電力變壓器的絕緣性實驗

電力變壓器的絕緣性實驗由于電力變壓器內(nèi)部結構復雜，電場、熱場散布不均勻，因此事故率相對較高。因此要認真地對變壓器進行按期的絕緣預防性實驗，一樣為1?3年進行一次停電實驗。不同電壓品級、不同容量、不同結構的變壓器實驗項目略有不同。變壓器絕緣電阻、泄漏電流和介質(zhì)損耗等性能要緊與絕緣材料和工藝質(zhì)量有關，它們的轉變反映了絕緣工藝質(zhì)量或受潮情形，可是一樣而言，其檢測意義比電容器、電力電纜或電容套管要小得多，不作硬性指標要求。變壓器絕緣主若是油和紙絕緣，最要緊的是耐電強度。關于電壓品級為220kV及以下的變壓器，要進行1min工頻耐壓實驗和沖擊電壓實驗以考核其絕緣強度；關于更高電壓品級的變壓器，還要進行沖擊實驗。由于沖擊實驗比較復雜，因此220kV以下的變壓器只在型式實驗中進行；但220kV及以上電壓品級的變壓器的出廠實驗也規(guī)定要進行全波沖擊耐壓實驗。出廠實驗中，常采納二倍以上額定電壓進行耐壓實驗，如此能夠同時考核主絕緣和縱絕緣。測量繞組連同套管一路的絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)，對檢查變壓器整體的絕緣狀況具有較高的靈敏度，能有效地檢查出變壓器絕緣整體受潮、部件表面受潮或臟污和貫穿性的集中缺點。例如，各類貫穿性短路、瓷件破裂、引線接殼、器身內(nèi)有銅線搭橋等現(xiàn)象引發(fā)的半貫通性或金屬性短路。體會說明，變壓器絕緣在干燥前后絕緣電阻的轉變倍數(shù)比介質(zhì)損失角正切值轉變倍數(shù)大得多。一、絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)測量測量繞組絕緣電阻時，應依次測量各繞組對地和其他繞組間的絕緣電阻值。被測繞組各引線端應短路，其余各非被測繞組都短路接地。將空閑繞組接地的方式能夠測出被測部份對接地部份和不同電壓部份間的絕緣狀態(tài)，測量的順序和具體部件見表5-1。表5-1 絕緣電阻測量順序和部位順序雙繞組變壓器三繞組變壓器被測繞組接地部位被測繞組接地部位1低壓外殼及高壓低壓外殼、高壓及中壓2高壓外殼及低壓中壓外殼、高壓及低壓3----高壓外殼、中壓及低壓4（高壓及低壓）（外殼）（高壓及中壓）（外殼及低壓）5----（高壓、中壓及低壓）（外殼）注1、若是表頭指標超過量程，應記錄為（量程）+，例如10000+，而不該記為8。2、 序號4和5的項目，只對15000kVA及其以上的變壓器進行測定。3、 括號內(nèi)的部位必要時才進行。測量絕緣電阻時，對額定電壓為1000V以上的繞組，用2500V兆歐表測量，其量程一樣不低于10000MQ；對額定電壓為1000V以下的繞組，用1000V或2500V兆歐表測量?！兑?guī)程》中對變壓器繞組的絕緣電阻沒有規(guī)定具體值，而是采納相對照較的方式，規(guī)定按換算至同一溫度時，與前一次測量結果相較無明顯轉變。假設采納絕緣值判別時，通常采納預防性實驗絕緣電阻值應不低于安裝或大修后投入運行前的測量值50%。對500kV變壓器，在相同溫度下，其絕緣電阻不小于出廠值的70%,20°C時最低電阻值不得低于2000MQ。《規(guī)程》規(guī)定關于電壓35kV及其以下容量小于10000kVA的變壓器，在溫度10?30C時，吸收比（K=R60/R15）不小于；關于35kV以上容量大于10000kVA的變壓器，在溫度10?30C時吸收比不小于。