变压器试验方法及过程

一.适用范围适应于电力变压器及电抗器交接、大修和预防性试验。二.引用的标准和规程GB50150-91《电气设备交接及安装规程》——（应套用新标准GB50150-2006）DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》三.试验项目1.变压器绕组直流电阻的测量1.1试验目的检查绕组接头的焊接质量和绕组有无匝间短路；分接开关的各个位置接触是否良好以及分接开关的实际位置与指示位置是否相符；引出线有无断裂；多股导线并绕的绕组是否有断股的情况；1.2该项目适用范围交接、大修、预试、无载调压变压器改变分接位置后、故障后；1.3试验时使用的仪器QJ42型单臂、QJ44型双臂电桥或直流电阻测试仪；1.4试验方法1.4.1电流电压表法电流电压表法有称电压降法。电压降法的测量原理是在被测量绕组中通以直流电流，因而在绕组的电阻上产生电压降，测量出通过绕组的电流及绕组上的电压降，根据欧姆定律，即可计算出绕组的直流电阻，测量接线如图所示。测量时，应先接通电流回路，待测量回路的电流稳定后再合开关S2，接入电压表。当测量结束，切断电源之前，应先断S2，后断S1，以免感应电动势损坏电压表。测量用仪表准确度应不低于0.5级，电流表应选用内阻小的电压表应尽量选内阻大的4位高精度数字万用表。当试验采用恒流源，数字式万用表内阻又很大时，一般来讲，都可使用图1-1（b）的接线测量。根据欧姆定律，由式（1-1）即可计算出被测电阻的直流电阻值。RX=U/I（1-1）RX——被测电阻（Ω）U——被测电阻两端电压降（V）；图1-1电流电压表法测量直流电阻原理图（a）测量大电阻（b）测量小电阻I——通过被测电阻的电流（A）。电流表的导线应有足够的截面，并应尽量地短，且接触良好，以减小引线和接触电阻带来的测量误差。当测量电感量大的电阻时，要有足够的充电时间。1.4.2平衡电桥法应用电桥平衡的原理测量绕组直流电阻的方法成为电桥法。常用的直流电桥有单臂电桥与双臂电桥两种。单臂电桥常用于测量1Ω以上的电阻，双臂电桥适宜测量准确度要求高的小电阻。双臂电桥的测量步骤如下：测量前，首先调节电桥检流计机械零位旋钮，置检流计指针于零位。接通测量仪器电源，具有放大器的检流计应操作调节电桥电气零位旋钮，置检流计指针于零位。接人被测电阻时，双臂电桥电压端子P1、P2所引出的接线应比由电流端子C1、C2所引出的接线更靠近被测电阻。测量前首先估计被测电阻的数值，并按估计的电阻值选择电桥的标准电阻RN和适当的倍率进行测量，使“比较臂”可调电阻各档充分被利用，以提高读数的精度。测量时，先接通电流回路，待电流达到稳定值时，接通检流计。调节读数臂阻值使检流计指零。被测电阻按式（1-2）计算被测电阻=倍率×读数臂指示（1-2）如果需要外接电源，则电源应根据电桥要求选取，一般电压为2～4V，接线不仅要注意极性正确，而且要接牢靠，以免脱落致使电桥不平衡而损坏检流计。测量结束时，应先断开检流计按钮，再断开电源，以免在测量具有电感的直流电阻时其自感电动势损坏检流计。选择标准电阻时，应尽量使其阻值与被测电阻在同一数量级，最好满足下列关系式（1-2）0.1RX＜RN＜10RX（1-3）1.4.3微机辅助测量法计算机辅助测量（数字式直流电阻测量仪）用于直流电阻测量，尤其是测量带有电感的线圈电阻，整个测试过程由单片机控制，自动完成自检、过渡过程判断、数据采集及分析，它与传统的电桥测试方法比较，具有操作简便、测试速度快、消除认为测量误差等优点。使用的数字式直流电阻测量仪必须满足以下技术要求，才能得到真实可靠的测量值；（l）恒流源的纹波系数要小于0.1％（电阻负载下测量）。（2）测量数据要在回路达到稳态时候读取，测量电阻值应在5min内测值变化不大于0.5%。（3）测量软件要求为近期数据均方根处理，不能用全事件平均处理。