變壓器試驗(yàn)講義ppt課件.ppt

2020 3 14 1 變壓器試驗(yàn) 變壓器歷史 發(fā)展及形勢(shì)變壓器種類 結(jié)構(gòu)變壓器試驗(yàn) 變壓器歷史 發(fā)展及形勢(shì) 1912110kVLauchhammer Riesa1929220kVRheinleitungRWE1936287kVBoulderDam1952380kVSwedem1959500kVUSSR1965735kVCanada19851150kVUSSR 變壓器主要生產(chǎn)廠家 國(guó)外 烏克蘭扎布洛斯變壓器廠 ABB公司 英法GEC Alshtom 日本各廠我國(guó) 沈變 西變 保變 變壓器種類 結(jié)構(gòu) 變壓器種類 結(jié)構(gòu) 心式結(jié)構(gòu) 心式結(jié)構(gòu) 十字鐵心變壓器 鐵心結(jié)構(gòu) 繞組 三相變壓器的磁路系統(tǒng) 三相組式變壓器 C A B 三相變壓器的磁路系統(tǒng) 三相心式變壓器 三相變壓器的電路系統(tǒng) 聯(lián)接組 聯(lián)接方法 星型聯(lián)接角型聯(lián)接 聯(lián)接組 單相變壓器聯(lián)接組Ii0高低壓繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)同相位 標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接組 Ii6高低壓繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)同相位三相變壓器聯(lián)接組Yy聯(lián)接組號(hào)有0 2 4 6 8 10Yd聯(lián)接組號(hào)有1 3 5 7 9 11容量小于1600kVA時(shí) 用Yy0orDy11 容量大于1600kVA時(shí) 采用Yd11orDy11 YNd11d11 YNd11 Y0 11 11 原理 e1 e2 N1 N2 U1 U2 變壓器的絕緣 外部絕緣和內(nèi)部絕緣主絕緣與縱絕緣 變壓器試驗(yàn)種類 電壓比測(cè)量 連接組標(biāo)號(hào)檢定繞組連同套管的直流電阻繞組絕緣特性試驗(yàn)變壓器油的性能和試驗(yàn)方法絕緣電阻 吸收比和極化指數(shù)測(cè)量繞組絕緣系統(tǒng)電容的介質(zhì)損耗因數(shù)和繞組對(duì)地及繞組間的電容測(cè)量 絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)外施耐壓試驗(yàn)感應(yīng)耐壓試驗(yàn)局部放電試驗(yàn)雷電沖擊和操作沖擊試驗(yàn)三相變壓器零序阻抗測(cè)量短路承受能力試驗(yàn)聲級(jí)測(cè)量空載電流的諧波測(cè)量有載分接開關(guān)試驗(yàn) 空載試驗(yàn)繞組變形試驗(yàn)鐵芯絕緣電阻 測(cè)量繞組連同套管的絕緣電阻 吸收比和 或 極化指數(shù) 一 試驗(yàn)?zāi)康臋z查變壓器絕緣整體受潮 部件表面受潮或臟污 以及貫穿性的集中性缺陷 例如 各種貫穿性短路 瓷件破裂 引線接殼等現(xiàn)象 測(cè)量順序和部位 吸收比 極化指數(shù) 吸收比K為60s絕緣電阻值與15s絕緣電阻值之比 可寫成R1min R15s吸收比在一定程度上反映了絕緣是否受潮 極化指數(shù)PI為10min絕緣電阻值與1min絕緣電阻值之比 可寫成R10min R1min 規(guī)程 規(guī)定的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及要求 1 使用2500V或5000V兆歐表 對(duì)220kV及以上變壓器 兆歐表輸出電流應(yīng)不小于3mA 2 測(cè)量前被試?yán)@組應(yīng)充分放電 3 