變壓器試驗(yàn)進(jìn)修教材

1、變壓器試驗(yàn) 2009-09-141. 變壓器試驗(yàn)類型1.1 例行試驗(yàn)(出廠試驗(yàn))每臺(tái)變壓器都要進(jìn)行的試驗(yàn)。1.1.1 測量繞組直流電阻1.1.2 電壓比測量和聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)檢定1.1.3 短路阻抗和負(fù)載損耗測量1.1.4 空載電流和空載損耗測量1.1.5 繞組絕緣電阻和絕緣的介質(zhì)損耗因數(shù)(tan)測量1.1.6 絕緣試驗(yàn)1.1.7 有載分接開關(guān)試驗(yàn)1.1.8 絕緣油試驗(yàn)1.2 型式試驗(yàn)在一臺(tái)有代表性的變壓器上進(jìn)行的試驗(yàn)，證明被代表的變 壓器也符合規(guī)定要求。1.2.1 溫升試驗(yàn)；1.2.2 絕緣試驗(yàn)：1.3 特殊試驗(yàn)1.3.1 絕緣試驗(yàn)；1.3.2 繞組對(duì)地和繞組間的電容測定；1.3.3 暫態(tài)電壓傳

2、輸特性測定；1.3.4 三相變壓器領(lǐng)序阻抗測量；1.3.5 短路承受能力試驗(yàn)；1.3.6 聲級(jí)測定；1.3.7 空載電流諧波測量；1.3.9 風(fēng)扇和油泵電機(jī)吸取功率測量。1.4.1 變壓器油的色譜分析； 1.4.2 變壓器的頻率響應(yīng)分析； 1.4.3 油流帶電測量； 1.4.4無線電干擾電壓(RIV) 1.4.5 繞組變形測試2 直流電阻測量2.1 有關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 1. GB 1094.11999 電力變壓器 第1部分 總則第10.1.1 a 繞組 電阻測量。 2. GB/T 64511999 三相油浸式電力變壓器 技術(shù)參數(shù)和要求10 220 kV級(jí)變壓器。 3. GB/T 162741996 油浸

3、式電力變壓器 技術(shù)參數(shù)和要求 500 kV級(jí) 4. GB 645086 干式電力變壓器 第5.2條。 5. GB/T 10228 干式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求 6. DL/T 57395 電力變壓器檢修導(dǎo)則 第7.4.3條第2項(xiàng)。 2.2測量的目的和要求 繞組直流電阻測量按 GB 1094.1 1996電力變壓器 第一部分 總則 的規(guī)定屬 于變壓器的例行試驗(yàn) ， 所 以 每一 臺(tái)變壓器在制造過程中及制造完成后 ， 都要進(jìn)行直流電阻的測量。 測量直流電阻的 目 的主要是檢查變壓器的以下幾方面 : (1) 繞組導(dǎo)線連接處的焊接或機(jī)械連接是否 良好 ，有無焊接或連接不 良的現(xiàn)象 ; (2) 引 線與

4、套管 、引 線與分接開關(guān)的連接是否 良好 ; (3) 引 線與引線 的焊接或機(jī)械連接是否 良好 ; (4) 導(dǎo)線的規(guī)格 ，電阻率是否符合要求 ; (5) 各相繞組的 電阻是否平衡 ; (6) 變壓器繞組的溫升是根據(jù)繞組在溫升試驗(yàn)前的冷態(tài) 電 阻和溫升試驗(yàn)后斷開 電源瞬間 的熱態(tài)電阻計(jì)算得到 的 ， 所以溫升試驗(yàn)需測量 電阻。2.2 變壓器直流電阻測量 2.2.1 V A表法2.2.2 直流電阻大的情況(電阻R10) 使用單臂電橋測量 當(dāng)電橋平衡時(shí)，即io = 0時(shí)，有rx = r3r2/r1在測量時(shí)，不可避免地要使用引線電纜，這會(huì)帶來一定的引線誤差。 對(duì)變壓器試驗(yàn)，假定每個(gè)接觸電阻是100 ，

5、每根引線長3米，截面積是s，計(jì)算得出的誤差如圖 2.2.2 直流電阻小的情況(電阻R10) 使用雙臂電橋測量 當(dāng)電橋平衡時(shí)，即io = 0時(shí)，有 雙臂電橋有下列結(jié)果，其等式右邊第一項(xiàng)和單臂電橋一樣，第項(xiàng)在括弧內(nèi)各項(xiàng)之和等于領(lǐng)時(shí)就等于零。 假定變壓器直流電阻測量時(shí)，引線長6 m，Rx 到 RN有兩個(gè)接觸點(diǎn)，使用0.05級(jí)電橋，橋臂電阻的極限誤差是0.0005，計(jì)算得出的測量誤差如表 雙臂電橋測量變壓器電阻時(shí)連接引線引起的誤差 （%） 3.絕緣電阻和介質(zhì)損耗因數(shù)tan3.1絕緣電阻絕緣電阻是例行試驗(yàn)，根據(jù)變壓器容量、電壓等級(jí)不同，需要測量絕緣電阻、吸收比、和極化常數(shù)。 變壓器內(nèi)有絕緣材料、變壓器油

