变压器电气试验方法变电专业演示文稿1版

变压器绝缘试验原理一、绝缘缺陷的分类1、集中性缺陷。指缺陷集中于绝缘的某个或几个部分。如局部受潮、局部机械损伤、绝缘内部气泡、瓷质裂纹等，它又分为贯穿性缺陷和非贯穿性缺陷，这类缺陷的发展速度较快，因而具有较大的危险性。2、分布性缺陷。指由于受潮、过热、动力负荷及长时间过电压的作用导致的电力设备整体绝缘性能下降，如绝缘整体受潮、充油设备的油变质等，它是一种普遍性的劣化，是缓慢演变而发展的。二、常用概念1、预防性试验2、在线监测3、带电测量4、绝缘电阻5、吸收比K6、极化指数PI1、预防性试验为了发现运行中设备的隐患，预防发生事故或设备损坏，对设备进行的检查、试验或监测，也包括取油样或气样进行的试验。2、在线监测在不影响设备运行的条件下，对设备状况连续或定时进行的监测，通常是自动进行的。3、带电测量对在运行电压下的设备，采用专用仪器，由人员参与进行的测量。4、绝缘电阻在绝缘结构的两个电极之间施加的直流电压值与流经该对电极的泄流电流值之比。常用兆欧表直接测得绝缘电阻值。规程中，若无说明，均指加压1min时的测得值。在同一次试验中，1min时的绝缘电阻值与15s时的绝缘电阻值之比。用K表示。R60〞K=R15〞5、吸收比K6、极化指数PI在同一次试验中，10min时的绝缘电阻值与1min时的绝缘电阻值之比。用PI表示。R600〞PI=R60〞三、电力变压器绝缘的试验项目1、油中溶解气体色谱分析2、绕组直流电阻3、绕组绝缘电阻、吸收比或(和)极化指数4、绕组的tgδ5、电容型套管的tgδ和电容值6、绝缘油试验7、交流耐压试验电力变压器绝缘的试验项目8、铁芯(有外引接地线的)绝缘电阻9、穿心螺栓、铁轭夹件、绑扎钢带、铁芯、线圈压环及屏蔽等的绝缘电阻10、油中含水量11、油中含气量12、绕组泄漏电流13、绕组所有分接的电压比电力变压器绝缘的试验项目14、校核三相变压器的组别或单相变压器极性15、空载电流和空载损耗16、短路阻抗和负载损耗17、局部放电测量18、有载调压装置的试验和检查19、测温装置及其二次回路试验20、气体继电器及其二次回路试验电力变压器绝缘的试验项目21、压力释放器校验22、整体密封检查23、冷却装置及其二次回路检查试验24、套管中的电流互感器绝缘试验25、全电压下空载合闸26、油中糠醛含量27、绝缘纸(板)聚合度电力变压器绝缘的试验项目28、绝缘纸(板)含水量29、阻抗测量30、振动31、噪声32、油箱表面温度分布。四、油中溶解气体色谱分析1、气相色谱分析的目的由于现有的预防性试验方法在一般情况下，尚不能在带电时有效地发现变压器内部的潜伏性故障，而通过气体继电器又不能知道气体的成分及每种成分的含量，还往往给出一种假象，不能真正反映所出现的故障，甚至发生误动作。2、气相色谱分析的意义变压器在发生故障前，在其内部析出多种气体，而气相色谱法可以根据变压器内部析出的气体，分析变压器的潜伏性故障，特别是对过热性、电弧性和绝缘破坏故障等，不管故障发生在变压器的什么部位，都能很好地反映出来。3、变压器内部析出气体的原因和特征利用气相色谱法预测变压器的潜伏性故障是通过定性、定量分析溶于变压器油中的气体来实现的。运行着的油浸变压器，其变压器油和有机绝缘材料在热和电的作用下，会逐渐老化和分解，产生少量的各种低分子烃类及二氧化碳，一氧化碳等气体。当存在潜伏性过热或放电故障时，会加快这些气体产生的速度。随着故障的发展，分解出的气体形成的气泡在油里经对流。扩散，不断溶解在油中。当产生量大于溶解量时，还会有一部分气体进入气体继电器。由于故障气体的组成和含量与故障的类型和故障的严重性有密切关系，所以定期分析溶解于变压器油中的气体就能及早发现变压器内部存在的潜伏性故障，并随时掌握故障的发展情况。导致变压器内部析出气体的主要原因为局部过热（铁芯、绕组。触点等）、局部电晕放电和电弧（匝、层间短路、沿面放电、触点断开等）。这些现象都会引起变压器油和固体绝缘的裂解，从而产生气体。