測(cè)量溫度應(yīng)以頂層油溫為準(zhǔn) 各次測(cè)量時(shí)的溫度應(yīng)盡量接近 4 盡量在油溫低于50 測(cè)量 不同溫度下的絕緣電阻值換算 5 吸收比和極化指數(shù)不進(jìn)行溫度換算 6 當(dāng)絕緣電阻大于10000M 時(shí)吸收比和極化指數(shù)僅做參考 7 絕緣電阻換算至同一溫度下 與前一次測(cè)試結(jié)果相比應(yīng)無(wú)明顯變化 一般不低于出廠值或初始值的70 8 吸收比 10 30 不低于1 3或極化指數(shù)不低于1 5 測(cè)量鐵心的絕緣電阻 測(cè)量鐵心的絕緣電阻 試驗(yàn)?zāi)康蔫F心的絕緣電阻反映鐵心與地電位的金屬件之間的絕緣情況試驗(yàn)方法打開鐵心接地連接片 測(cè)量鐵心對(duì)地的絕緣電阻值 規(guī)程 規(guī)定的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及要求 1 一般不低于100M 2 與以往測(cè)試結(jié)果相比無(wú)明顯差別 一般不低于出廠值或初始值的70 測(cè)量繞組連同套管的介質(zhì)損耗及電容量 試驗(yàn)?zāi)康淖鳛榕袛嘟^緣狀態(tài)是否良好的重要手段之一 它能對(duì)絕緣總體的干燥質(zhì)量 吸潮程度 清潔程度以及老化情況等進(jìn)行檢查 絕緣介質(zhì)中電流與電壓間向量關(guān)系 當(dāng)R4 103 時(shí) 測(cè)試頻率50Hz C4是微法表示 Tg 0 1C4當(dāng)R4 104 時(shí) 測(cè)試頻率50Hz C4是微法表示 Tg C4 西林電橋 規(guī)程 規(guī)定的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及要求 1 20 時(shí)tg 不大于下列數(shù)值 110 220kV0 8 35kV及以下 1 5 2 tg 值與歷年的數(shù)值比較不應(yīng)有顯著變化 一般不大于30 3 試驗(yàn)電壓如下 繞組電壓10kV及以上 10kV繞組電壓10kV及以下 Un4 電容量值與出廠值或上一次試驗(yàn)值的差別超出 10 時(shí) 應(yīng)查明原因 5 測(cè)量溫度應(yīng)以頂層油溫為準(zhǔn) 盡量使每次測(cè)量溫度相近 6 盡量在油溫低于50 測(cè)量 不同溫度下的值一般可按下式換算 tg 2 tg 1 1 3 t2 t1 10式中tg 1 tg 2分別為t1 t2時(shí)的tg 值 溫度升高 介損增加 繞組連同套管的直流電阻 試驗(yàn)?zāi)康? 檢查繞組焊接質(zhì)量 2 檢查分接開關(guān)各個(gè)位置接觸是否良好 3 檢查繞組或引出線有無(wú)折斷處 4 檢查并聯(lián)支路的正確性 是否存在由幾條并聯(lián)導(dǎo)線繞成的繞組發(fā)生一處或幾處斷線的情況 5 檢查層 匝間有無(wú)短路現(xiàn)象 繞組連同套管的直流電阻 試驗(yàn)方法測(cè)量繞組按相別夾線 非被測(cè)繞組開路 測(cè)量應(yīng)在各分接頭的所有位置上進(jìn)行 規(guī)程 規(guī)定的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及要求 1 1 6MVA以上變壓器 各相繞組電阻相互間的差別不應(yīng)大于三相平均值的2 無(wú)中性點(diǎn)因出的繞組 線間差別不應(yīng)大于三相平均值的1 2 1 6MVA以下變壓器 各相繞組電阻相互間的差別不應(yīng)大于三相平均值的4 無(wú)中性點(diǎn)因出的繞組 線間差別不應(yīng)大于三相平均值的2 3 與以前相同部位測(cè)得值比較 其變化不應(yīng)大于2 4 按公式R2 R1 T t2 T t1 將測(cè)量值換算到同一溫度 式中R1 