电力变压器绝缘电阻与吸收比判断分析

电力变压器绝缘电阻与吸收比判断分析 宁夏红寺堡扬水管理处 摘要 介绍了红寺堡扬水管理处新圈二泵站主变试验绝缘电阻测试中吸收比异常的情况 分析了绝缘电阻和吸收比两个绝缘参数的意义 提出了应用绝缘电阻和吸收比相结合判断 变压器绝缘的方法 关键词 变压器 绝缘性能 绝缘电阻 吸收比 1 前言 绝缘电阻测量是电气设备尤其是高压电力设备绝缘性能测试的最基本手段 正确 进行绝缘测试和判断 可以及早发现和修复设备绝缘缺陷 避免绝缘缺陷的扩大甚至设备 损坏 近年来电力设备高电压大容量产品的广泛使用 各种绝缘材料和制作工艺的创新 绝缘 水平不断提高 绝缘测试手段和测量仪器的新发展 利用测试结果判断设备绝缘状况也变 得更具复杂性 出现了许多新问题 甚至出现判断结果与实际绝缘相矛盾的情况 对红寺 堡系统新圈二泵站主变压器进行绝缘测试中 出现了绝缘电阻很大而基本参数吸收比不合 格的现象 2 吸收比异常 其中 1 主变压器实验时绝缘电阻测试结果见表 1 被试设备1 变压器 S9 630 10 环境温度温度 170C 湿度 60 天气 晴 对应时间下的绝缘电阻 加压绕组 15 秒60 秒 吸收比 高压对地 17000 M 20000 M 1 17 低压对地 12000 M 15000 M 1 25 高压对低压 13000 M 15000 M 1 15 经过多次测量 1 主变的吸收比异常 只达到 1 25 不能达到规程要求 而多次测量的绝缘 电阻都很大 R60 15000M 查看出厂实验报告 吸收比同样小于 1 3 为正确判断该变压器 绝缘是否异常 但是介损实验 直流耐压 交流耐压实验都正常 对 2 主变及新圈一泵站 两台主变进行测试 发现此现象具有普遍性 绝缘电阻较大而吸收比很小或者不合格 反 之绝缘电阻绝对值很小时 则吸收比可达 1 3 以上 这给判断绝缘状况带来困难 为什么 出现这种现象了 有必要对绝缘电阻吸收比的本质意义进入深入分析 对设备绝缘作出判 断 3 绝缘电阻 吸收比 1 绝缘电阻 电力设备的绝缘是由各种绝缘材料构成的 通常把作用于电力设备绝缘上的直流电压 与流过其中稳定的体积泄漏电流之比定义为绝缘电阻 显然 电力设备的绝缘电阻高表示 其绝缘良好 绝缘电阻下降 表示其绝缘已经受潮或发生老化和劣化 所以测量绝缘电阻 可以及时发现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 2 吸收比 对电容量比较大的电力设备 在用兆欧表测其绝缘电阻时 把绝缘电阻在两个时间下 读数的比值 成为吸收比 按规定吸收比是指 60s 与 15s 时绝缘电阻读数的比值 它用下 式表示 K R 60 R 15 测量吸收比可以判断变压器的绝缘是否受潮 这是因为绝缘材料干燥时 泄漏电流成分很 小 绝缘电阻由充电电流所决定 在摇到 15s 时 充电电流仍比较大 于是这时的绝缘电 阻 R 15就比较小 摇到 R 60时 根据绝缘材料的吸收特性 这时的充电电流已较接近饱和 绝缘电阻 R 60就比较大 所以吸收比就比较大 而绝缘受潮时 绝缘电流分量就大大地增 加 随时间变化的充电电流影响就比较少 这时泄漏电流和摇的时间没有关系 这样 R 60 和 R 15就很相近 换言之 吸收比就降低了 这样 通过所测得的吸收比的数值 可以初 步判断电力设备的绝缘受潮 4 绝缘参数分析 图 1 变压器主绝缘示意图 图 2 变压器主绝缘的等值电路 1 纸板 2 油隙 3 纸撑条或垫块 RP CP 纸板的的等值绝缘电阻和电容量 R0 C0 油层的等值绝缘电阻和电容量 R1 纸撑条和纸垫块的等值绝缘电阻 在直流电压作用下 吸收电流为 i A0 Ae t 1 绝缘电阻为 2 1 t R R t Ge 式 2 中绝缘电阻稳定值为 3 10 10 p P R RR R RRR 吸收系数 4 1 10P R G RRR 2 00 2 00 PP PP R CR C R R CC 吸收时间常数 5 0 0 0 P P P R R TCC RR 显然 G A A0 R U A0 式 2 表达了绝缘电阻 R t 随时间增加而增大的吸收过程 也是分析绝缘电阻和吸收 比反映绝缘缺陷不确定性的基础 由式 2 得 60 60 1 T R R Ge 可见 R60 正比于稳定值 R 能反映变压器油纸串联的绝缘情况 然而 R60还取决于吸收参 数 G 和 T 这就给判断绝缘状况优劣带来复杂性 吸收比 6 15 60 60 15 1 1 T T RGe K RGe 由式 6 看出 G 增加导致 K 增加 吸收系数 G 主要取决于介质的不均匀度 由式 4 可知 当较大时 G 值增大 反之 当00PPR CR C 2 00 PPR CR C 时 既两层介质均良好或均很差时 G 值很小 均使吸收比下降 这也给判00PPR CR C 断绝缘优劣带来复杂性 此外 式 6 还表明 在固定的吸收系数 G 值情况下 某一吸收时间常数 T T0时 吸收比 K 取得最大值 Km 当时 T 增加导致 K 下降 当 T T0时 T 减少导致 K 也下降 0TT 由式 5 知 吸收时间常数 T 与 RPRO RP R0 成正比 两层介质两层或其中一层介 质劣化时 RPRO RP R0 小 T 小导致 K 小 但两层介质均良好时 RPRO RP R0 大 T 大 K 也小 0TT 变压器绝缘不良时 吸收比 K 较小 但 K 小 也可能是绝缘良好的表现 出现绝缘缺 陷的不确定性 所以认为吸收比不是一个单纯的特征数据 而是一个易变动的测量值 总 结起来有以下特点 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 绝缘有局部问题时 吸收比会随温度上升而呈下降的现象 当绝缘电阻高到一定程度 可以认为其绝缘状况没有受潮 可以对吸收比不做考核要求 一般为在温度 10 C 时 绝缘电阻大于 3000 M 另一个辨别受潮与否的经验数据是 绝缘受潮的变压器 R15 和 R60 之差通常在数十兆以下 且最大值不会超过 2