變壓器試驗進修教材

1、變壓器試驗 2009-09-141. 變壓器試驗類型1.1 例行試驗(出廠試驗)每臺變壓器都要進行的試驗。1.1.1 測量繞組直流電阻1.1.2 電壓比測量和聯(lián)結組標號檢定1.1.3 短路阻抗和負載損耗測量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損耗因數(shù)(tan)測量1.1.6 絕緣試驗1.1.7 有載分接開關試驗1.1.8 絕緣油試驗1.2 型式試驗在一臺有代表性的變壓器上進行的試驗，證明被代表的變 壓器也符合規(guī)定要求。1.2.1 溫升試驗；1.2.2 絕緣試驗：1.3 特殊試驗1.3.1 絕緣試驗；1.3.2 繞組對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 三相變壓器領序阻抗測量；1.3.5 短路承受能力試驗；1.3.6 聲級測定；1.3.7 空載電流諧波測量；1.3.9 風扇和油泵電機吸取功率測量。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 有關標準 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 技術參數(shù)和要求10 220 kV級變壓器。 3. GB/T 162741996 油浸

3、式電力變壓器 技術參數(shù)和要求 500 kV級 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參數(shù)和要求 6. DL/T 57395 電力變壓器檢修導則 第7.4.3條第2項。 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 ， 所 以 每一 臺變壓器在制造過程中及制造完成后 ， 都要進行直流電阻的測量。 測量直流電阻的 目 的主要是檢查變壓器的以下幾方面 : (1) 繞組導線連接處的焊接或機械連接是否 良好 ，有無焊接或連接不 良的現(xiàn)象 ; (2) 引 線與

4、套管 、引 線與分接開關的連接是否 良好 ; (3) 引 線與引線 的焊接或機械連接是否 良好 ; (4) 導線的規(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繞組在溫升試驗前的冷態(tài) 電 阻和溫升試驗后斷開 電源瞬間 的熱態(tài)電阻計算得到 的 ， 所以溫升試驗需測量 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 當電橋平衡時，即io = 0時，有rx = r3r2/r1在測量時，不可避免地要使用引線電纜，這會帶來一定的引線誤差。 對變壓器試驗，假定每個接觸電阻是100 ，

5、每根引線長3米，截面積是s，計算得出的誤差如圖 2.2.2 直流電阻小的情況(電阻R10) 使用雙臂電橋測量 當電橋平衡時，即io = 0時，有 雙臂電橋有下列結果，其等式右邊第一項和單臂電橋一樣，第項在括弧內各項之和等于領時就等于零。 假定變壓器直流電阻測量時，引線長6 m，Rx 到 RN有兩個接觸點，使用0.05級電橋，橋臂電阻的極限誤差是0.0005，計算得出的測量誤差如表 雙臂電橋測量變壓器電阻時連接引線引起的誤差 （%） 3.絕緣電阻和介質損耗因數(shù)tan3.1絕緣電阻絕緣電阻是例行試驗，根據變壓器容量、電壓等級不同，需要測量絕緣電阻、吸收比、和極化常數(shù)。 變壓器內有絕緣材料、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，變壓器是在直流勵磁下的過程，在鐵心內產生磁通 ，由于鐵心材料的磁導率很高，所以在直流安匝 i N 作用下，鐵心內的磁通密度B ( = B S )很高，繞組電感L和鐵心磁通 存在關系 L = N / i (2-3)由于磁通 大，對應繞組有大的電感。2.4.3 直流電阻測量結束時電流的斷開 在直流電組測量結束，需要斷開測量線路。而斷開大電感的直流電流，會產產生相當大的電壓。這是因為斷開電流時，儲存在電感

7、中的能量通過向變壓器的對地電容充電，可以達到很高的數(shù)值，這一點是測量變壓器直流電阻時需要注意的，一般直流電阻測量儀配有放電線路，使斷開時電壓限制在安全范圍內。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(有中性點引出時)為2%，線(無中性點引出時)為1%。如果由于線材及引線結構等原因而使直流電阻不平衡率超過上述值時，除應在出廠試驗記錄中記錄實測值外，尚應寫明引起這一偏差的原因。使用單位應與同溫度下的出廠實測值進行比較，其偏差應不大于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. 斷開直流時注意反電勢電壓比測量和聯(lián)結組標號檢定3.1 標準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)結組標號檢定。2. GB/T 64511999 三相油浸式電力變壓器 技術參數(shù)和要求 10 220 kV級變壓器。3. GB/T 162741996 油浸式電力變壓器 技術參數(shù)和要求 500 kV級4. GB 645086 干式電力變壓器 第5.3條。5. GB/T 10228 干式電力