6、，都是極性材料，由于變壓器的工藝不同，其吸收電流衰減速度不同，可以表現(xiàn)出絕緣電阻高，而吸收比低的情況，此時(shí)需要用極化指數(shù)來檢查變壓器絕緣的干燥情況。 2.4.1 直流電阻測量的電流 直流電阻測量時(shí)，變壓器是在直流勵(lì)磁下的過程，在鐵心內(nèi)產(chǎn)生磁通 ，由于鐵心材料的磁導(dǎo)率很高，所以在直流安匝 i N 作用下，鐵心內(nèi)的磁通密度B ( = B S )很高，繞組電感L和鐵心磁通 存在關(guān)系 L = N / i (2-3)由于磁通 大，對(duì)應(yīng)繞組有大的電感。2.4.3 直流電阻測量結(jié)束時(shí)電流的斷開 在直流電組測量結(jié)束，需要斷開測量線路。而斷開大電感的直流電流，會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生相當(dāng)大的電壓。這是因?yàn)閿嚅_電流時(shí)，儲(chǔ)存在電感

7、中的能量通過向變壓器的對(duì)地電容充電，可以達(dá)到很高的數(shù)值，這一點(diǎn)是測量變壓器直流電阻時(shí)需要注意的，一般直流電阻測量儀配有放電線路，使斷開時(shí)電壓限制在安全范圍內(nèi)。但需要注意不要立即拆除連接線。 2.5 直流電阻不平衡率 對(duì)于1600 kVA及以下的變壓器，直流電阻不平衡率相為4%，線為2%；2000 kVA及以上的變壓器，直流電阻不平衡率相(有中性點(diǎn)引出時(shí))為2%，線(無中性點(diǎn)引出時(shí))為1%。如果由于線材及引線結(jié)構(gòu)等原因而使直流電阻不平衡率超過上述值時(shí)，除應(yīng)在出廠試驗(yàn)記錄中記錄實(shí)測值外，尚應(yīng)寫明引起這一偏差的原因。使用單位應(yīng)與同溫度下的出廠實(shí)測值進(jìn)行比較，其偏差應(yīng)不大于2% 例：容量1000 kV

8、A，低壓額定電壓400 V變壓器，其低壓引線布置如圖 在線圈材料一樣和制造正常條件下，其線電阻的不平衡率為2.69%，已超過了2%。直流電阻測量注意：1. 要使鐵心飽和2. 斷開直流時(shí)注意反電勢電壓比測量和聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)檢定3.1 標(biāo)準(zhǔn)GB 1094.11999 電力變壓器 第1部分 總則第10.3電壓比測量 和聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)檢定。2. GB/T 64511999 三相油浸式電力變壓器 技術(shù)參數(shù)和要求 10 220 kV級(jí)變壓器。3. GB/T 162741996 油浸式電力變壓器 技術(shù)參數(shù)和要求 500 kV級(jí)4. GB 645086 干式電力變壓器 第5.3條。5. GB/T 10228 干式電力

9、變壓器技術(shù)參數(shù)和要求6. DL/T 57395 電力變壓器檢修導(dǎo)則 第9.3.11條。3.2 測量目的和要求 進(jìn)行電壓比測量和聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)檢定的目的是為了保證兩臺(tái)及多臺(tái)變壓器的并聯(lián)運(yùn)行。因?yàn)樽儔浩鞑⒙?lián)運(yùn)行的條件有： 1. 電壓比相同； 2. 聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)相同； 3. 變壓器短路電壓相差在規(guī)定范圍內(nèi)，另一附加條件是變壓器容量差別不要大于3倍。雙電壓表法 電橋法繞組聯(lián)結(jié)組 繞組的Y、D、Z聯(lián)結(jié)及矢量圖4. 短路損耗和短路阻抗的測量4.1標(biāo)準(zhǔn)1. GB 1094.11999 電力變壓器 第1部分 總則2. GB/T 64511999 三相油浸式電力變壓器 技術(shù)參數(shù)和要求。3. GB/T 16274199

10、6 油浸式電力變壓器 技術(shù)參數(shù)和要求 500 kV級(jí)4. GB 645086 干式電力變壓器。5. GB/T 10228 干式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求。6. DL/T 57395 電力變壓器檢修導(dǎo)則 第9.3.14條，規(guī)定必要時(shí)進(jìn)行 變壓器的短路特性試驗(yàn)。4.2 試驗(yàn)?zāi)康?短路損耗和短路阻抗是變壓器的重要參數(shù)。短路阻抗和變壓器的運(yùn)行 及繼電保護(hù)有很密切的關(guān)系，短路阻抗影響輸電線路的電壓和變壓器 的并聯(lián)運(yùn)行；而短路損耗與變壓器的能耗及溫升有關(guān)。4.3 標(biāo)準(zhǔn)要求變壓器短路阻抗的允許偏差 試驗(yàn)方法 負(fù)載損耗Pk是在變壓器的一對(duì)繞組中，一側(cè)繞組短路，另一側(cè) 繞組施加電壓，通過額定電流時(shí)測到的損耗。 (