1.5试验结果的分析判断1.5.11.6MVA以上变压器，各相绕组电阻相互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%；1.5.21.6MVA以下变压器，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%；1.5.3与以前相同部位测得值比较，其变化不应大于2%；1.5.4三相电阻不平衡的原因：分接开关接触不良，焊接不良，三角形连接绕组其中一相断线，套管的导电杆与绕组连接处接触不良，绕组匝间短路，导线断裂及断股等。1.6注意事项1.6.1不同温度下的电阻换算公式：R2=R1（T+t2）/(T+t1)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225。1.6.2测试应按照仪器或电桥的操作要求进行。1.6.3连接导线应有足够的截面，长度相同，接触必须良好（用单臂电桥时应减去引线电阻）。1.6.4准确测量绕组的平均温度。1.6.5测量应有足够的充电时间，以保证测量准确；变压器容量较大时，可加大充电电流，以缩短充电时间。1.6.6如电阻相间差在出厂时已超过规定，制造厂已说明了造成偏差的原因，则按标准要求执行。2.绕组绝缘电阻、吸收比或（和）极化指数及铁芯的绝缘电阻2.1试验目的测量变压器的绝缘电阻，是检查其绝缘状态最简便的辅助方法。测量绝缘电阻、吸收比能有效发现绝缘受潮及局部缺陷，如瓷件破裂，引出线接地等。2.2该项目适用范围交接、大修、预试、必要时2.3试验时使用的仪器2500—5000V手动或电动兆欧表2.4试验方法2.4.1断开被试品的电源，拆除或断开对外的一切连线，并将其接地放电。此项操作应利用绝缘工具（如绝缘棒、绝缘钳等）进行，不得用手直接接触放电导线。2.4.2用干燥清洁柔软的布擦去被试品表面的污垢，必要时可先用汽油或其他适当的去垢剂洗净套管表面的积污。2.4.3将兆欧表放置平稳，驱动兆欧表达额定转速，此时兆欧表的指针应指“∞”，再用导线短接兆欧表的“火线”与“地线”端头，其指针应指零（瞬间低速旋转以免损坏兆欧表）。然后将被试品的接地端接于兆欧表的接地端头“E”上，测量端接于兆欧表的火线端头“L”上。如遇被试品表面的泄漏电流较大时，或对重要的被试品，如发电机、变压器等，为避免表面泄漏的影响，必须加以屏蔽。屏蔽线应接在兆欧表的屏蔽端头“G”上。接好线后，火线暂时不接被试品，驱动兆欧表至额定转速，其指针应指“∞”，然后使兆欧表停止转动，将火线接至被试品。2.4.4驱动兆欧表达额定转速，待指针稳定后，读取绝缘电阻的数值。2.4.5测量吸收比或极化指数时，先驱动兆欧表达额定转速，待指针指“∞”时，用绝缘工具将火线立即接至被试品上，同时记录时间，分别读取15S和60S或10min时的绝缘电阻值。2.4.6读取绝缘电阻值后，先断开接至被试品的火线，然后再将兆欧表停止运转，以免被试品的电容在测量时所充的电荷经兆欧表放电而损坏兆欧表，这一点在测试大容量设备时更要注意。此外，也可在火线端至被试品之间串人一只二极管，其正端与兆欧表的火线相接，这样就不必先断开火线，也能有效地保护兆欧表。2.4.7在湿度较大的条件下进行测量时，可在被试品表面加等电位屏蔽。此时在接线上要注意，被试品上的屏蔽环应接近加压的火线而远离接地部分，减少屏蔽对地的表面泄漏，以免造成兆欧表过载。屏蔽环可用保险丝或软铜线紧缠几圈而成。2.4.8测得的绝缘电阻值过低时，应进行解体试验，查明绝缘不良部位2.5试验结果的分析判断（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1.3或极化指数不低于1.5；（3）绝缘电阻在耐压后不得低于耐压前的70%；（4）于历年数值比较一般不低于70%。测量铁芯绝缘电阻的标准：（1）与以前测试结果相比无显著差别，一般对地绝缘电阻不小于50MΩ；（2）运行中铁芯接地电流一般不大于0.1A；（3）夹件引出接地的可单独对夹件进行测量。2.6注意事项2.6.1不同温度下的绝缘电阻值一般可按下式换算R2=R1×1.5（t1-t2）/10R1、R2分别为温度t1、t2时的绝缘电阻。