R2分別為在溫度t1 t2下的電阻值 t1可取為交接試驗(yàn)時(shí)的變壓器繞組溫度 T為電阻溫度常數(shù) 銅導(dǎo)線取235 鋁導(dǎo)線取225 縮短測(cè)量時(shí)間的方法 恒流源法減小時(shí)間常數(shù)法繞組串連法感應(yīng)電勢(shì)法短路另一側(cè)繞組法 繞組串連法 短路另一側(cè)繞組 在直流電阻測(cè)試時(shí) 可以短路另一側(cè)繞組時(shí)斷開測(cè)試?yán)@組 例如 測(cè)量高壓側(cè)繞組直流電阻時(shí) 可以在測(cè)量一個(gè)分接結(jié)束后短路低壓繞組 斷開高壓繞組調(diào)換分接 在測(cè)量另一側(cè)分接的直流電阻 注意 變壓器在測(cè)量電阻時(shí) 不要切換無(wú)勵(lì)磁分接開關(guān)來(lái)改變分接 無(wú)勵(lì)磁分接開關(guān)改變分接時(shí)將在觸頭間發(fā)生電弧 引起油的分接 并形成可燃性氣體和炭 使變壓器油質(zhì)變壞 變比試驗(yàn) 變壓比試驗(yàn)的目的 1 檢查變壓比是否與銘牌值相符 以保證達(dá)到要求的電壓變換 2 檢查分接開關(guān)位置和分接引線的連接是否正確3 檢查各繞組的匝數(shù)比 可判斷變壓器是否存在匝間短路 4 提供變壓器實(shí)際的變壓比 以判斷變壓器能否并列運(yùn)行 試驗(yàn)方法 變壓比試驗(yàn)的方法有雙電壓表法 變比電橋法和標(biāo)準(zhǔn)互感器法 一般在變壓器交接試驗(yàn)時(shí) 分接引線拆裝后和更換繞組后 需要對(duì)繞組所有分接位置進(jìn)行變壓比試驗(yàn) 試驗(yàn)結(jié)果的判斷分析1 各相所有分接位置的變壓比與銘牌值相比 不應(yīng)有顯著差別 且符合規(guī)律 2 電壓在35KV以下 變壓比小于3的變壓器變壓比允許偏差為 1 其它所有變壓器 額定分接變壓比允許偏差為 0 5 其它分接的變壓比應(yīng)在變壓器阻抗電壓值 的1 10以內(nèi) 但不得超過(guò) 1 3 變壓比不合格時(shí) 最常見的故障是分接引線連接錯(cuò)誤 分接開關(guān)指示位置與內(nèi)部引線不對(duì)應(yīng)造成 4 故障后由于匝間短路也會(huì)造成變壓比改變 繞組變形試驗(yàn) 試驗(yàn)?zāi)康哪軌蛟谧儔浩鞑坏跽?僅需拆除母線 的情況下 方便迅速地檢測(cè)出其內(nèi)部繞組可能發(fā)生的扭曲 鼓包 移位等變形現(xiàn)象以及繞組匝間 相間可能發(fā)生的接觸性短路故障 試驗(yàn)方法 原理頻率響應(yīng)分析法診斷變壓器繞組變形 是比較變壓器遭受短路沖擊前后的頻率響應(yīng)特性 若兩者一致 則表明該次短路故障沒(méi)有導(dǎo)致繞組變形 反之 則可根據(jù)其頻響特性的變化情況判斷出發(fā)生變形的繞組以及變形的嚴(yán)重程度 繞組變形事例 用一個(gè)信號(hào)發(fā)生源S 發(fā)出電壓為400V 上升沿為2 S 下降沿為40 S的脈沖信號(hào) 在被試品的注入端檢測(cè)注入到被試品上的信號(hào)y t 同時(shí)也檢測(cè)被試品輸出端的輸出信號(hào)x t 通過(guò)快速傅立葉變換得到y(tǒng) t Y f x t X f H f Y f X f 得到一組以對(duì)數(shù)形式表現(xiàn)的頻率響應(yīng)數(shù)據(jù) 將數(shù)據(jù)記錄畫出曲線得到被試變壓器的頻譜圖 試驗(yàn)條件 被試品本體必須可靠接地 被試品的各個(gè)接線端子必須懸空 如果有鐵芯和夾件引出線 則必須可靠接地 被試品的各個(gè)接線端子必須清潔 以保證接線接觸良好 例子 工頻耐壓試驗(yàn) 試驗(yàn)?zāi)康淖儔浩鞴ゎl耐壓試驗(yàn)是在高電壓下鑒定絕緣強(qiáng)度的一種試驗(yàn)方法 