11、1) 直流電阻損耗，包括一對(duì)繞組損耗加的和； (2) 附加損耗：包括以下幾部分損耗： 在工頻交流條件下，設(shè)單相電源電壓是正弦變化的，電壓 u可表示為 電流 瞬時(shí)功率 變壓器的損耗功率是 P = UIcos UIcos(2t一 )是以兩倍交流頻率變化的功率，其平均值為零。P = U I cos( ) = K1 0.0291 tan ，% 4.4.2.1 單相變壓器損耗測量的電壓表、電流表和瓦特表(V, A, W)線路 圖4-2 單相變壓器損耗測量a)無互感器 b)有電壓互感器、電流互感器 A 安培表 v 伏特表 w 功率表 CT 電流互感器 PT電壓互感器TT 被試變壓器 ZT 中間變壓器4.4

12、.2.2 三相變壓器損耗測量的電壓表、電流表和瓦特表(V, A, W)線路，三瓦特表法三相損耗瞬時(shí)值是三相損耗之和 P= Wa + Wb + Wc = UaIacosa + UbIbcosb + UcIccosc 圖4-3三相變壓器損耗測試三瓦特表法測量接線圖 (a)無互感器 b)有電壓互感器、電流互感器 A一安培表 V一伏特表 w一功率表 三相三瓦特表法測量負(fù)載損耗時(shí)的相量圖 4.4.2.3 三相變壓器損耗測量的電壓表、電流表和瓦特表(V, A, W)線路，二瓦特表法兩塊功率表的瞬時(shí)功率是 p = uabia + ubcic p = (ua - ub)ia + (uc ub)icia + i

13、c = ib p = (ua - ub)ia + (uc ub)ic = ua ia + ub ib + uc ic 三相二瓦特表法的缺點(diǎn) 三相二瓦特表法測量三相損耗時(shí)，在功率因數(shù)角 大于60后瓦特表W1變?yōu)樨?fù)值，實(shí)際損耗P是兩塊瓦特表指示W(wǎng)1和W2之差。圖4-7表示在功率因數(shù)角 30后，實(shí)際損耗P 與瓦特表指示W(wǎng)1和W2的關(guān)系，而瓦特表指示W(wǎng)1和W2 在功率因數(shù)角 接近90時(shí)，變?yōu)榇笮〗咏嗟?，而符?hào)相反，實(shí)際損耗P 的測量，變?yōu)閮蓚€(gè)大數(shù)相減，結(jié)果誤差很大。所以在負(fù)載試驗(yàn)cos 低時(shí)，不能使用這種線路，我國標(biāo)準(zhǔn)對(duì)損耗測量的偏差沒有規(guī)定，但有的國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了損耗測量的準(zhǔn)確度為 3%，顯然三相二

14、瓦特表法測量三相損耗是不能滿足這一要求。因此，測量三相變壓器的損耗應(yīng)盡可能不使用三相二瓦特表法，而使用三相三瓦特表法。 數(shù)字變壓器損耗測量線路 系統(tǒng)的特點(diǎn)是使用電容分壓器測量電壓，使用零磁通或雙級(jí)電流互感器測量電流，使用數(shù)字功率表，因而可在功率因數(shù)很低時(shí)達(dá)到較高的準(zhǔn)確度。 標(biāo)準(zhǔn)損耗測量系統(tǒng)在不同功率因數(shù)cos下的功率測量誤差 預(yù)計(jì)變壓器負(fù)載損耗測量時(shí)可能將會(huì)遇到的cos 值如圖4-9中以粗實(shí)線表示。 4.5.1短路阻抗(一對(duì)繞組的) ：按標(biāo)準(zhǔn)短路阻抗是 在額定頻率和參考溫度下，一對(duì)繞組中某一繞組端子之間的等效串聯(lián)阻抗Z = R十jX ()。確定此值時(shí)，另一繞組的端子短路，而其他繞組(如果有)開

15、路。在實(shí)際工作中常使用短路阻抗的相對(duì)值，即%值。 .6 短路試驗(yàn)的容量大型變壓器短路試驗(yàn)時(shí)，所需的試驗(yàn)電源容量較大，以360 MVA / 220 kV雙線圈變壓器為例，設(shè)短路阻抗為15% ( 17.5%) = 16.12%。 施加到額定電流所需的電壓是 220 0.1612 = 35.46 kV； 容量是 360000 0.1612 = 58030 kVA。 即使按標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍，施加1/2額定電流， 電壓是35.46 /2 =17.73 kV； 容量是58030 / 4 = 14510 kVA。短路試驗(yàn)線路原理圖 4.7 短路試驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算 按標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載損耗和短路阻抗均規(guī)定是75C的，因此在環(huán)

16、境溫度下的測量結(jié)果要換算到75C。4.7.1 75C的短路阻抗溫度t C下的短路阻抗的有功分量 urt = ur75 = K urt 短路阻抗的無功分量不隨溫度改變，無功分量ux可由下式計(jì)算 = 4.7.2 負(fù)載損耗折算到75 CPkt = I2R + PF t 直流電阻損耗 I2R75 = K I2Rt 4.7.2.2附加損耗校正到參考溫度PF75 = PF t / K 4.7.2.3 負(fù)載損耗校正到參考溫度4.9 負(fù)載損耗測量時(shí)注意：大容量變壓器負(fù)載損耗測量時(shí)cos 低，準(zhǔn)確測量損耗難度較大；大容量變壓器負(fù)載損耗測量時(shí)所需試驗(yàn)電源容量大；建議使用三瓦特表法測量短路損耗；短路損耗測量時(shí)，注意

