变压器预防性试验.ppt

1 变压器的基本原理 变压器在电力系统中主要用于电源的升压和降压 配电等 变压器主要部件是线圈和铁芯 线圈中的感应电势E 伏 与铁心中磁通的最大值 m 麦克斯威 线圈的匝数W 匝 电源频率f 赫芝 铁心的截面积S 平方厘米 和磁通密度的最大值Bm 高斯 有如下关系 E 4 44f mW 10 8 4 44fBmSW 10 8 1 在不考虑变压器阻抗时可认为电势E等于电压U 原理图 从公式 1 可知 当电压升高时 如果频率不变 磁通就会增加 铁心磁路中的磁通到达一定数值后就会饱和 励磁电流会急剧增加 如下图所示 变压器设计时为了充分利用材料 减小体积 通常都把额定电压下的磁通密度选择在磁化典线的拐弯点 在做变压器的感应耐压试验时 施加的电压要比额定电压大得多 为了防止铁芯饱和 限制励磁电流 可以提高试验电源频率 典型铁芯磁化曲线 1 2变压器的绝缘结构变压器内部绝缘由主绝缘和纵绝缘构成 1 主绝缘 包括绕组间绝缘 相间绝缘 引线绝缘 分接开关绝缘 2 纵绝缘 包括同一绕组中的不同线饼间 层间 线间及绕组对静电环间的绝缘 同一绕组各引出线间的绝缘 分接开关各部分间的绝缘 按绕组首端和尾端绝缘水平可划分为 1 全绝缘结构 绕组的首端和尾端的绝缘水平相同 按照我国的标准 66kV以下的变压器均为全绝缘结构 2 分级绝缘结构 又称为半绝缘结构 它是指变压器的绕组在靠近中性点部分的主绝缘水平比绕组端部的绝缘水平较低的一种结构 分级绝缘的变压器中性点的绝缘水平又分为直接接地和不直接接地两种 220kV及以上的变压器中性点直接接地的 其额定外施耐受电压均为85kV 不直接接地的 额定外施耐受电压较高 并与变压器的额定电压有关 2变压器高压试验项目 2 1预防性试验项目绕组直流电阻绕组绝缘电阻吸收比或极化指数绕组连同套管的交流耐压试验 干式变压器 绕组连同套管的tan 测量电容型套管的tan 测量铁芯及夹件的绝缘电阻有载分接开关试验部分项目变压器套管试验绝缘油试验红外测温 2 2交接及大修试验项目绕组连同套管的交流耐压试验穿芯螺杆 铁轭夹件 绑扎钢带 铁芯 线圈压环及屏蔽等的绝缘电阻绕组泄漏电流绕组所有分接头的电压比校核三相变压器的组别或单相变压器极性空载电流和空载损耗阻抗电压和负载损耗绕组变形 频率响应 测量局部放电试验有载分接开关试验套管中的电流互感器试验全电压下空载合闸试验变压器相位检查零序阻抗测量 3 油中溶解气体色谱试验 3 1试验周期1 交接时2 投运前3 大修后4 运行中 1 220KV变压器和120MVA以上的变压器3 6个月1次 对新装 大修 更换绕组后增加第4 10 30天 2 110KV变压器新装 大修 更换绕组后30天和180天内各做1次 以后1年一次 3 35KV变压器8MVA以上1年1次 8MVA以下2年1次 4 必要时 3 2标准及说明 1 新装变压器的油中任一项溶解气体含量不得超过下列数值 总烃 20 l 1 H2 30 L 1 C2H2 不应含有2 大修后变压器的油中任一项溶解气体含量不得超过下列数值 总烃 50 l 1 H2 50 L 1 C2H2痕量3 对110KV及以上变压器的油中一旦出线C2H2 即应缩短检测周期 跟踪变化趋势4 运行设备的油中任一项溶解气体含量超过下列数值时应引起注意 总烃 150 L 1 H2 150 L 1 C2H2 5 0 L 15 烃类气体总和的产气速率在0 25ml h 开放式 和0 5ml h 密封式 相对产气速率大于10 月 则认为设备有异常 1 总烃包括 CH4 C2H6 C2H4 和C2H2四种气体2 溶解气体组份含量的单位为 L 13 溶解气体组份含量有增长趋势时 可结合产气速率判断 必要时缩短周期进行追踪分析4 总烃含量低的设备不宜采用相对产气速率进行分析判断5 新投运的变压器应有投运前的测试数据6 从实际带电之日起 即纳入监测范围7 