分布必然会受到影响，于其实验而言也会对波图形产生影响。发生故障也因问题的的特异性而定，有些故障类型一样，但波形却可能不同，这就要依据具体的情况利用辅助方法综合判断。
5 缺陷故障的处理
加强变压器可能存在的绝缘薄弱点，并且静放24小时之后再进行实验，前次的结果和实验结果基本是相同的，但是在冲击试验之后，会发生绕组绝缘短路的现象。变压器解体之后，在绕组的内侧会发现放电的现象。导线的质量问题会导致变压器样品通过全造成放电的现象，可以将放电部位拆开进行分析，2根导线并绕成的绕组，每一处的短路发生在饼间绝缘上，产生冲击放电，并且在之后的试验中会将故障扩大，产生击穿的问题，通过查找，可以发现绝缘层与层之间没有压叠，导线上具有没有绝缘的孔隙，当强压作用时，会造成油隙的放电现象，导致绝缘纸板的碳化，造成短路和击穿，当导线绝缘纸绕包结构出现故障，可以更换变压器的高压绕组的导线，重新装配然后进行试验，知道试验合格。
6 结语
雷电冲击对变压器的运行会造成重大的影响，攸关变压器的安全运行，但是由于电压等级多种多样、绕组工艺繁多、变压器的容量不一，使得许多雷电冲击缺陷故障的判断和处理措施都没有规定的方法，只有在经验积累的基础上，继续深入研究，该课题也一直是业界的焦点。
参考文献
[1] 孙锋.浅谈雷电冲击试验[J].电气制造，2009，（6）.
[2] 郭二平.变压器雷电冲击试验故障分析[J].变压器，2008，（11）.
[3] 贺以燕，章忠国，孙军.IEC60076-4：2002电力变压器和电抗器的雷电冲击和操作冲击试验导则[J].电力设备，2005，（5）.
[4] 杨敏青，朱士全.大型变压器雷电冲击试验波形的改善[J].变压器，1999，（3）.
[5] 钱清.变压器冲击试验故障判断的辅助手段[J].安徽电力职工大学学报，2000，（3）.
作者简介：周常凭（1964—），男，湖北人，黄冈供电公司检修公司工程师，研究方向：智能电网。
关键词：雷电冲击；故障判断；故障处理
中图分类号：TM77l 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）31-0118-02
1 概述
作为电力系统中的主要设备之一，电压器要承受大气过电压的作用，需要满足冲击绝缘强度的要求，才能保障电力系统的安全运行。要做到对雷电冲击缺陷故障的判断与处理，一般需要经过雷电冲击实验的考核，对变压器的纵缘和主绝缘都要进行严格的要求，如何清楚变压器能否经受雷电冲击即是冲击实验项目中的重点研究方向，做到雷电冲击缺陷故障的判断和处理。
2 雷电冲击实验故障的判断原理
各种故障在变压器的冲击试验中层出不穷，为了确定样品的绝缘性质是否受到破坏，一般可以通过记录示伤电阻的电流和外加的电压波形图进行判断。在进行雷电冲击试验时，冲击电压的波形可以通过分压器来得到，电流的波形则通过示伤电阻来得到，故障判断用50%电流及电压的波形和在全电压情况下进行对比，常用的方法是假设在50%的电压下的波形可认定为正常波形，可以比照波形的重合程度判断绝缘（变压器）是否受到破坏。
3 雷电冲击波
冲击试验的电压并不是由雷电过电压直接决定，而是由保护用避雷器的水平所决定的，变压器承受的雷击过电压是指避雷器放电后雷电流的残压，在变压器上作用避雷器残压，将雷电冲击试验波形分为截波和全波两类。雷电冲击波一般是指感应雷或直击雷在空中金属管道上或架空线路产生沿管道或线路两个方向传递的冲击波。冲击波在电缆中的传播速度约为150m/μs，在架空线路中约为
300m/μs，各种冲击波的波形相差比较大。当进行耐压试验时，波长为（40±4）μs、波头为（1.5±0.2）μs、峰值电压取400～4800kV。因为大型变压器绕组的等值电容大和等值电感小，即允许波形可以发生较大偏差，并且因为样品电感存在，不能得到单极性波形，振荡反峰值不能大于施加电压值的50%，在波形分析时也要注意某些变压器存在不过零的现象。
4 雷电冲击缺陷故障的判断
在进行雷电冲击电压试验之前，需要进行下列准备
工作：
（1）对全部项目应进行例行试验，包含外施耐压试验、感应耐压试验和绝缘特性测定，以判断绝缘是否有
缺陷。
（2）对变压器进行真空注油，由于当油中存在气泡时，气泡放电经常会导致对试验结果的误判，雷电冲击试验对这一方面要求非常严格。
（3）为了了解绕组各部的梯度分布和电位，尽可能测量低电压冲击波下的分布电压，以估计各部绝缘的裕度。