产生的气体主要有氢、烃类气体（甲烷、乙烷；乙烯、乙炔、丙烷、丙烯等）、一氧化碳、二氧化碳等。4、各种故障下油和绝缘材料放出的气体成分气体成分强烈过热电弧放电局部放电油油和绝缘材料油油和绝缘材料油油和绝缘材料氢H2●●●●●●甲烷CH4●●○○●●乙烷C2H6○○乙烯C2H4●●○○乙炔C2H2●●丙烷C3H8○○丙烯C3H6●●一氧化碳CO●●○二氧化碳CO2●○○注：●表示主要成分，○表示次要成分5、气体特征三比值法的编码规则特征气体的比值比值范围编码说明C2H2/C2H4CH4/H2C2H4/C2H60.1010例如：C2H2/C2H4＝1～3时，编码为1;CH4/H2＝1～3时，编码为2;C2H4/C2H6＝1～3时，编码为1.0.1~11001~312132226、周期和标准序号项目周期要求说明1油中溶解气体色谱分析1)220kV及以上的所有变压器、容量120MVA及以上的发电厂主变压器和330kV及以上的电抗器在投运后的4、10、30天(500kV设备还应增加1次在投运后1天)2)运行中：a)330kV及以上变压器和电抗器为3个月；b)220kV变压器为6个月；c)120MVA及以上的发电厂主变压器为6个月；d)其余8MVA及以上的变压器为1年；e)8MVA以下的油浸式变压器自行规定3)大修后4)必要时1)运行设备的油中H2与烃类气体含量(体积分数)超过下列任何一项大于150×10-6H2含量大于150×10-6C2H2含量大于5×10-6(500kV变压器为1×10-6)2)烃类气体总和的产气速率大于0.25ml/h(开放式)和0.5ml/h(密封式)，或相对产气速率大于10%/月则认为设备有异常3)对330kV及以上的电抗器，当出现痕量(小于5×10-6)乙炔时也应引起注意；如气体分析虽已出现异常，但判断不至于危及绕组和铁芯安全时，可在超过注意值较大的情况下运行1)总烃包括：CH4、C2H6、C2H4和C2H2四种气体2)溶解气体组分含量有增长趋势时，可结合产气速率判断，必要时缩短周期进行追踪分析3)总烃含量低的设备不宜采用相对产气速率进行判断4)新投运的变压器应有投运前的测试数据5)测试周期中1)项的规定适用于大修后的变压器五、测量绕组的直流电阻1、测量目的通过线圈直流电阻的测定，可以检查出线圈内部导线接头的焊接质量、引线与线圈接头的焊接质量、分接开关、套管与引线间的焊接是否良好、分接开关各个分接位置接触是否良好、载流部分有无开路或断路的情况以及线圈有无短路现象等。2、传统的测量方法1）、分类A、按使用的仪器分为电桥法和压降法；B、按电源的配置分为恒压源法和恒流源法；C、按接线方式分为单刀直入式（其接线是预测哪一相，就直接连接哪一相，若测A相用AO表示）、同相串联式（电流从高压绕组的出线A进入，到达中性点O，再进入低压绕组的出线a，并从c点返回电源，若测A相用AOac表示）、串串并并式（电流也是从高压绕组的出线A进入，但电流到达中性点O后，并不立即到低压绕组去，而是串联地通过其他并联的两相绕组后，再到低压绕组去，若测A相用AOBCac表示）等2）、缺点上述方法的共同缺点是费工费时。3、缩短测量时间的方法1）、减小电感LA、消磁法是基于在绕组直流电阻的整个测量过程中保持铁芯磁通为零（略去剩磁），从而消除过渡过程。对于三绕组变压器，可以采取高中压（或中低压）绕组反向同时加电流，借以抵消磁场实现减小电感的目的。B、助磁法与消磁法相反，把高低压绕组串联起来，借助于高压绕组的安匝数，使变压器铁芯饱和，降低电感，即降低时间常数，达到快速测量的目的。2）、增大回路电阻A、电路突变法根据被测绕组的直流电阻大小，选择合适的附加电阻。当被测绕组充电电流达到预期值时，将附加电阻串入电源回路。3）、高压充电低压测量的方法用高压电源进行充电时，当电流达到预期的稳定值，切换至正常电源供电，然后再操作电桥进行测量。