17、準(zhǔn)確測量溫度。短路試驗(yàn)注意：Cosf低試驗(yàn)電源容量大溫度5.變壓器空載損耗和空載電流測量5.1標(biāo)準(zhǔn)5.2 試驗(yàn)?zāi)康?空載損耗和空載電流是變壓器的重要參數(shù)?？蛰d損耗與變壓器的能耗及溫升有關(guān)，空載電流中的諧波和變壓器的運(yùn)行及繼電保護(hù)有很密切的關(guān)系。 空載損耗的允許偏差+15% 空載電流的允許偏差是 + 30% 5.3 試驗(yàn)線路 空載損耗和空載電流的試驗(yàn)線路基本同短路損耗和短路阻抗的試驗(yàn)線路, 但測量空載損耗和空載電流是以平均值電壓表為準(zhǔn),所以在線路圖4-1、4-2、4-3和圖4-5中和電壓表并聯(lián)有平均值電壓表 三相變壓器的鐵心三相是不對(duì)稱的， 勵(lì)磁繞組Y接5.4.2.1 空載電流勵(lì)磁繞組D接5.4

18、.2.2 空載損耗5.4.2.3 空載特性的試驗(yàn)1）空載試驗(yàn)時(shí)，施加電壓開始應(yīng)盡可能小，防止變壓器的勵(lì)磁涌流， ）逐漸升高電壓到110 %額定電壓，然后降低電壓到最低電壓，重復(fù)1 2次， 3）空載試驗(yàn)電壓的波形 空載電流的波形是非正弦的。發(fā)電機(jī)組中引起非正弦的電樞反應(yīng) 非正弦的空載電流還在試驗(yàn)線路中所有設(shè)備中引起非正弦的電壓降 試驗(yàn)電壓應(yīng)以平均值電壓表讀數(shù)為準(zhǔn) ，平均值電壓表的讀數(shù)記為U 方均根值電壓表讀數(shù)記為U 設(shè)測得的空載損耗為Pm，則校正后的空載損耗P0為： P0 = Pm（1 + d） d =（U 一U) / U 如果讀數(shù)U與 U 之差大于3%，應(yīng)按協(xié)議確認(rèn)試驗(yàn)的有效性。6. 絕緣特性

19、測量6.1 絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)圖6-1 變壓器絕緣的等值線路 圖6-2 在變壓器施加直流后的電流 變壓器絕緣電阻的吸收比和極化指數(shù) 絕緣電阻規(guī)定測量60秒時(shí)的電阻值。 吸收比規(guī)定為60秒時(shí)的電阻值和15秒時(shí)的電阻值之比， 極化指數(shù)是10 min絕緣電阻和1min絕緣電阻之比 變壓器的絕緣電阻和溫度關(guān)系 R2 = Rl el.5 (t1 t2) / 10 R1、R2分別為溫度t1 ， t2時(shí)的絕緣電阻值 6.1.3 絕緣電阻測量對(duì)試品施加一次直流電壓以后，必須將電極短路接地10 min以上，將剩余電荷盡量放完，然后再進(jìn)行下一組合的試驗(yàn)。否則，殘存的電荷將對(duì)測量結(jié)果產(chǎn)生影響，并可能危及人身

20、安全。6.2 介質(zhì)損耗因數(shù)(tan )測量油浸變壓器使用油紙絕緣，在交流電壓作用下，其中發(fā)生極化損耗和電導(dǎo)損耗， 6.2.2.1 電橋法測量變壓器西林電橋 圖6-4西林電訝基本原理圖 a) 正接法 b)反接法 Cx被試變壓器，CN標(biāo)準(zhǔn)電容，R3, R4,C4電橋橋體中元件，G指零儀表 由于變壓器產(chǎn)品在測量tan時(shí)，其油箱對(duì)地絕緣有一定困難，所以反接法應(yīng)用廣泛。 國產(chǎn)的QSl電橋 tan測量：范圍 0.5% 60% 誤差：當(dāng)電容量為l00 pF 0.4 F時(shí)tan值自0.5% 3%， 絕對(duì)誤差應(yīng)不大于士0.3%； tan自3% 60%時(shí)，相對(duì)誤差應(yīng)不大于測定正切值的士10%新型tan測量儀器 測

21、量范圍(l2 kV) 電容 12 pF 44 nF tan 10-4 2.000 (200%)準(zhǔn)確度： 電容 0.05% 1個(gè)數(shù)字 tan 1 % 1 10-46.2.3 tan 電壓關(guān)系圖6-7 tan 電壓特性的典型曲線 6.2.4 tan 溫度關(guān)系tan2 = tan l e 1.3 (t2 t1) / 10 tan l 、tan2 分別為溫度t1 ， t2時(shí)的tan值 6.4 套管的介質(zhì)損耗因數(shù)tan 變壓器的tan 測量值和測量時(shí)的溫度有關(guān)，但大量數(shù)據(jù)表明，套管的tan 值和溫度的關(guān)系不是很明顯的，圖6-8表示套管tan 值和溫度的關(guān)系 圖中自下而上的4條曲線分別表示絕緣中的含水量為