9、變壓器技術參數(shù)和要求6. DL/T 57395 電力變壓器檢修導則 第9.3.11條。3.2 測量目的和要求 進行電壓比測量和聯(lián)結組標號檢定的目的是為了保證兩臺及多臺變壓器的并聯(lián)運行。因為變壓器并聯(lián)運行的條件有： 1. 電壓比相同； 2. 聯(lián)結組標號相同； 3. 變壓器短路電壓相差在規(guī)定范圍內，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)結組 繞組的Y、D、Z聯(lián)結及矢量圖4. 短路損耗和短路阻抗的測量4.1標準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 技術參數(shù)和要求。3. GB/T 16274199

10、6 油浸式電力變壓器 技術參數(shù)和要求 500 kV級4. GB 645086 干式電力變壓器。5. GB/T 10228 干式電力變壓器技術參數(shù)和要求。6. DL/T 57395 電力變壓器檢修導則 第9.3.14條，規(guī)定必要時進行 變壓器的短路特性試驗。4.2 試驗目的 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行 及繼電保護有很密切的關系，短路阻抗影響輸電線路的電壓和變壓器 的并聯(lián)運行；而短路損耗與變壓器的能耗及溫升有關。4.3 標準要求變壓器短路阻抗的允許偏差 試驗方法 負載損耗Pk是在變壓器的一對繞組中，一側繞組短路，另一側 繞組施加電壓，通過額定電流時測到的損耗。 (

11、1) 直流電阻損耗，包括一對繞組損耗加的和； (2) 附加損耗：包括以下幾部分損耗： 在工頻交流條件下，設單相電源電壓是正弦變化的，電壓 u可表示為 電流 瞬時功率 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載損耗時的相量圖 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 三相二瓦特表法測量三相損耗時，在功率因數(shù)角 大于60后瓦特表W1變?yōu)樨撝?，實際損耗P是兩塊瓦特表指示W1和W2之差。圖4-7表示在功率因數(shù)角 30后，實際損耗P 與瓦特表指示W1和W2的關系，而瓦特表指示W1和W2 在功率因數(shù)角 接近90時，變?yōu)榇笮〗咏嗟?，而符號相反，實際損耗P 的測量，變?yōu)閮蓚€大數(shù)相減，結果誤差很大。所以在負載試驗cos 低時，不能使用這種線路，我國標準對損耗測量的偏差沒有規(guī)定，但有的國家標準規(guī)定了損耗測量的準確度為 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)的特點是使用電容分壓器測量電壓，使用零磁通或雙級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)很低時達到較高的準確度。 標準損耗測量系統(tǒng)在不同功率因數(shù)cos下的功率測量誤差 預計變壓器負載損耗測量時可能將會遇到的cos 值如圖4-9中以粗實線表示。 4.5.1短路阻抗(一對繞組的) ：按標準短路阻抗是 在額定頻率和參考溫度下，一對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，另一繞組的端子短路，而其他繞組(如果有)開

15、路。在實際工作中常使用短路阻抗的相對值，即%值。 .6 短路試驗的容量大型變壓器短路試驗時，所需的試驗電源容量較大，以360 MVA / 220 kV雙線圈變壓器為例，設短路阻抗為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。 即使按標準允許的范圍，施加1/2額定電流， 電壓是35.46 /2 =17.73 kV； 容量是58030 / 4 = 14510 kVA。短路試驗線路原理圖 4.7 短路試驗結果的計算 按標準負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可由下式計算 = 4.7.2 負載損耗折算到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 負載損耗校正到參考溫度4.9 負載損耗測量時注意：大容量變壓器負載損耗測量時cos 低，準確測量損耗難度較大；大容量變壓器負載損耗測量時所需試驗電源容量大；建議使用三瓦特表法測量短路損耗；短路損耗測量時，注意