封闭式电缆出线的变压器电缆侧绕组当不进行绕组直流电阻定期试验时 应缩短油中溶解气体色谱分析检测周期 220KV变压器不超过3个月 110KV变压器最长不应超过6个月 3 3特征气体产生的原因在变压器诊断中 单靠电气试验方法往往很难发现某些局部故障和发热缺陷 而通过变压器油中气体的色谱分析这种化学检测的方法 对发现变压器内部的某些潜伏性故障及其发展程度的早期诊断非常灵敏而有效 这已为大量故障诊断的实践所证明 油色谱分析的原理是基于任何一种特定的烃类气体的产生速率随温度而变化 在特定温度下 往往有某一种气体的产气率会出现最大值 随着温度升高 产气率最大的气体依此为CH4 C2H6 C2H4 C2H2 这也证明在故障温度与溶解气体含量之间存在着对应的关系 而局部过热 电晕和电弧是导致油浸纸绝缘中产生故障特征气体的主要原因 变压器在正常运行状态下 由于油和固体绝缘会逐渐老化 变质 并分解出极少量的气体 主要包括氢H2 甲烷CH4 乙烯C2H4 乙炔C2H2 一氧化碳CO 二氧化碳CO2 等多种气体 当变压器内部发生过热性故障 放电性故障或内部绝缘受潮时 这些气体的含量会迅速增加 这些气体大部分溶解在绝缘油中 少部分上升至绝缘油的表面 并进入气体继电器 经验证明 油中气体的各种成分含量的多少和故障的性质及程度有关 不同故障或不同能量密度其产生气体的特征是不同的 因此在设备运行过程中 定期测量溶解于油中的气体成分和含量 对于及早发现充油电力设备内部存在的潜伏性故障有非常重要的意义和现实的成效 在1997年颁布执行的电力设备预防性试验规程中 已将变压器油的气体色谱分析放到了首要的位置 并通过近些年的普遍推广应用和经验积累取得了显著的成效 表3 1特征气体产生的原因 在一般情况下 变压器油中是含有溶解气体的 新油含有的气体最大值约为CO 100 L L C02 35 L L CH4 2 5 L L 运行油中有少量的CO和烃类气体 但是 当变压器有内部故障时油中溶解气体的含量就大不相同了 变压器内部故障时产生的气体及其产生的原因如表3 1所示 3 4三比值法判断变压器故障通过气相色谱分析判断变压器故障方法很多 如改良电协研法 HAY判断法 浓度谱图法 三比值判断法等 在修理单位常用三比值判断法 变压器故障诊断三比值法 所谓的三比值法是用五种气体的三对比值 用不同的编码表示不同的三对比值和不同的比值范围 来判断变压器的故障性质 即根据电气设备内油 纸绝缘故障下裂解产生气体组分的相对浓度与温度有着相互的依赖关系 选用两种溶解度和扩散系统相近的气体组分的比值作为判断故障的依据 可得出对故障状态较可靠的判断 表3 2三比值法的编码规则 表3 3故障类型判断方法 4 变压器绕组直流电阻测量 4 1测量目的检查绕组焊接头质量和绕组有无匝层间短路 检查绕组导体或引出线是否存在断股或开路问题 检查分接开关各个位置接触是否良好 以及分接开关实际位置与指示位置是否相符多股并绕的绕组是否有断股等情况 4 2试验周期 1 交接时2 大修后3 1 3年4 无载调压变压器变换分接位置5 有载调压变压器的分接开关检修后 在所有分接 6 必要时 4 3变压器直流电阻测试原理及方法 当时间t为零时 I 0 当t为 I EN R 达到稳定 由于变压器绕组的电感较大 电阻较小 电感可达数百亨 时间常数较大 对于高压大容量变压器 测量一个电阻的稳定时间需要几分钟 几十分钟 甚至数小时 对于所选用适当的测量手段和测量设备是保证测量准确度的关键 缩短测量时间 即减小 值 对提高实验很有功效 要使 减小 可用减少L或增加R 即增加附加电阻 的方法来达到 减小L可用增加测量电流 提高铁芯的饱和程度 即减小铁芯的导磁系数 增大R 可用在回路中串入适当的附加电阻来达到 一般附加电阻为被测电阻的4 6倍 此时测量电压也应提高 以免电流过小而影响测量的灵敏度 4 4试验结果分析判断 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 