22、0.1 0.3%、0.4 0.5%、1%、和4%。 7. 外施耐壓(工頻)試驗(yàn)7.1 標(biāo)準(zhǔn)7.2 試驗(yàn)?zāi)康?外施耐壓試驗(yàn)的目的是考核繞組對(duì)地和繞組之間的主絕緣強(qiáng)度。 外施耐壓試驗(yàn)不考核繞組的縱絕緣強(qiáng)度。 7.3 試驗(yàn)要求 7.4 試驗(yàn)線路及設(shè)備 圖7-1外施耐壓試驗(yàn)接線原理圖 1 電源 2 試驗(yàn)變壓器 3 被試品 4 保護(hù)系統(tǒng) 5、6 測試系統(tǒng)7.4.2.1 試驗(yàn)變壓器 被試變壓器在試驗(yàn)線路中相當(dāng)于一個(gè)電容，也就是試驗(yàn)變壓器所帶負(fù)載是容性的。 x1和r1為試驗(yàn)變壓器低壓繞組的電抗與電阻，x2和r2為折算到低壓的高壓繞組的電抗與電阻，xm和rm為勵(lì)磁阻抗的電抗與電阻，U1為低壓側(cè)電壓，I0為空載

23、電流，I1為低壓繞組電流，I2為折算到低壓側(cè)的高壓繞組電流，E1為低壓繞組感應(yīng)電動(dòng)勢，E2為折算到低壓側(cè)的高壓繞組感應(yīng)電動(dòng)勢，U 2為折算到低壓側(cè)的高壓繞組端電壓，Cx為被試變壓器的等值電容 圖7-3 外施耐壓試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)變壓器及被試變壓器的等值電路圖圖7-4 試驗(yàn)變壓器的矢量圖式中 U 電壓變化%值； I1 試驗(yàn)變壓器低壓側(cè)電流 (A)； IN試驗(yàn)變壓器低壓側(cè)額定電流 (A)； e r 試驗(yàn)變壓器短路阻抗有功分量 (%)； e x 試驗(yàn)變壓器短路阻抗無功分量 (%)。 cos l 電壓U1和電流I1的功率因數(shù) 例：試品為一臺(tái)SFP一360000/220變壓器，試驗(yàn)?zāi)康臑榭己烁邏褐行渣c(diǎn)耐壓水平，

24、試驗(yàn)電壓值為200kV。試驗(yàn)變壓器選用YDJ500/500，其高壓額定電壓為500 kV，高壓額定電流為l A，低壓額定電壓6 kV，阻抗電壓eK=8%。已知中性點(diǎn)對(duì)地的電容量為50000 pF。 設(shè)e x = 7%，則e r = 3。87%。 cos = 0.05, sin = 0.999； 試驗(yàn)變壓器電容電流 Ic = UC = 200000 314 50000 10-12 = 3.14 A。即電壓變化 (容升)為0.2107 500 = 105.4 kV 2）試驗(yàn)變壓器容量及短路阻抗的選擇 (1) 容量： (2) 短路阻抗 3） 試驗(yàn)變壓器輸出波形7.4.2.2 試驗(yàn)電源1） 同步發(fā)電機(jī)

25、組2）調(diào)壓器7.4.3 工頻耐壓試驗(yàn)時(shí)的保護(hù)裝置7.4.3.1 球隙和它的保護(hù)電阻7.4.3.2 試驗(yàn)變壓器的保護(hù)電阻 7.4.3.3 試驗(yàn)變壓器低壓側(cè)保護(hù)7.4.4 工頻耐壓試驗(yàn)中的電壓測量裝置7.4.4.1 利用試驗(yàn)變壓器的特性進(jìn)行測量7.4.4.2 球隙7.4.4.3 靜電電壓表7.4.4.4 高壓分壓器被測電壓和低壓臂上的電壓之比稱為分壓比 圖7-5 電容分壓器原理圖 式中 U1被測電壓； U2低壓臂上的電壓； Z1高壓臂阻抗； Z2低壓臂阻抗 一般情況下分壓器測量電壓的幅值誤差應(yīng)為士1%。峰值電壓表基本上是利用電容電流整流 7.5 變壓器工頻耐壓試驗(yàn)7.5.1 試驗(yàn)接線7.5.1.1

26、 正確接線圖7-7 高壓繞組短路、低壓繞組短路接地的 外施耐壓試驗(yàn)接線圖7.5.1.2 不正確接線圖7-11 非被試?yán)@組懸浮時(shí)的電容等值線路 H高壓繞組， L低壓繞組， C1、C2高、低壓繞組對(duì)地電容 C12高、低壓繞組之間電容77 外施耐壓試驗(yàn)結(jié)果的判斷 GB 1094.3一2003第10條規(guī)定 “如果末發(fā)現(xiàn)內(nèi)部絕緣擊穿或局部損傷，則試驗(yàn)合格 8. 感應(yīng)耐壓和局部放電試驗(yàn)分為短時(shí)交流感應(yīng)耐壓試驗(yàn)(ACSD試驗(yàn))和長時(shí)交流感應(yīng)耐壓試驗(yàn)(ACLD試驗(yàn))。 表8-2 ACSD及ACLD試驗(yàn)帶PD測量時(shí)的U1和U2值及PD量的限值8.2.2 高壓繞組為全絕緣的變壓器短時(shí)感應(yīng)耐壓試驗(yàn)(ACSD)8.2