17、準確測量溫度。短路試驗注意：Cosf低試驗電源容量大溫度5.變壓器空載損耗和空載電流測量5.1標準5.2 試驗目的 空載損耗和空載電流是變壓器的重要參數(shù)。空載損耗與變壓器的能耗及溫升有關，空載電流中的諧波和變壓器的運行及繼電保護有很密切的關系。 空載損耗的允許偏差+15% 空載電流的允許偏差是 + 30% 5.3 試驗線路 空載損耗和空載電流的試驗線路基本同短路損耗和短路阻抗的試驗線路, 但測量空載損耗和空載電流是以平均值電壓表為準,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稱的， 勵磁繞組Y接5.4.2.1 空載電流勵磁繞組D接5.4

18、.2.2 空載損耗5.4.2.3 空載特性的試驗1）空載試驗時，施加電壓開始應盡可能小，防止變壓器的勵磁涌流， ）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1 2次， 3）空載試驗電壓的波形 空載電流的波形是非正弦的。發(fā)電機組中引起非正弦的電樞反應 非正弦的空載電流還在試驗線路中所有設備中引起非正弦的電壓降 試驗電壓應以平均值電壓表讀數(shù)為準 ，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%，應按協(xié)議確認試驗的有效性。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秒時的電阻值。 吸收比規(guī)定為60秒時的電阻值和15秒時的電阻值之比， 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系 R2 = Rl el.5 (t1 t2) / 10 R1、R2分別為溫度t1 ， t2時的絕緣電阻值 6.1.3 絕緣電阻測量對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，然后再進行下一組合的試驗。否則，殘存的電荷將對測量結果產生影響，并可能危及人身

20、安全。6.2 介質損耗因數(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標準電容，R3, R4,C4電橋橋體中元件，G指零儀表 由于變壓器產品在測量tan時，其油箱對地絕緣有一定困難，所以反接法應用廣泛。 國產的QSl電橋 tan測量：范圍 0.5% 60% 誤差：當電容量為l00 pF 0.4 F時tan值自0.5% 3%， 絕對誤差應不大于士0.3%； tan自3% 60%時，相對誤差應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%)準確度： 電容 0.05% 1個數(shù)字 tan 1 % 1 10-46.2.3 tan 電壓關系圖6-7 tan 電壓特性的典型曲線 6.2.4 tan 溫度關系tan2 = tan l e 1.3 (t2 t1) / 10 tan l 、tan2 分別為溫度t1 ， t2時的tan值 6.4 套管的介質損耗因數(shù)tan 變壓器的tan 測量值和測量時的溫度有關，但大量數(shù)據表明，套管的tan 值和溫度的關系不是很明顯的，圖6-8表示套管tan 值和溫度的關系 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7.1 標準7.2 試驗目的 外施耐壓試驗的目的是考核繞組對地和繞組之間的主絕緣強度。 外施耐壓試驗不考核繞組的縱絕緣強度。 7.3 試驗要求 7.4 試驗線路及設備 圖7-1外施耐壓試驗接線原理圖 1 電源 2 試驗變壓器 3 被試品 4 保護系統(tǒng) 5、6 測試系統(tǒng)7.4.2.1 試驗變壓器 被試變壓器在試驗線路中相當于一個電容，也就是試驗變壓器所帶負載是容性的。 x1和r1為試驗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為勵磁阻抗的電抗與電阻，U1為低壓側電壓，I0為空載

23、電流，I1為低壓繞組電流，I2為折算到低壓側的高壓繞組電流，E1為低壓繞組感應電動勢，E2為折算到低壓側的高壓繞組感應電動勢，U 2為折算到低壓側的高壓繞組端電壓，Cx為被試變壓器的等值電容 圖7-3 外施耐壓試驗時試驗變壓器及被試變壓器的等值電路圖圖7-4 試驗變壓器的矢量圖式中 U 電壓變化%值； I1 試驗變壓器低壓側電流 (A)； IN試驗變壓器低壓側額定電流 (A)； e r 試驗變壓器短路阻抗有功分量 (%)； e x 試驗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SFP一360000/220變壓器，試驗目的為考核高壓中性點耐壓水平，

24、試驗電壓值為200kV。試驗變壓器選用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%。已知中性點對地的電容量為50000 pF。 設e x = 7%，則e r = 3。87%。 cos = 0.05, sin = 0.999； 試驗變壓器電容電流 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）試驗變壓器容量及短路阻抗的選擇 (1) 容量： (2) 短路阻抗 3） 試驗變壓器輸出波形7.4.2.2 試驗電源1） 同步發(fā)電機