它能反映出變壓器部分主絕緣存在的局部缺陷 受潮 開裂 臟污及引線距離不夠 在運(yùn)輸中引起的繞組松動(dòng) 繞組絕緣上附著污物等 局部放電試驗(yàn) 局部放電是指在高壓電器中的絕緣介質(zhì)在高電壓的作用下 發(fā)生在電極之間但并未貫通的放電 這種放電可在導(dǎo)體附近發(fā)生 也可能不在導(dǎo)體附近發(fā)生 它可以發(fā)生在固體絕緣的空穴中 液體絕緣氣泡中或不同介質(zhì)特性絕緣的分界面上 局部放電原理 電容型試品局部放電等效回路 Ca內(nèi)放電時(shí)的等效回路 Q UCa C1中放掉的電荷為q1 為C1兩邊的電壓降 放電能量 局部放電所消耗的能量經(jīng)常是用以估計(jì)局部放電的一個(gè)參數(shù) 放電能量的大小可能與介質(zhì)老化的程度有關(guān) 局部放電引起介質(zhì)的擊穿 局部放電式介質(zhì)應(yīng)用中的一種強(qiáng)場(chǎng)效應(yīng) 它在電介質(zhì)現(xiàn)象和電氣絕緣領(lǐng)域均有重要意義 通常介質(zhì)在局部放電的作用下能引起電氣性能的老化 電老化 和擊穿 現(xiàn)已查明 油紙型復(fù)合介質(zhì)的長(zhǎng)期擊穿強(qiáng)度在很大程度上決定于局部放電 對(duì)于油紙 或薄膜 絕緣電容器 電纜和變壓器都是如此 如油紙電力電容器 其壽命常決定于局部放電而非短時(shí)擊穿強(qiáng)度 因此這類介質(zhì)的工作電場(chǎng)強(qiáng)度受到限制 如果采用真空干燥去氣后浸入液體介質(zhì) 則允許工作的電場(chǎng)強(qiáng)度可以大大升高 1 電的作用即帶電粒子的直接轟擊作用2 熱的作用3 化學(xué)作用 變壓器繞組是一個(gè)分布參數(shù)的元件 為簡(jiǎn)化試驗(yàn) 我們目前仍把整個(gè)繞組看成一個(gè)集中參數(shù)的電容試品 在繞組首端進(jìn)行測(cè)量 測(cè)量原理和基本測(cè)試回路伴隨著局部放電產(chǎn)生電的 聲的 熱的現(xiàn)象 原則上都可作為檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行局部放電測(cè)量 檢測(cè)方法可分為電測(cè)法和非電測(cè)法 電測(cè)發(fā)應(yīng)用較多的是脈沖電流法和無(wú)線電干擾電壓法 非電測(cè)法主要有聲測(cè)法 光測(cè)法 紅外攝像法和色譜分析法 在國(guó)內(nèi) 脈沖電流法是普遍采用的 因?yàn)椴捎眠@種方法儀器簡(jiǎn)單 靈敏度高 而非電測(cè)法沒(méi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)局部放電定量方法 因此其使用收到了限制 但超聲定位技術(shù)已經(jīng)普遍用于電力電容器 電力變壓器等電工設(shè)備的局部放電測(cè)量 測(cè)試原理 如前所述 當(dāng)試品Ca內(nèi)任一點(diǎn)有局部放電發(fā)生時(shí) 在試品兩端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電壓脈動(dòng) U 如果用一個(gè)耦合電容Ck和接收阻抗Zm與Ca串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)回路 那么在 U的作用下 回路內(nèi)就會(huì)有一個(gè)脈沖電流 同時(shí)在Zm上會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖電壓um 測(cè)得um就可推算出 u以至 Q的大小 當(dāng)Zm為L(zhǎng) C性阻抗時(shí) um為一高頻衰減振蕩 當(dāng)Zm為R性阻抗時(shí) um為一指數(shù)衰減脈沖 并聯(lián)測(cè)試回路 