27、.2.1 Um 72.5 kV和Um = 72.5 kV且額定容量小于10000 kVA 的變壓器 通常在變壓器不帶分接繞組兩端之間的試驗(yàn)電壓應(yīng)盡可能接近額定電壓的2倍 .在本試驗(yàn)中一般不進(jìn)行局部放電測量。 8.2.2.2 Um = 72.5 kV且額定容量為10000 kVA及以上和Um 72.5 kV的變壓器所有這些變壓器均應(yīng)進(jìn)行局部放電測量。 A = 5min； B = 5min； C = 試驗(yàn)時(shí)間； D 5min； E = 5min圖8-1 局部放電測量的時(shí)間順序局部放電測量電壓 U2應(yīng)為 相對(duì)地：1.3 Um / 相間：1.3 Um 背景噪聲水平應(yīng)不大于100 pC 在U2下的第二個(gè)

28、5min期間，所有測量端子上的視在電荷量“的連續(xù)水平不超過300 pC 8.2.3高壓繞組為分級(jí)絕緣的變壓器短時(shí)感應(yīng)耐壓試驗(yàn)(ACSD) 對(duì)于三相變壓器，要求兩種試驗(yàn)，即： a) 帶有局部放電測量的相對(duì)地試驗(yàn)，相對(duì)地的額定耐受電壓 按GB 1094.3； b) 帶有局部放電測量的中性點(diǎn)接地的相間試驗(yàn)，相間額定耐受 電壓按GB 1094.3。 三相變壓器試驗(yàn)順序包括三次逐相施加單相試驗(yàn)電壓，每次的繞組接地點(diǎn)是不同的。 為評(píng)估局部放電特性，在相間試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)在 U2 = 1.3 U m下進(jìn)行測量。 對(duì)于單相試驗(yàn)，在U2 = 1.5 U m /，所有測量端子上的 “視在電荷量”的連續(xù)水平在第二個(gè)5mi

29、n期間不超過500 pC，或者，對(duì)于相間試驗(yàn)，在U2 = 1.3 U m下不超過300 pC，或可能要求在1.2Um時(shí)有一個(gè)相當(dāng)?shù)偷囊曉陔姾闪康膮f(xié)商值。 8.2.4 高壓繞組為分級(jí)絕緣(或)全絕緣的變壓器長時(shí)感應(yīng)耐壓試驗(yàn)(ACLD) 一臺(tái)三相變壓器，既可以按圖8-3用單相連接方式逐相地將電壓加在線路端子上進(jìn)行試驗(yàn)，也可以采用對(duì)稱三相連接方式進(jìn)行試驗(yàn)。 圖8-3 星形或三角形聯(lián)結(jié)三相變壓器的逐相試驗(yàn) 被試?yán)@組的中性點(diǎn)端子(如果有)應(yīng)接地。對(duì)于其他的獨(dú)立繞組如為星形聯(lián)結(jié)，應(yīng)將其中性點(diǎn)端子接地；如果為三角形聯(lián)結(jié)應(yīng)將其一個(gè)端子接地，或通過電源的中性點(diǎn)接地。除非另有規(guī)定，帶分接的繞組應(yīng)連接到主分接。電壓

30、應(yīng)為： 在不大于U2/3的電壓下接通電源； 上升到1.l Um/ ，保持5min 上升到U2，保持5 min； 上升到U1，其持續(xù)試驗(yàn)時(shí)間按8.2.2規(guī)定； 試驗(yàn)后立刻不間斷地降低到U2，并至少保持60 min (對(duì)于Um 300 kV) 測量局部放電 降低到1.l Um/ ，保持5min； 當(dāng)電壓降低到U2/3以下時(shí)，方可切斷電源。 如果滿足下列要求，則試驗(yàn)合格： 試驗(yàn)電壓不產(chǎn)生突然下降； 在U2下的長時(shí)試驗(yàn)期間，局部放電量的連續(xù)水平不大 于 500pC； 在U2下，局部放電不呈現(xiàn)持續(xù)增加的趨勢，偶然出現(xiàn)的較 高幅值脈沖可以不計(jì)入； 在1.1 Um/ 下，視在電荷量的連續(xù)水平不大于100pC

31、。 只要不產(chǎn)生擊穿并且不出現(xiàn)長時(shí)間的特別高的局部放電，則試驗(yàn)是非破壞性的。當(dāng)局部放電不能滿足驗(yàn)收判斷準(zhǔn)則時(shí)，用戶不應(yīng)簡單地?cái)嗳痪芙^驗(yàn)收，而應(yīng)與制造廠就下一步的研究工作進(jìn)行協(xié)商。 8.3 局部放電的現(xiàn)象 局部放電是變壓器內(nèi)部絕緣系統(tǒng)中部分絕緣擊穿，絕緣系統(tǒng)的貫穿性擊穿。 圖8-4中將變壓器的絕緣系統(tǒng)(包括繞組對(duì)地、繞組之間、繞組對(duì)鐵心等)分為三個(gè)并聯(lián)的絕緣，其中兩個(gè)C3 表示完好的絕緣，第3個(gè)是兩個(gè)C2 和C1 串聯(lián)組成，C1 因?yàn)榻^緣強(qiáng)度不夠，在一定電場強(qiáng)度下，發(fā)生擊穿。圖8-4 局部放電模型 a) 絕緣內(nèi)部氣隙放電模型 b) 放電等效電路當(dāng)外施電壓逐漸上升，達(dá)到C1發(fā)生擊穿時(shí)， 即為局部放電