25、組2）調壓器7.4.3 工頻耐壓試驗時的保護裝置7.4.3.1 球隙和它的保護電阻7.4.3.2 試驗變壓器的保護電阻 7.4.3.3 試驗變壓器低壓側保護7.4.4 工頻耐壓試驗中的電壓測量裝置7.4.4.1 利用試驗變壓器的特性進行測量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7.5.1 試驗接線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 外施耐壓試驗接線圖7.5.1.2 不正確接線圖7-11 非被試繞組懸浮時的電容等值線路 H高壓繞組， L低壓繞組， C1、C2高、低壓繞組對地電容 C12高、低壓繞組之間電容77 外施耐壓試驗結果的判斷 GB 1094.3一2003第10條規(guī)定 “如果末發(fā)現(xiàn)內部絕緣擊穿或局部損傷，則試驗合格 8. 感應耐壓和局部放電試驗分為短時交流感應耐壓試驗(ACSD試驗)和長時交流感應耐壓試驗(ACLD試驗)。 表8-2 ACSD及ACLD試驗帶PD測量時的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感應耐壓試驗(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電壓應盡可能接近額定電壓的2倍 .在本試驗中一般不進行局部放電測量。 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進行局部放電測量。 A = 5min； B = 5min； C = 試驗時間； D 5min； E = 5min圖8-1 局部放電測量的時間順序局部放電測量電壓 U2應為 相對地：1.3 Um / 相間：1.3 Um 背景噪聲水平應不大于100 pC 在U2下的第二個

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高壓繞組為分級絕緣的變壓器短時感應耐壓試驗(ACSD) 對于三相變壓器，要求兩種試驗，即： a) 帶有局部放電測量的相對地試驗，相對地的額定耐受電壓 按GB 1094.3； b) 帶有局部放電測量的中性點接地的相間試驗，相間額定耐受 電壓按GB 1094.3。 三相變壓器試驗順序包括三次逐相施加單相試驗電壓，每次的繞組接地點是不同的。 為評估局部放電特性，在相間試驗時，應在 U2 = 1.3 U m下進行測量。 對于單相試驗，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5mi

29、n期間不超過500 pC，或者，對于相間試驗，在U2 = 1.3 U m下不超過300 pC，或可能要求在1.2Um時有一個相當?shù)偷囊曉陔姾闪康膮f(xié)商值。 8.2.4 高壓繞組為分級絕緣(或)全絕緣的變壓器長時感應耐壓試驗(ACLD) 一臺三相變壓器，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行試驗，也可以采用對稱三相連接方式進行試驗。 圖8-3 星形或三角形聯(lián)結三相變壓器的逐相試驗 被試繞組的中性點端子(如果有)應接地。對于其他的獨立繞組如為星形聯(lián)結，應將其中性點端子接地；如果為三角形聯(lián)結應將其一個端子接地，或通過電源的中性點接地。除非另有規(guī)定，帶分接的繞組應連接到主分接。電壓

30、應為： 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)試驗時間按8.2.2規(guī)定； 試驗后立刻不間斷地降低到U2，并至少保持60 min (對于Um 300 kV) 測量局部放電 降低到1.l Um/ ，保持5min； 當電壓降低到U2/3以下時，方可切斷電源。 如果滿足下列要求，則試驗合格： 試驗電壓不產生突然下降； 在U2下的長時試驗期間，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、。 只要不產生擊穿并且不出現(xiàn)長時間的特別高的局部放電，則試驗是非破壞性的。當局部放電不能滿足驗收判斷準則時，用戶不應簡單地斷然拒絕驗收，而應與制造廠就下一步的研究工作進行協(xié)商。 8.3 局部放電的現(xiàn)象 局部放電是變壓器內部絕緣系統(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)(包括繞組對地、繞組之間、繞組對鐵心等)分為三個并聯(lián)的絕緣，其中兩個C3 表示完好的絕緣，第3個是兩個C2 和C1 串聯(lián)組成，C1 因為絕緣強度不夠，在一定電場強度下，發(fā)生擊穿。圖8-4 局部放電模型 a) 絕緣內部氣隙放電模型 b) 放電等效電路當外施電壓逐漸上升，達到C1發(fā)生擊穿時， 即為局部放電