實際測量時，受潮或絕緣內(nèi)部有局部缺點的變壓器的吸收比接近與。變壓器繞組絕緣電阻測量應盡可能在50C時測量，不同溫度（t「t2）下的電阻值（R］、R2）可按工程簡化公式%=R1X1.5（「頃/10進行計算。為幸免繞組上殘缺電荷致使測量值偏大，測量前應將被測繞組與油箱短路接地，其放電時刻應很多于2min。測量剛停止運行時變壓器，需將變壓器自電網(wǎng)斷開后靜置30分鐘，使油溫與繞組溫度趨于相同，在進行絕緣電阻等的測定，并把變壓器上層油溫作為絕緣溫度。關于新投入或大修后的變壓器，應在充滿合格油并靜止一段時刻，待氣泡排除后，方可進行實驗。通常，對8000kVA及其以上的較大型電力變壓器需靜置20h以上，對3?10kVA的小容量電力變壓器，需靜置5h以上。在實際測量進程中，會顯現(xiàn)絕緣電阻高、吸收比反而不合格的情形，其中緣故比較復雜，這時可采納極化指數(shù)PI來進行判定，極化指數(shù)概念為加壓10min時絕緣電阻與加壓1min的絕緣電阻之比，即PI=P10/P1O目前現(xiàn)場實驗時，常規(guī)定PI不小于。二、泄漏電流測量測量泄漏電流比測量絕緣電阻有更高的靈敏度。運行檢測體會說明，測量泄漏電流能有效地發(fā)覺用其他實驗項目所不能發(fā)覺的變壓器局部缺點。雙繞組和三繞組變壓器測量泄漏電流的順序與部位如表5-2所示。測量泄漏電流時，繞組上所加的電壓與繞組的額定電壓有關，表5-3列出了實驗電壓的標準。表5-2變壓器泄漏電流測量順序和部位順序雙繞組變壓器三繞組變壓器加壓繞組接地部分加壓繞組接地部分1高壓低壓、外殼高壓中、低壓、外殼2低壓高壓、外殼中壓高、低壓、外殼3低壓高、中壓、外殼表5-3泄漏電流實驗電壓標準繞組額定電壓（kV）36~1020~3566~330500直流試驗電壓（kV）510204060測量時，加壓至實驗電壓，待1min后讀取的電流值即為所測得的泄漏電流值，為了是讀數(shù)準確，應將微安表接在高電位處。因為泄漏電流值與變壓器的絕緣結構、溫度等因素有關，因此在《規(guī)程》中也不作規(guī)定。在判按時要與歷年測量結果的比較，一樣情形下，昔時測量值不該大于上一年測量值的150%,同時還應與同類型的變壓器的泄漏電流比較。對500kV變壓器的泄漏電流不作規(guī)定，但一樣不大于30gAo三、介質(zhì)損耗角正切測量測量變壓器的介質(zhì)損耗角正切值tana要緊用來檢查變壓器整體受潮、釉質(zhì)劣化、繞組上附著油泥及嚴峻的局部缺點等，是判定以下變壓器絕緣狀態(tài)的一種較有效的手腕。測量變壓器的介質(zhì)損耗角正切值是將套管連同在一路測量的，可是為了提高測量的準確性和檢出缺點的靈敏度，必要時可進行分解實驗，以判明缺點所在位置。表5-4給出了《規(guī)程》規(guī)定tana測量值，測量結果要求與歷年數(shù)值進行比較，轉變應不大于30%。當采納電橋法測量時，關于工作電壓10kV及以上的繞組，實驗電壓為10kV；關于工作電壓為10kV及其以下的繞組，實驗電壓為額定電壓。當采納M型實驗器時，實驗電壓通常采納2500Vo表5-4介質(zhì)損耗角正切值規(guī)定變壓器電壓等級330?500kV66?220kV35kV及以下tana0.6%0.8%1.5%測量溫度以頂層油溫為準，盡可能使每次測量的溫度相近。