不平衡率 三相中实测最大值 最小值 三相算数平均值2 1 6MVA及以下变压器 相间差别一般不应大于三相平均值的4 线间差别一般不应大于三相平均值的2 3 各相绕组电阻与以前相同部位 相同温度下的历次结果相比 不应有明显差别 其差别应不大于2 当超过1 时应引起注意4 电抗器参照执行 说明 1 如电阻线间差在出厂时已超过规定 制造厂虽然说明了产生这种偏差的原因 但不能超过2 2 不同温度下的电阻值按下式换算 R2 R1 T t2 T t1 式中R1 R2分别为在t1 t2下的电阻值 T为电阻温度常数 铜导线取235 铝导线取225 3 无载调压变压器投入运行时 应在所选分接位置锁定后测量直流电阻4 有载调压变压器定期试验中 可在经常运行的分接上下几个分接处测量直流电阻5 220KV及以上绕组测试电流不大于10A 三相电阻不平衡原因分接开关接触不良 分接开关接触不良反映在一个或两个分接处电阻偏大 而且三相之间不平衡 主要是分接开关不清洁 电镀层脱落 弹簧压力不够等 固定在箱盖上的分接开关也可能在箱盖紧固以后 使开关受力不均造成接触不良 焊接不良 由于引线和绕组焊接处接触不良造成电阻偏大 当多股并联绕组 可能其中有一 两股没有焊上 这时一般电阻偏大较多 三角形连接绕组中其中一相断线 测出的三个线端的电阻都比设计值大 没有断线的亮相线端电阻为正常时的1 5倍 而断线相线端的电阻为正常值的3倍 变压器套管导电杆和绕组连接处 由于接触不良也会引起直流电阻增加 中性点调压 中部调压 4 5注意事项4 5 1测量前1 记录变压器绕组温度和绝缘油温度 2 测量端子应接触良好 必要时应打磨测点表面 3 调节无载分接开关时 应来回转动几次触头 使触头接触良好 4 测量时非被测绕组不宜短路 各绕组间也不能通过接地开关与大地形成短路 5 当测量线的电流引线和电压引线分开时 应将电流引线夹于被测绕组的外侧 电压引线夹于被测绕组的内侧 这样才能避开接触电阻的影响 如下图所示 目前基本上是采用直流电阻测试仪进行测量 测量接线见下图 绕组直流电阻测量接线 4 5 2测量中1 对于中小型的变压器 要注意测量电流不宜超过变压器额定电流的20 以免线圈发热造成直流电阻增加 2 测量大型变压器低压绕组的直流电阻时 宜选择50A 100A的测量电流 以免测量时间太长 3 由于变压器电感大 数据的稳定需要一段时间 必须等待数据稳定后才能读数 4 5 3测量后测量结束后 应待测量回路电流衰减到零后方可拆开测量接线 严禁未放电或放电不完全就断开测量回路 以免感应过电压损坏变压器或测量仪器 因为变压器中的感应电压是由下式决定的 即感应电压与电感L和电流的变化率成正比 如果电流不为零 突然切断电流相当于dt等于零 电流的变化率为无穷大 理论上感应电压也是无穷大 5 绕组绝缘电阻及极化指数测量 5 1概述本项目主要是检查变压器的绝缘是否有受潮 脏污以及贯穿性的集中缺陷 如瓷件破裂 引出线接地等均能有效查出 在测量变压器的绝缘电阻时宜待其上 下层油温基本一致后 再进行测量 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 被测绕组各引线端应短路 其余各非被测绕组都短路接地 将空闲绕组接地的方式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 测量的顺序和具体部件见下表 5 2试验周期 交接 大修 投运前1 3年 必要时 5 3变压器绕组的绝缘电阻试验方法和过程 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 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 如果怀疑套管脏污造成绝缘电阻偏低时 可用软铜线在套管适当位置 与测量端相隔2 