串聯(lián)測(cè)試回路 測(cè)試線路與裝置 圖脈沖電流法的測(cè)試線路T1 隔離變壓器 T2 調(diào)壓器 T3高壓試驗(yàn)變壓器 F1 低壓濾波器 F2 高壓濾波器 Cx 試品 Ck 耦合電容器 Z 檢測(cè)阻抗 D 檢測(cè)儀 R 保護(hù)電阻 圖RC型檢測(cè)阻抗a RC阻抗b 輸出電壓波形c 頻譜 圖LCR型檢測(cè)阻抗a LCR阻抗 b 輸出電壓波形 c 頻譜 檢測(cè)儀器的重要作用有以下三方面 1 濾波檢測(cè)儀器按選用的頻帶來(lái)分 可分為低頻 寬頻 選頻 目前最常用的是低頻檢測(cè)儀 頻帶選在放電脈沖頻譜分量最豐富 而外來(lái)干擾較少的頻帶范圍 一般選用10 400KHZ 寬頻檢測(cè)頻帶上限達(dá)108HZ 甚至達(dá)109HZ數(shù)量級(jí) 2 放大局部放電的信號(hào)是很微弱的 特別是大容量的試品 如電容為1uF的試品 出現(xiàn)5pC視在放電電荷時(shí) 在檢測(cè)阻抗兩端可能拾取的電壓ud約為uV級(jí) 因此必須經(jīng)過(guò)放大才能在示波器或峰值表顯示讀數(shù) 放大器的增益一般要求能達(dá)到60dB以上 對(duì)于所測(cè)的脈沖信號(hào) 而本機(jī)噪音要不大于uV級(jí) 3 顯示用于顯示局部放電信號(hào)的儀器有兩類 一類是示波器 一類是峰值表用示波器不但可以觀察 讀取放電脈沖信號(hào)的大小 而且可以觀察脈沖的波形 以及放電脈沖出現(xiàn)的相位 這有利于辨別所觀察的脈沖信號(hào)是放電信號(hào)還是干擾 同時(shí)也有利于識(shí)別是那種類型的放電 用寬頻測(cè)試系統(tǒng) 頻帶不小于100MHZ 配用同樣帶寬的脈沖數(shù)字濾波器 采樣頻率1GHZ以上 可以測(cè)到每一次局部放電的整個(gè)脈沖波形 在設(shè)計(jì)和選用局部放電測(cè)試的線路和裝置時(shí) 應(yīng)考慮以下三點(diǎn)基本要求 靈敏度分辨率抗干擾能力 視在放電量的校正測(cè)量系統(tǒng)所顯示的脈沖幅值是代表多少放電量 視在放電電荷q 還需要對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行分度校正 才能定量 校正方法把試品與整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)連接好之后 用已知的模擬放電產(chǎn)生的瞬變電荷q0注入到試品的兩端 施加高電壓的兩端 把測(cè)量系統(tǒng)的靈敏度調(diào)到合適的狀態(tài) 在示波器上能看到約20mm高度的脈沖幅值 記下這時(shí)顯示器上的響應(yīng)的讀數(shù)為 0 格 則可得分度系數(shù)K q0 之后 將校正脈沖發(fā)生器撤除 因?yàn)橐话阈Ｕ}沖發(fā)生器承受不了高電壓 保持測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)量靈敏度不變 對(duì)試品施加規(guī)定的試驗(yàn)電壓 這時(shí)若試品有局部放電 則在顯示器上又出現(xiàn)響應(yīng)的讀數(shù) x 格 于是試品的放電量為qx K x 已知的瞬變電荷q0是由一個(gè)校正發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)脈沖電壓 并通過(guò)一個(gè)分度電容C0耦合到試品的兩端 在滿足時(shí)式中u0 校正脈沖電壓的幅值 V C0 分度電容 pf u0與C0都是已知值 因此q0也是已知的 局部放電測(cè)量試驗(yàn)線路的選擇 引用標(biāo)準(zhǔn) DL417 91 電力設(shè)備局部放電現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量導(dǎo)則 