4、新型变压器电阻快速测量仪根据上述原理，制造厂专门设计生产出的测量变压器直流电阻快速测试仪，客户可以根据本单位的变压器结构和容量，选择合适的变压器直流电阻快速测试仪。此类仪器现场使用效果非常好。5、周期和标准序号项目周期要求说明2绕组直流电阻1)1～3年或自行规定2)无励磁调压变压器变换分接位置后3)有载调压变压器的分接开关检修后(在所有分接侧)4)大修后5)必要时1)1.6MVA以上变压器，各相绕组电阻相互间的差别不应大于三相平均值的2%，无中性点引出的绕组，线间差别不应大于三相平均值的1%2)1.6MVA及以下的变压器，相间差别一般不大于三相平均值的4%，线间差别一般不大于三相平均值的2%3)与以前相同部位测得值比较，其变化不应大于2%4)电抗器参照执行1)如电阻相间差在出厂时超过规定，制造厂已说明了这种偏差的原因，按要求中3)项执行2)不同温度下的电阻值按下式换算（Ω）式中R1、R2分别为在温度t1、t2时的电阻值；T为计算用常数，铜导线取235，铝导线取2253)无励磁调压变压器应在使用的分接锁定后测量T+t1T+t2R1R2=六、测量绝缘电阻及吸收比或(和)极化指数1、有效性测量绕组连同套管一起的绝缘电阻及吸收比或(和)极化指数，对于检查变压器整体的绝缘状况具有较高的灵敏度，能有效地检查出变压器绝缘整体受潮、部件表面受潮或脏污、以及贯穿性的集中缺陷。例如：各种贯穿性短路、瓷件破裂、引线接壳、器身内有铜线搭桥等引起的半贯穿性或金属性短路。变压器绝缘在干燥前后绝缘电阻的变化倍数比介质损耗因数变化倍数大得多。测量铁芯、夹件、穿心螺栓等部件的绝缘电阻，能更有效地检出相应部件绝缘的缺陷或故障，这主要因为这些部件的绝缘结构比较简单，绝缘介质单一，正常情况下基本不承受电压，其绝缘更多的是起“隔电”作用，而不像绕组绝缘那样承受高电压。2、测量顺序、部位及使用的仪表测量绕组绝缘电阻时，应依次测量各绕组对地和其他绕组间的绝缘电阻值。被测绕组各引出线端短路，其余各非被测绕组都短路接地。3、测量顺序、部位顺序双绕组变压器三绕组变压器被测绕组接地部位被测绕组接地部位1低压外壳及高压低压外壳、高压及中压2高压外壳及低压中压外壳、高压及低压3－－高压外壳、中压及低压4（高压及低压）（外壳）（高压及中压）（外壳及低压）5－－（高压、中压及低压）（外壳）测量绝缘电阻时，采用空闲绕组接地的方式，其主要优点是可以测出被测部分对接地部分和不同电压部分间的绝缘状态，且能避免各绕组中剩余电荷造成的测量误差。4、兆欧表的选择测量绝缘电阻时，对额定电压为1000V以上的绕组，用2500V兆欧表测量，其量程一般不低于10000MΩ;对额定电压为1000V以下的绕组，用1000V或2500V兆欧表测量。5、油浸电力变压器绕组绝缘电阻允许值高压绕组电压等级（KV）温度（℃）10203040506070803～104503002001309060402520～3560040027018012080503560～220120080054036024016010070注：同一变压器的中压、低压绕组的绝缘电阻标准与高压绕组相同。6、吸收比1）、吸收比定义在同一次试验中，1min时的绝缘电阻值与15s时的绝缘电阻值之比。用K表示。2）、吸收比的意义一般情况下，当变压器绝缘不良时，吸收比K较小。特别对判断绝缘受潮起到一定的作用。3）、吸收比的变化规律（1）、吸收比有随着变压器绕组的绝缘电阻值升高而减小的趋势；（2）、绝缘正常情况下，吸收比有随温度升高而增大的趋势；（3）、绝缘有局部缺陷时，吸收比会随温度升高而呈下降趋势。7、极化指数1）、极化指数的定义在同一次试验中，10min时的绝缘电阻值与1min时的绝缘电阻值之比。用PI表示。2)、极化指数的意义对大型、大容量电力变压器，极化指数反映绝缘受潮的状况更加有效。8、周期和标准序号项目周期要求说明3绕组绝缘电阻吸收比或(和)极化指数1)1～3年或自行规定2)大修后3)必要时1)绝缘电阻换算至同一温度下，与前一次测试结果相比应无明显变化2)吸收比(10～30℃范围)不低于1