32、起始電壓，以有效值U i 表示 當外施電壓逐漸降低到C1恢復絕緣時， 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 實際放電量和視在放電量放電過程中在介質內部移動的電荷量稱為實際放電量，以 qi表示。 在施加電壓的介質兩端出現(xiàn)的脈動電荷稱為視在放電量，以 qa表示。 前者在變壓器內部無法測量，后者可以從變壓器的出線套管測量。 設氣泡放電時， 由于氣泡一般較小，即C1 C2，所以視在放電量際放電量qa 可能比實際放電量qi小得多。 8.3.2 放電重復率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。 當試品Cx產生一次局部放電時，在其兩端就會產生一個瞬時的電壓變化u，此時在被試品Cx、耦合電容Ck和檢測阻抗Zd組成的回路中產生一脈沖電流i。脈沖電流i流經檢測阻抗Zd，在其兩端產生一脈沖電壓，將此脈沖電壓進行采集、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進行校準定量，測出視在放電量。 此脈沖電流法在世界范圍內得到了最廣泛的應用，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儀，實質上是一種窄頻帶調諧選頻式儀器， 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 油浸式變壓器絕緣結構主要由油、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不同，加上設計或制造上的原因以及絕緣內部存在氣泡及雜質等因素，造成了絕緣結構中電場分布不均勻，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，極易產生局部放電。 8.5.1 變壓器中產生局部放電的幾神典型結構及因素8.5.1.1 引線 變壓器絕緣結構中，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 端部絕緣結構 超高壓電力變壓器端部絕緣結構中，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 端部絕緣結構 8.5.1.3 突出的金屬電極8.5.1.4 雜質 在變壓器絕緣結構中，與紙、紙板相比，油的介電常數(shù)最低，使得復合絕緣結構中油所承受的場強較高。 圖8-15所示為半徑R的球形雜質在均勻電場中引起的電場畸變情況。 圖8-15 球形雜質對均勻電場的影響 a) 2 1 b) 2 1 當 2 1 時，E2 E1，即雜質球內的場強大于油中場強，如圖8-15a所示， 當 2 1

37、時，E2 E1，即雜質球內的場強小于油中場強，如圖8-15b所示。 當雜質介電常數(shù)大于油的介電常數(shù)時，即 2 1 ，電場畸變會使油中場強增大。油中最大電場強度 油中含有懸浮狀水珠時，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 對判斷充油電氣設備內部故障有價值的氣體：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、量的碳氫化合物分子組成的混合物， 由于電或熱故障的結果可以使某些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)定的碳氫化合物 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)定性比油中的碳氫鍵要弱， 聚合物裂解的有效溫度高于105C ，完全裂解和碳化高于300C， 在生成水的同時生成大量的CO和CO2以及少量烴類氣體和呋喃化合物，同時油被氧化。 表9-2不同故障類型產生的氣體 9.5 故障識別9.

39、5.2 新設備表9-4 對出廠和投運前的設備氣體含量的要求 L/L 9.5.3 運行中設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 設備中氣體增長率注意值僅僅根據分析結果的絕對值是很難對故障的嚴重性做出正確判斷的。 必須考慮故障的發(fā)展趨勢，也就是故障點的產氣速率。 絕對產氣速率：即每運行日產生某種氣體的平均值，按下式計算： 式中： a絕對產氣速率，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 二次取樣時間間隔中的實際運行時間(日)，d； G一一設備總油量，t ； 油的

40、密度，t/m3。表9-7 變壓器和電抗器的絕對產氣速率的注意值 mL/d 相對產氣速率： 式中： r 相對產氣速率，%/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 二次取樣時間間隔中的實際運行時間，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 對一氧化碳和二氧化碳的判斷 當故障涉及到固體絕緣時，會引起CO和CO2的明顯增長。根據現(xiàn)有的統(tǒng)計資料;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，一般沒有嚴格的界限，規(guī)律也不明顯 當懷疑設備固體絕緣材料老化時，一般CO2/CO 7。 當懷疑故障涉及到固體絕緣材料時(高于200C)，可能CO2/CO 3 當懷疑紙或紙板過度老化時，應測試油中糠醛含量，或在可能的情況下測試紙樣的聚合度。 9.6.5 充油電氣設備典型故障9.6.5.1 電力變壓器的