32、起始電壓，以有效值U i 表示 當(dāng)外施電壓逐漸降低到C1恢復(fù)絕緣時(shí)， 外施電壓的最高值即為局部放電熄滅電壓，以有效值U e 表示。 8.3.1 實(shí)際放電量和視在放電量放電過程中在介質(zhì)內(nèi)部移動(dòng)的電荷量稱為實(shí)際放電量，以 qi表示。 在施加電壓的介質(zhì)兩端出現(xiàn)的脈動(dòng)電荷稱為視在放電量，以 qa表示。 前者在變壓器內(nèi)部無法測量，后者可以從變壓器的出線套管測量。 設(shè)氣泡放電時(shí)， 由于氣泡一般較小，即C1 C2，所以視在放電量際放電量qa 可能比實(shí)際放電量qi小得多。 8.3.2 放電重復(fù)率8.3.3 放電能量8.3.4 平均放電電流和放電功率8.4 局部放電測量方法局部放電測量方法分為電測法和非電測法兩

33、大類。 電測法應(yīng)用較多的是脈沖電流法 (ERA法)和無線電干擾電壓法 (RIV法)。 非電測法主要有聲測法、光測法、紅外攝像法和色譜分析法等。 8.4.1 脈沖電流法 (ERA法)測試原理脈沖電流法的測試原理圖如圖8-5所示。 當(dāng)試品Cx產(chǎn)生一次局部放電時(shí)，在其兩端就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)的電壓變化u，此時(shí)在被試品Cx、耦合電容Ck和檢測阻抗Zd組成的回路中產(chǎn)生一脈沖電流i。脈沖電流i流經(jīng)檢測阻抗Zd，在其兩端產(chǎn)生一脈沖電壓，將此脈沖電壓進(jìn)行采集、放大和顯示等處理，就可測定局部放電的一些基本量，尤其是視在放電量。圖8-5 ERA法基本測試回路 脈沖電流法主要利用局部放電頻譜中的較低頻部分，一般為數(shù)kH

34、z至數(shù)百kHz 可在被試品兩端注入已知電荷量的脈沖信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)定量，測出視在放電量。 此脈沖電流法在世界范圍內(nèi)得到了最廣泛的應(yīng)用，已成為局部放電測試中最基本的方法。8.4.2 脈沖電流法測試回路 脈沖電流法按其試驗(yàn)接線方法的不同分為直接法和平衡法兩大類。 直接法又分為串聯(lián)法 (檢測阻抗Zd與試品Cx 串聯(lián))和并聯(lián)法 圖8-13 脈沖電流法測試回路a)串聯(lián)法 b)并聯(lián)法 c)平衡法8.4.3 脈沖電流法 (ERA法)和無線電干擾電壓法 (RIV法)的 主要區(qū)別(2) 儀器主體為無線電干擾場強(qiáng)儀，實(shí)質(zhì)上是一種窄頻帶調(diào)諧選頻式儀器， 無線電干擾電壓法與脈沖電流法主要不同之處為： (1) 檢測阻抗一般

35、為150 左右的電阻。 具有規(guī)定的窄帶帶寬 f 及可調(diào)節(jié)的中心頻率 f 0(通常頻帶從4.25 9.35 kHz，f 0為l MHz) 8.5 變壓器局部放電的特點(diǎn) 油浸式變壓器絕緣結(jié)構(gòu)主要由油、紙、紙板和其他一些固體絕緣材料組成。 由于這些絕緣材料的性質(zhì)不同，加上設(shè)計(jì)或制造上的原因以及絕緣內(nèi)部存在氣泡及雜質(zhì)等因素，造成了絕緣結(jié)構(gòu)中電場分布不均勻，甚至在局部區(qū)域電場過于集中，如在某些油隙、油角、空氣隙、有懸浮電位的金屬體、金屬尖角和固體絕緣表面等處，極易產(chǎn)生局部放電。 8.5.1 變壓器中產(chǎn)生局部放電的幾神典型結(jié)構(gòu)及因素8.5.1.1 引線 變壓器絕緣結(jié)構(gòu)中，引線的布置是很多的，引線與引線之間