測量應盡可能在油溫低于50°C下進行，不同溫度下（J、t2）的tana值（tan81>tan82）可按如下工程簡化公式進行換算(5—1)tan5=tan5x1.3(t2-11)/10(5—1)變壓器介質(zhì)損耗角正切測量結果常受表面泄露和外界條件（如干擾電場和大地條件）的阻礙，應采取方法減少和排除這種阻礙。1、平穩(wěn)電橋測量方式由于變壓器外殼均直接接地，因此多采納QS-1型西林電橋的反接法進行測量。對雙繞組和三繞組變壓器的測量部位見表5-5o表5-5電橋法測量變壓器繞組的部位雙繞組變壓器三繞組變壓器序號測量端接地端序號測量端接地端1高壓低壓+鐵芯1高壓中壓、鐵芯、低壓2低壓高壓+鐵芯2中壓高壓、鐵芯、低壓3高壓+低壓鐵芯3低壓高壓、鐵芯、中壓4高壓+低壓中壓、鐵芯5高壓+中壓低壓、鐵芯6低壓+中壓高壓、鐵芯7高壓+中壓+低壓鐵芯

對雙繞組變壓器測量tan5及C時，接線如圖5-1所示。從上述接線方式中能夠清楚地看出，測量所得的數(shù)據(jù)并非是各繞組的tana和C，需要在測量后進行計算。假設假設按圖5-1（a）、（b）、（c）接線進行實驗，測得數(shù)據(jù)別離為tanSa.Ca、tan標、Cb、tanSc、Cc，能夠推導出各繞組的C和tanS為：CC+C-CtgCtan8+Ctan&-Ctan8TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"i—t~2 *，的i—t' C2C " *i八C+C-C Ctan8+Ctan8-Ctan8\o"CurrentDocument"C=—* b c,tan8——* * b b c c （5—2）2C+C-C Ctan8+Ctan8-Ctan8\o"CurrentDocument"C——e * b,tan8——e e * * b b-2（a） （b） （c）圖5-1 雙繞組變壓器測量tanS及C接線方式（a）高壓-低壓及地 （b）低壓-高壓及地 （c）（高壓+低壓）-地關于三繞組變壓器測量C及tanS的接線方式如圖5-2所示。

2tan81tan82tan82tan81tan82tan83tan84tan85tan86（a）高壓-中、低壓及地 （b）中壓-高、低壓及地 （c）低壓-高、中壓及地（d）（高+中）壓-低壓及地；（e）（中+低）壓-高壓及地；（f）（高+低）壓-中壓及地（g）（高+中+低）壓-地按上述接線圖進行測量，測得的C和tana別離為：Ca,Cb，Cc,Cab,Cbc,Cca,Cabc和tan8、tan&、tana、tana,>tan&、tana、tana，能夠推導出變壓器各繞組對地和變壓器a b c ab bc ca abc繞組間的C和tana為：C=C血+C-',C=C血+Cb—七,C='+C廣氣1 2 3 2 5 2C=Cb+C一匕,C=1+廠Lb,C=C+、C2 4 2 6 2Ctan8+Ctan8-Ctan8二abc abc c c ab ab-2C1Ctan8+Ctan8-Ctan8———b b c c bc bc-2C2Ctan8 +Ctan8-Ctan8二abc abc b b ca ca-2C3Ctan8+Ctan8-Ctan8 a a b b ab ab-2C4二C血即8血+C「an8廣%亞疑2C5Ctan8+Ctan8-Ctan8-——c c a a ca ca-2C62、非平穩(wěn)電橋測量法用非平穩(wěn)電橋測量（M型介質(zhì)實驗器）測量雙繞組和三繞組變壓器的tana，其測量順序和方式按表5-6所示方式進行。測量時，M型介質(zhì)實驗器的實驗電壓均為2500V。表5-6M型介質(zhì)實驗器測量變壓器tana的方式雙繞組變壓器三繞組變壓器序號測量部位屏蔽繞組序號測量部位屏蔽繞組測量端接地端測量端接地端