3个瓷裙即可 绕一个屏蔽电极 与兆欧表的屏蔽端子连接 消除套管泄漏电流的影响 测得的绝缘电阻值过低时 应进行解体试验 查明绝缘不良部位测量前 后应充分放电 5 4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 5 测量绝缘电阻的标准 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 5 5注意事项 1 用2500V及以上兆欧表2 测量前被试绕组应充分放电3 测量温度以顶层油温为准 尽量在相近的温度下试验4 尽量在油温低于50 时试验 5 吸收比和极化指数不进行温度换算6 变压器绝缘电阻大于10000M 时 吸收比和极化指数可仅作为参考7 电缆出线变压器的电缆出线侧绕组绝缘电阻由中性点套管处测量 8 测量另一相或同一相进行重复测量时 应将三相对地短路放电5分钟以上再测量 以消除吸收电流的影响 如果不充分放电 三相测量结果可能会出现严重的不平衡现象 由于相对地和相间都存在分布电容 如果放电不充分 当对同一相连续测量时 相当于对同一个电容器连续充电 电容上的残余极化电势与兆欧表电压是串联相减的关系 充电电流必定是越充越小 所以绝缘电阻的测量结果是偏大 而换相时 由于接地端变换 相间电容的残余极化电势与兆欧表的电压是串联相加的关系 使电容的起始充电电流增加 导至绝缘的测量结果偏小 9 测量吸收比或极化指数时 如果因为异常原因造成测量中断 必须将被测量绕组重新短路对地充分放电后再重新开始测量 6 泄漏电流试验 6 1试验目的直流泄漏试验的电压一般那比兆欧表电压高 并可任意调节 因而它比兆欧表发现缺陷的有效性高 能灵敏地反映瓷质绝缘的裂纹 夹层绝缘的内部受潮及局部松散断裂绝缘油劣化 绝缘的沿面炭化等 6 2试验周期及使用仪器 1 交接时2 大修后3 1 3年4 必要时使用仪器直流发生器微安表 6 3测量方法及接线1 按试验要求接好试验线路 仪器外壳应良好接地 3 试验电压符合下表的规定 4 施加试验电压达到1min后 读取泄漏电流值 测量绕组对外壳的泄漏电流时 可直接读取高压侧微安表的示值 下表为油浸式电力变压器直流泄漏试验电压标准 注 分级绝缘变压器仍按被试绕组电压等级的标准 6 4标准 图6 1微安表接在高压侧试验原理接线PV1 低压电压表 PV2 高压静电电压表R 保护电阻 TR 自耦调压器 PA 微安表 TT 试验变压器 U2 高压试验变压器二次输出电压 6 5微安表接法比较 这种接线的特点是微安表处于高压端 不受高压对地杂散电流的影响 测量的泄漏电流较准确 但微安表及从微安表至被试品的引线应加屏蔽 由于微安表处于高压 故给读数及切换量程带来不便 图6 2微安表接在低压侧 泄漏电流试验原理接线 a 被试品对地绝缘 b 被试品直接接地 微安表接在低压侧微安表接在低压侧的接线图如图6 2所示 这种接线微安表处在低电位 具有读数安全 切换量程方便的优点 当被试品的接地端能与地分开时 宜采用图6 2 a 的接线 若不能分开 则采用6 2 b 的接线 由于这种接线的高压引线对地的杂散电流I 将流经微安表 从而使测量结果偏大 其误差随周围环境 气候和试验变压器的绝缘状况而异 所以 一般情况下 应尽可能采用图6 2 a 的接线 6 6注意事项试验前应将套管外表面擦拭干净 防止外部脏污影响测量的准确性 升压速度应平缓均匀 在升压过程注意微安表的示值 发现异常情况应停止试验 查明原因 读取数据后 降下试验电压 切断电源开关 用专用放电棒对试品进行充分的放电 能分相试的被试品应分相试验 非试验相应短路接地泄漏电流过大 应先检查试验回路各设备状况和屏蔽是否良好 在排除外因之后 才能对被试品作出正确的结论 泄漏电流过小 应检查接线是否正确 微安表保护部分有无分流与断线 高压连接导线对地泄漏电流的影响 高压连接导线对地泄漏电流的影响由于与被试品连接的导线通常暴露在空气中 