GB7354 2003 局部放電測(cè)量 GB1207 1997 電壓互感器 GB1208 1997 電流互感器 GB5583 85 互感器局部放電測(cè)量 1 電壓互感器電壓互感器的試驗(yàn)方法可歸結(jié)為兩大類 即在被試品高壓側(cè)和低壓側(cè)加壓 1 1 高壓側(cè)加壓國(guó)標(biāo) GB1207 1997電壓互感器 上推薦的電壓互感器試驗(yàn)電路有三種方法 如圖 T 試驗(yàn)變壓器 Ck為耦合電容器 Zm為檢測(cè)阻抗 Z為電源濾波 也可位于低壓側(cè) 圖1檢測(cè)阻抗和電壓互感器串接 圖2檢測(cè)阻抗和耦合電容器Ck串接 圖3平衡回路 1 2 低壓側(cè)加壓在 DL417 91電力設(shè)備局部放電現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量導(dǎo)則 中規(guī)定 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)原則上應(yīng)按上述標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)定進(jìn)行 但若受變電所現(xiàn)場(chǎng)客觀條件的限制 認(rèn)為必須要對(duì)運(yùn)行中的互感器進(jìn)行局部放電時(shí) 又無(wú)適當(dāng)?shù)碾娫丛O(shè)備 則試驗(yàn)電壓可用二次繞組自勵(lì)磁產(chǎn)生 圖4無(wú)耦合電容器Ck試驗(yàn)接線 圖5接有耦合電容器Ck的試驗(yàn)接線 圖6抑制干擾的平衡回路接線 2 電流互感器電流互感器局部放電試驗(yàn) 試驗(yàn)電壓由外施電源產(chǎn)生 一般有三種檢測(cè)方法 圖7電流互感器試驗(yàn)接線T 試驗(yàn)變壓器 Ck為耦合電容器 Zm為檢測(cè)阻抗 Z為電源濾波 也可位于低壓側(cè) 圖8抑制干擾的平衡法接線 圖9接有耦合電容器Ck的試驗(yàn)接線 3 套管變壓器或電抗器套管局部放電試驗(yàn)時(shí) 其下部必須浸入一合適的油筒內(nèi) 注入筒內(nèi)的油應(yīng)符合油質(zhì)試驗(yàn)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 并靜止48h后才能進(jìn)行試驗(yàn) 圖10變壓器套管試驗(yàn)接線 Cb 套管電容 L 電容末屏 4 耦合電容器 或電容式電壓互感器 耦合電容器的試驗(yàn)接線與套管相同 見圖10 有電容末屏端子的 可利用該端子與下法蘭之間 串接測(cè)量阻抗Zm 下法蘭直接接地 若無(wú)電容末屏端子引出的 則需將試品對(duì)地絕緣 然后在下法蘭對(duì)地之間串接測(cè)量阻抗Zm 5 變壓器變壓器試驗(yàn)電源一般采用50Hz的倍頻或其它合適的頻率 三相變壓器可三相勵(lì)磁 也可單相勵(lì)磁 變壓器局部放電試驗(yàn)的基本原理接線 如圖11所示 a 單相勵(lì)磁基本原理接線 b 三相勵(lì)磁基本原理接線 c 在套管抽頭測(cè)量和校準(zhǔn)接線 干擾及其防止措施 局部放電測(cè)試中 干擾是一個(gè)很討厭的問(wèn)題 干擾信號(hào)與局部放電信號(hào)一起進(jìn)入測(cè)量?jī)x器 兩種信號(hào)混雜在一起 輕者影響到測(cè)量讀數(shù)的準(zhǔn)確性 重者淹沒(méi)了被測(cè)信號(hào) 使測(cè)量工作無(wú)法進(jìn)行 在實(shí)際測(cè)量中 常見的干擾有下述幾種 1 高壓試驗(yàn)接線中的電暈放電1 一定直徑的導(dǎo)線 在電壓升到一定值時(shí) 就會(huì)產(chǎn)生電暈 電暈隨電壓的升高而加大和增多 這種干擾的防止辦法是 2 采用足夠直徑的高壓連線 固定