36、的電場分布是極不均勻的。 8.5.1.2 端部絕緣結(jié)構(gòu) 超高壓電力變壓器端部絕緣結(jié)構(gòu)中，通常在繞組端部放置靜電環(huán)，一方面改善繞組沖擊電壓分布，另一方面作為屏蔽均勻端部電場。但靜電環(huán)與端圈間形成的楔形油隙 圖8-14 端部絕緣結(jié)構(gòu) 8.5.1.3 突出的金屬電極8.5.1.4 雜質(zhì) 在變壓器絕緣結(jié)構(gòu)中，與紙、紙板相比，油的介電常數(shù)最低，使得復(fù)合絕緣結(jié)構(gòu)中油所承受的場強(qiáng)較高。 圖8-15所示為半徑R的球形雜質(zhì)在均勻電場中引起的電場畸變情況。 圖8-15 球形雜質(zhì)對(duì)均勻電場的影響 a) 2 1 b) 2 1 當(dāng) 2 1 時(shí)，E2 E1，即雜質(zhì)球內(nèi)的場強(qiáng)大于油中場強(qiáng)，如圖8-15a所示， 當(dāng) 2 1

37、時(shí)，E2 E1，即雜質(zhì)球內(nèi)的場強(qiáng)小于油中場強(qiáng)，如圖8-15b所示。 當(dāng)雜質(zhì)介電常數(shù)大于油的介電常數(shù)時(shí)，即 2 1 ，電場畸變會(huì)使油中場強(qiáng)增大。油中最大電場強(qiáng)度 油中含有懸浮狀水珠時(shí)，E1max = 2.84 E1； 8.5.2 典型放電源9. 油中溶解氣體分析9.2.1 油中溶解氣體分析的特征氣體 對(duì)判斷充油電氣設(shè)備內(nèi)部故障有價(jià)值的氣體：氫氣(H2)、甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)。 9.2.2 總烴烴類氣體含量的總和，即甲烷、乙烷、乙烯和乙炔含量的總合。 9.3 產(chǎn)氣原理9.3.1 絕緣油的分解絕緣油是由許多不同分子

38、量的碳?xì)浠衔锓肿咏M成的混合物， 由于電或熱故障的結(jié)果可以使某些C-H鍵和C-C鍵斷裂， 伴隨生成少量活潑的氫原子和不穩(wěn)定的碳?xì)浠衔?乙烯是在大約為500C(高于甲烷和乙烷的生成溫度)下生成的 乙炔的生成一般在800C 1200C 的溫度， 9.3.2 固體絕緣材料的分解 紙、層壓紙板或木塊等固體絕緣材料分子內(nèi)含有大量的無水右旋糖環(huán)和弱的C一O鍵及葡萄糖貳鍵，它們的熱穩(wěn)定性比油中的碳?xì)滏I要弱， 聚合物裂解的有效溫度高于105C ，完全裂解和碳化高于300C， 在生成水的同時(shí)生成大量的CO和CO2以及少量烴類氣體和呋喃化合物，同時(shí)油被氧化。 表9-2不同故障類型產(chǎn)生的氣體 9.5 故障識(shí)別9.

39、5.2 新設(shè)備表9-4 對(duì)出廠和投運(yùn)前的設(shè)備氣體含量的要求 L/L 9.5.3 運(yùn)行中設(shè)備油中溶解氣體的注意值表9-5 變壓器、電抗器和套管油申溶解氣體含量的注意值 L/L 9.5.3.2 設(shè)備中氣體增長率注意值僅僅根據(jù)分析結(jié)果的絕對(duì)值是很難對(duì)故障的嚴(yán)重性做出正確判斷的。 必須考慮故障的發(fā)展趨勢，也就是故障點(diǎn)的產(chǎn)氣速率。 絕對(duì)產(chǎn)氣速率：即每運(yùn)行日產(chǎn)生某種氣體的平均值，按下式計(jì)算： 式中： a絕對(duì)產(chǎn)氣速率，mL/d； Ci2一一第二次取樣測得油中某氣體濃度，L/L； Ci1一一第一次取樣測得油中某氣體濃度，L/L； t 二次取樣時(shí)間間隔中的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間(日)，d； G一一設(shè)備總油量，t ； 油的

40、密度，t/m3。表9-7 變壓器和電抗器的絕對(duì)產(chǎn)氣速率的注意值 mL/d 相對(duì)產(chǎn)氣速率： 式中： r 相對(duì)產(chǎn)氣速率，%/月； Ci2第二次取樣測得油中某氣體濃度，L/L； Ci1第一次取樣測得油中某氣體濃度，L/L； t 二次取樣時(shí)間間隔中的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間，月。9.6 故障類型判斷9.6.1 特征氣體法表9-8 編碼規(guī)則 表9-9 障類型判斷方法 表9-10 溶解氣體分析解釋表 9.6.3 對(duì)一氧化碳和二氧化碳的判斷 當(dāng)故障涉及到固體絕緣時(shí)，會(huì)引起CO和CO2的明顯增長。根據(jù)現(xiàn)有的統(tǒng)計(jì)資料;固體絕緣的正常老化過程與故障情況下的劣化分解，表現(xiàn)在油中CO和CO2含量上，一般沒有嚴(yán)格的界限，規(guī)律也不明顯 當(dāng)懷疑設(shè)備固體絕緣材料老化時(shí)，一般CO2/CO 7。 當(dāng)懷疑故障涉及到固體絕緣材料時(shí)(高于200C)，可能CO2/CO 3 當(dāng)懷疑紙或紙板過度老化時(shí)，應(yīng)測試油中糠醛含量，或在可能的情況下測試紙樣的聚合度。 9.6.5 充油電氣設(shè)備典型故障9.6.5.1 電力變壓器的