1高壓低壓--1高壓低壓中壓2高壓--低壓2高壓--低壓、中壓3低壓低壓--3低壓中壓高壓4低壓--低壓4低壓--高壓、中壓5中壓高壓低壓6中壓--高壓、低壓7全部----在雙繞組變壓器中，實驗2直接測出高壓-地的tan&實驗4直接測出低壓-地的tan&假設實驗1、2、3、4所測量的視在功率別離為S1、S2、S3、S4，有功功率別離為P］、P2、S-SS-SP3、P4，那么高壓-低壓之間的tan5=一-2=~了。3 4 P—PP—P在三繞組變壓器中，實驗2、4、6可直接測出高壓、低壓、中壓對地的tanSo假設實驗1、2、3、4、5、6所測得的視在功率別離為S］、S2、S3、S4、S5、S6，有功功率別離為P,>JL Zz I V/ JLS-S .S-SP2、P3、P4、P5、P6,那么高壓-低壓之間的tan5=一，低壓-中壓之間的tan5= 一了，23456 P-P P-P中壓-高壓之間的tan5=S一S6。四、交流耐壓實驗交流耐壓實驗是鑒定絕緣強度最有效的方式，專門對考核主絕緣的局部缺點。如繞組主絕緣受潮、開裂、繞組松動、絕緣表面污染等，具有決定性作用。交流耐壓實驗關于10kV以下的電力變壓器每1~5年進行一次；關于66kV及以下的電力變壓器僅在大修后進行實驗，如現(xiàn)場條件不具有，可只進行外施工頻耐壓實驗；關于其他的電力變壓器只在改換繞組后或必要時才進行交流耐壓實驗。電力變壓器改換繞組后的交流耐壓實驗標準見表5-7o表5-7交流耐壓實驗標準額定電壓<1361015203566110220330500最高工作電壓<1126252363550全部更換繞組3182535455585140200360395460510630680

部分更換繞組152130384772120170（195）306336391434536578在變壓器注油后進行實驗時，需要靜置一按時刻。通常500kV變壓器靜置時刻大于72h,220kV變壓器靜置時刻大于48h，110kV變壓器靜置時刻大于24h.。出廠實驗電壓標準同全數(shù)改換繞組的電壓標準，而大修后的實驗電壓標準同部份改換繞組后實驗電壓標準。進行交流耐壓實驗時，被試變壓器的正確接線方式是被試繞組所有套管應短路連接（短接）并接高壓，非被試繞組也要短接并靠得住接地，如圖5-3所示，圖中只畫出了一組繞組。圖5-3變壓器交流耐壓實驗的正確接線方式T1---實驗變壓器；T2---被試變壓器當進行交流耐壓實驗時，變壓器的連接方式不正確，可能損壞被試變壓器絕緣。如被試繞組和非被試繞組均被短接時（如圖5-4），由于散布電容的阻礙，在被試繞組對地及非被試繞組將有電流通過，而且沿整個被試繞組的電流不相等，愈靠近A段電流愈大，因此所有線匝間均存在不同的電位差。由于繞組中所流過的是電容電流，故靠近X端的電位比所加的高壓高。又因為非被試繞組處于開路狀態(tài)，被試繞組的電抗專門大，故由此將致使X端電位升高，顯然這種接線方式是不許諾的，在實驗中必需幸免。