2.6.2测量时依次测量各线圈对地及线圈间的绝缘电阻，被试线圈引线端短接，非被试线圈引线端短路接地，测量前被试线圈应充分放电；测量在交流耐压前后进行。2.6.3变压器应在充油后静置5小时以上，8000kVA以上的应静置20小时以上才能测量。2.6.4吸收比指在同一次试验中，60S与15S时的绝缘电阻值之比，极化指数指10分钟与1分钟时的绝缘电阻值之比，220kV、120000kVA及以上变压器需测极化指数。2.6.5测量时应注意套管表面的清洁及温度、湿度的影响。2.6.6读数后应先断开被试品一端，后停摇兆欧表，最后充分对地放电。3.绕组的tgδ及其电容量3.1试验目的测量tgδ是一种使用较多而且对判断绝缘较为有效的方法，通过测量tgδ可以反映出绝缘的一系列缺陷，如绝缘受潮、油或浸渍物脏污或劣化变质，绝缘中有气隙发生放电等。3.2该项目适用范围交接、大修、预试、必要时。（35KV及以上，10KV容量大于1600KVA）3.3试验时使用的仪器自动介损测试仪、QS1型西林电桥3.4试验方法3.4.1QS1型西林电桥3.4.1.1技术特性QS1型电桥的额定工作电压为10kV，tgδ测量范围是0.5％～60％，试品电容Cx是30pF～0.4μF（当CN为50pF时）。该电桥的测量误差是：tgδ=0.5％～3％时，绝对误差不大于±0.3％；tgδ=3％一60％时，相对误差不大于±10％。被试品电容量CX的测量误差不大于±5％。如果工作电压高于10kV，通常只能采用正接线法并配用相应电压的标准电容器。电桥也可降低电压使用，但灵敏度下降，这时为了保持灵敏度，可相应增加CN的电容量（例如并联或更换标准电容器）。3.4.1.2接线方式1.正接线法。所谓正接线就是正常接线，如图3-1所示。在正接线时，桥体处于低压，操作安全方便。因不受被试品对地寄生电容的影响，测量准确。但这时要求被试品两极均能对地绝缘（如电容式套管、耦合电容器等），由于现场设备外壳几乎都是固定接地的，故正接线的采用受到了一定限制。图3-1西林电桥原理图2.反接线法。反接线适用于被试品一极接地的情况，故在现场应用较广，如图3-2所示。这时的高、低电压端恰与正接线相反，D点接往高压而C点接地，因而称为反接线。在反接线时，电桥体内各桥臂及部件处于高电位，所以在面板上的各种操作都是通过绝缘柱传动的。此时，被试品高压电极连同引线的对地寄生电容将与被试品电容Cx并联而造成测量误差，尤其是Cx值较小时更为显著。3、对角接线。当被试品一极接地而电桥又没有足够绝缘强度进行反接线测量时，可采用对角接线，如图3-3所示。在对角接线时，由于试验变压器高压绕组引出线回路与设备对地（包括对低压绕组）的全部寄生电容均与Cx并联，给测量结果带来很大误差。因此要进行两次测量，一次不接被试品，另一次接被试品，然后按式（3-1）计算，以减去寄生电容的影响。tgδ=（C2tgδ2-C1tgδ1）/（C2-C1）（3-1）CX=（C2-C1）（3-2）式中tgδ1——未接人被试品时的测得值；tgδ2——接人被试品后的测得值；C1——未接人被试品时测得的电容；C2——接人被试品后测得的电容。这种接线只有在被试品电容远大于寄生电容时才宜采用。用QSI型电桥作对角线测量时，还需将电桥后背板引线插头座拆开，将D点（即图3-3中E点）的输出线屏蔽与接地线断开，以免E点与地接通将R3短路。此外，在电桥内装有一套低压电源和标准电容器，供低压测量用，通常用来测量压（100V）大容量电容器的特性。当标准电容CN=0.001μF时，试品电容Cx的范围是300pF～10μF；当CN=0.01μF时，CX的范围是3000pF～100μF。tgδ的测量精度与高压测量法相同，Cx的误差应不大于±5％。3.4.2数字式自动介损测量仪数字式介损测量仪的基本原理为矢量电压法。数字式介损型测量仪为一体化设计结构，内置高压试验电源和BR26型标准电容器，能够自动测量电气设备的电容量及介质损耗等参数，并具备先进的于扰自动抑制功能，即使在强