（4）处于对纵绝缘考验最严厉的情况，把开关转到最小电压分接位置。在变压器雷电冲击试验当中较直接的判断方式有：油箱内烟、气泡逸出、变压器油箱中有响声，当冲击试验后，以高周波感应耐压试验，试验的空载损耗和空载电流明显增加。当前，判断雷电冲击缺陷故障的主要有示伤电流波形，观察有无畸变和分析波形比较法，观察冲击试验的电压波形和。
4.1 雷电冲击缺陷故障分析
4.1.1 中性点电流法。流过绕组电容的合成电流即是中性点电流，对变压器施加冲击波，假设断间、层间、匝间出现了击穿的现象，如此绕组的电抗值、短路线匝的去磁作用都会跟着改变。
4.1.2 电压波形法。依据电压的不同波形来比较，加入可以明显地看出波形发生畸变，则表示较为明显的故障。波形法是比较100%和50%时波形的改变，主要看波形走势变化、振荡频率和波形振幅，但是只有当线圈大面积被击穿时在电压波形上才能有所反应，灵敏度较低。
4.2 缺陷故障实例分析
4.2.1 当对变压器电压引线的升高座进行放电时，电压端对地放电，因为电压截断，造成中点电流的感应电流不能有效发展，所以得到的最后波形为截波式，影响实验
数据。
4.2.2 高压绕组对铁心或者低压放电所产生的波形起伏比较明显，在后期则会呈直线趋势，极大地影响了数据的整理。
4.2.3 由于电压绕组的中部对地放电，通常为绕组一半对地放电，突然电压会急剧降低，导致中点电流的时间减少，造成波形的畸变。
4.2.4 时常发生多层纵绝缘击穿，这种故障会导致振荡的频率明显的改变、波形幅值显著增大。
4.2.5 实验过程中还会出现调压绕组击穿的现象，周期随之变小，波形幅值也明显增大。
4.2.6 变压器纵绝缘类的故障主要在于沿支撑条或者绕组产生贯通性的故障，使中点电流值增加明显，但是持续的时间不长，很快又会降落。
4.2.7 由于局部放电不同程度的变化，全波局部放电，较轻微的放电经常会出现不定性的波形。
4.2.8 全波低高压绕组间的放电由于变化速度很快，导致故障的电压波截断、波长缩短中点、电流波形畸变。
4.2.9 实例证明：本变压器出厂监造时，出厂前雷电冲击试验故障波形图如图1至图4所示（B相变压绕组）：
分析如下：通过波形比较分析，随着电压不断的增加，通过示伤电阻得到的电流波形尾端也发生震荡明显。经诊断分析属绕组尾端震荡纵绝缘击穿。
以上只是对于常见的冲击故障做的简单分析。因为变压器的线圈型式，绝缘材料、结构等不同，变压器参数的分布必然会受到影响，于其实验而言也会对波图形产生影响。发生故障也因问题的的特异性而定，有些故障类型一样，但波形却可能不同，这就要依据具体的情况利用辅助方法综合判断。
5 缺陷故障的处理
加强变压器可能存在的绝缘薄弱点，并且静放24小时之后再进行实验，前次的结果和实验结果基本是相同的，但是在冲击试验之后，会发生绕组绝缘短路的现象。变压器解体之后，在绕组的内侧会发现放电的现象。导线的质量问题会导致变压器样品通过全造成放电的现象，可以将放电部位拆开进行分析，2根导线并绕成的绕组，每一处的短路发生在饼间绝缘上，产生冲击放电，并且在之后的试验中会将故障扩大，产生击穿的问题，通过查找，可以发现绝缘层与层之间没有压叠，导线上具有没有绝缘的孔隙，当强压作用时，会造成油隙的放电现象，导致绝缘纸板的碳化，造成短路和击穿，当导线绝缘纸绕包结构出现故障，可以更换变压器的高压绕组的导线，重新装配然后进行试验，知道试验合格。
6 结语
雷电冲击对变压器的运行会造成重大的影响，攸关变压器的安全运行，但是由于电压等级多种多样、绕组工艺繁多、变压器的容量不一，使得许多雷电冲击缺陷故障的判断和处理措施都没有规定的方法，只有在经验积累的基础上，继续深入研究，该课题也一直是业界的焦点。
参考文献
[1] 孙锋.浅谈雷电冲击试验[J].电气制造，2009，（6）.
[2] 郭二平.变压器雷电冲击试验故障分析[J].变压器，2008，（11）.
[3] 贺以燕，章忠国，孙军.IEC60076-4：2002电力变压器和电抗器的雷电冲击和操作冲击试验导则[J].电力设备，2005，（5）.
[4] 杨敏青，朱士全.大型变压器雷电冲击试验波形的改善[J].变压器，1999，（3）.
[5] 钱清.变压器冲击试验故障判断的辅助手段[J].安徽电力职工大学学报，2000，（3）.
作者简介：周常凭（1964—），男，湖北人，黄冈供电公司检修公司工程师，研究方向：智能电网。