圖5-4錯誤接線一：雙繞組均不短接被試繞組和非被試繞組僅短接時（如圖5-5），由于這種接法對被試繞組來講，始結尾電流IC的方向是相反的,回路電抗很小，整個繞組對地的電位大體相等，符合實驗的要求.可是，對非被試低壓繞組來講，由于沒有接地而處于懸浮狀態(tài)，低壓繞組對地將具有必然的電壓.低壓繞組的對地電壓將取決于高、低壓間和低壓對地電容的大小，這時可能顯現(xiàn)低壓繞組上的電壓高于其耐受電壓水平，發(fā)生對地放電現(xiàn)象。T1A衛(wèi)axT1A衛(wèi)ax圖5-5錯誤接線二：雙繞組均僅短接在變壓器交流耐壓實驗時，除發(fā)生擊穿能夠判定變壓器存在絕緣故障外，還能夠依如實驗進程中的一些異樣現(xiàn)象來判定是不是存在隱含的絕緣缺點：（1）在升壓時期或持續(xù)時刻時期，發(fā)生清脆、響亮的'當”、“當”放電聲音，這種聲音很像金屬物撞擊油箱的聲音，這往往是由于油隙距離不夠或是電場畸變等所造成的油隙一類絕緣結構擊穿所致。而且現(xiàn)在還伴有放電聲，電流表指示值產(chǎn)生突變。當重復進行實驗時，放電電壓下降并非明顯。（2）實驗中，假設發(fā)生較小的“當”、“當”放電聲，且儀表擺動不大，在重復誓言時放電現(xiàn)象卻消失了。這往往是變壓器油中有氣泡，在電場力的作用下，可能形成一條必然長度的很狹小的氣隙通道，由于氣泡的耐電強度比油低，當氣隙通道進展到必然長度時，將可能致使氣隙通道擊穿，最后致使變壓器油擊穿。若是變壓器油中氣泡不多，七隙通道放電后縮短了，這時氣泡被擊穿后，變壓器油可能再也不擊穿。這種局部擊穿所顯現(xiàn)的放電聲音，可能是輕微、斷續(xù)的，電流表的指示值也可不能變更。由氣泡所引發(fā)的不管是貫穿性的或是局部性的放電，在重復實驗中可能會消失，因為在放電后，氣泡容易從上部逸走。（3） 在加壓進程中，變壓器內(nèi)部有炒豆般的放電聲，而電流表的指示值還很穩(wěn)固，這可能是由于懸浮的金屬件對地放電所致。在制造進程中，鐵心可能沒有和夾件通過金屬片連接，使鐵心在電場中懸浮，由于靜電感應的作用，在必然電壓下，鐵心對接地的夾件就開始放電。五、變壓器油中水分測量油浸變壓器在運行中會受到電、熱、機械力、化學侵蝕和光輻射等外界因素的阻礙，致使變壓器油和纖維材料慢慢老化變質(zhì)，分解出微量水分。另外，由于密封不嚴，潮氣和水分也會進入油箱內(nèi)，使油中的水分慢慢增多。當水分含量超過必然限度時，就會使絕緣性能明顯下降，乃至危及變壓器平安。假設油中不含固體雜質(zhì)，當油的含水量在40ppm（1ppm=10-O以下時，一樣具有超級高的擊穿強度，而當油中含水量超過100ppm時，或當油中存在固體雜質(zhì)，含水量為5ppm時，其擊穿強度都將下降到很低，有的還可能成為引發(fā)絕緣破壞的直接緣故。測量絕緣電阻、泄漏電流和tana能夠定性判定變壓器絕緣是不是受潮，但不能直接定量地測定變壓器油紙中含水量。目前常見的定量測量變壓器微量水分含量的方式有：氣相色譜法、庫侖法。氣相色譜分析法測定油中微量水分（簡稱微水）與測定其他成份一樣。第一利用色譜儀中的汽化加熱器將注入的油樣剎時汽化，被汽化的全數(shù)水分和部份油氣被載氣帶至適當?shù)纳V柱進行分離，然后用熱導池檢測器來檢測，將檢測值（水峰高或水峰面積）與已有的含水的標準工作曲線進行比較，就能夠夠取得油樣中的水含量。用色譜法檢測液體中的微量水分時，普遍采納飽和值作為水分的定量基準，這種方式的優(yōu)勢是不受環(huán)境溫度的干擾。飽和值在客觀上又是恒定值，因此，只要確保達到了飽和狀態(tài)，操作較為方便。苯中飽和水值和正庚烷中飽和水值能夠作為定量基準。前者適用于水濃度大于100ppm的液體樣品，后者適用于水濃度小于100ppm的樣品。正庚烷和苯中的飽和水值的峰高與油中水值的含量存在近似線性的對應關系，利用這一關系能夠為變壓器中的微水含量定量。進行定量分析時，要嚴格按規(guī)定規(guī)程操作，不然誤差較大。庫侖法是一種電化學方式，它是將庫侖儀與卡爾?費休滴定法結合起來的方式。當被測試油中的水分進入電解液（即卡爾?費休試劑）后，水參與碘、二氧化硫的氧化還原化學反映，在毗啶和甲醇的混合液中相混合，生成氫碘酸毗啶和甲基硫酸毗啶，在電解進程中，碘分子在電極上產(chǎn)生氧化還原反映，直至水分完全耗盡為止。依照法拉第定律，電解時消耗的碘與電解時消耗的電量成正比。從化學反映式可知，1g分子的碘，氧化1g分子的二氧化硫，需要1g分子水。因此1g分子碘與1g分子水的當量反映，即電解碘的電量相當于電解水所需的電量。即1mg水對應于電子庫侖。依照這一原理，就能夠夠直接從電解的庫侖數(shù)計算出水的含量?！兑?guī)程》規(guī)定了變壓器油中微水含量值，見表5-8所示，對運行時的變壓器應盡可能在頂層油溫高于50°C時采樣。表5-8變壓器油中微水含量標準（mg/L）油樣66-110KV220KV330?500KV投運前的變壓器油<20<15<10運行中的變壓器油<35<25<15六、局部放電測量1、變壓器局部放電特點變壓器內(nèi)部絕緣結構要緊采納油紙絕緣，其絕緣結構較復雜，在設計進程中可能造成局部區(qū)域場強太高；變壓器在測量進程中可能致使絕緣中含有氣泡和較多的水分，在運行進程中油紙劣化可分解出氣泡，機械振動和熱脹冷縮可造成局部開裂也會顯現(xiàn)氣泡等等，這些情形都會致使在較低外施電壓下發(fā)生局部放電。變壓器放電脈沖是沿繞組傳播的，起始放電脈沖是按散布電容散布的。通過一段時刻后，放電脈沖通過散布電感和散布電容向繞組兩頭傳播，行波分量達到測量端的檢測阻抗后，有可能產(chǎn)生反射或震蕩，因此縱絕緣放電信號在段子上的響應比對地絕緣放電要小得多，放電脈沖波沿繞組傳播的衰減隨測量頻率的增加而增大。關于變壓器來講，油中放電對絕緣損壞是要緊的，而油中放電時延較長、低頻分量較大。電力變壓器中局部放電可分為：1） 繞組中部油一屏障絕緣中油道擊穿；2） 繞組端部油道擊穿；3） 接觸絕緣導線和紙板（引線絕緣、搭接絕緣、相間絕緣）的油間隙擊穿；4） 引線、搭接紙等油紙絕緣中局部放電；5） 線圈間（縱絕緣）的油道擊穿；

6） 匝間絕緣局部擊穿;7） 紙板沿面滑閃放電。2、變壓器局部放電測量變壓器局部放電測量要緊包括三中情形：單相勵磁變壓器、三相勵磁變壓器和變壓器套管抽頭的測量，它們測量的大體接線如圖5-6所示。圖5-6變壓器局部放電測量大體原理圖（a）單相勵磁變壓器；（b）三相勵磁變壓器；（c）變壓器套管抽頭《規(guī)程》規(guī)定，對220kV及以上的變壓器在大修后、220kV及以上或120MVA及其以上的變壓器改換繞組后和必要時進行局部放電實驗。變壓器局部放電實驗采納分段升壓的方式，實驗