不加屏蔽时 被试品的加压端也暴露在外 所以周围空气有可能发生游离 产生对地的泄漏电流 尤其在海拔高 空气稀薄的地方更容易发生游离 这种对地泄漏电流将影响测量的准确度 用增加导线直径 减少尖端或加防晕罩 缩短导线 增加对地距离等措施 可减少对测量结果的影响 空气湿度对表面泄漏电流的影响当空气湿度大时 表面泄漏电流远大于体积泄漏电流 被试品表面脏污易于吸潮使表面泄漏电流增加 所以必须擦净表面 并应用屏蔽电极 7 绕组的tan 介质损耗因数 测量 7 1测量目的检查变压器是否受潮 绝缘老化 油质劣化 绝缘上附着油泥及严重局部缺陷等 变压器的外壳因直接接地 所以只能采用交流电桥反接线进行测量 测量部位见下表 测量线圈和接地部位 7 2试验周期及使用仪器 1 交接时2 大修后3 必要时4 500KV变压器 电抗器和水冷变压器1 3年使用仪器AI6000数字式介质损耗测试仪 测量低压绕组介损接线图 反接线 7 3接线 7 4试验标准 20 时的tg 不大于下列数值 110 220kV0 8 35kV1 5 2 tg 值与历年的数值比较不应有明显变化 一般不大于30 3 试验电压如下 绕组电压10kV及以上 10kV绕组电压10kV以下 Un 7 5注意事项 1 非被试绕组应接地 被试绕组应短路2 同一变压器各绕组的tg 标准值相同3 测量温度以顶层油温为准 尽量在相近的温度下试验4 尽量在油温低于50 时试验5 封闭式电缆出线的变压器只测量非电缆出线侧绕组的tg 油纸电容型套管主要由电容芯子 瓷套 油枕 联接套筒 接线端子等构成 电容式变压器套管的主绝缘为电容芯子 套管的电容芯子是由以高质量的变压器油浸渍的电缆纸 对500kV及以上的套管为超高压电缆纸 和铝箔均压极板包绕在导电管外组成的多层同心圆柱形电容器作电极 电容芯子的外部有瓷套作为外绝缘和变压器油的容器及供安装用的联接套筒等构成 瓷套和芯子之间充有优质的变压器油 套管电容芯子的最外屏为末屏 须经接地小套管安装法兰一起接地 8 套管 8 1绝缘电阻测量目的 检查套管是否存在受潮现象 8 2试验周期 1 交接时2 大修 包括主设备大修 后3 投运前4 1 3年5 必要时 主绝缘的绝缘电阻值一般不应低于下列数值 110KV以下5000M 110KV及以上10000M 2 末屏对地的绝缘电阻不应低于1000M 用2500V摇表 8 3主绝缘及电容型套管末屏对地的tg 与电容量 测量目的检查套管是否存在受潮现象 测量接线1 采用正接法测量导电杆对末屏的tan 测量接线见下图 试验电压为10kV2 与套管连接的绕组以及其它绕组应短接 防止电感影响测量结果3 套管外表以及末屏小套管应擦拭干净 1 主绝缘20 时的tg 值不应大于下表中数值 2 当电容型套管末屏对地绝缘电阻低于1000M 时应测量末屏对地的tg 加压2KV 其值不大于2 3 电容型套管的电容值与出厂值或上一次试验值的差别超过 5 时应查明原因 1 油纸电容型套管的tg 一般不进行温度换算 当tg 与出厂值或上一次测试值比较有明显增长或接近左表数值时 应综合分析tg 与温度 电压的关系 若tg 随温度升高明显增大 或试验电压由10KV升到Um 3 tg 增量超过 0 3 时不应继续运行2 测量变压器套管tg 时 与被试套管相连的所有绕组端子连在一起加压 其余绕组端子均接地 末屏接电桥 正接线测量3 存放1年以上的套管应做额定电压下的tg 变压器套管介质损耗测量 按套管试验技术要求套管树直立起后24小时后 才能进行套管介损测量 套管介质损耗测量遇到问题相对比较多 尤其是夏季湿度比较大时 经常出现介质损耗超过国家标准的现象 主要原因是套管表面潮湿或表面有灰尘影响 一般套管表面经过清洁和用电热吹风吹干后 试验结果都能合格 套管介质损耗测量还应注意 加压接线 末屏接线 接地线都必须可靠连接 如果接触不良都会出现介损偏大现象 对tan 在不同温度下的测量值如果进行换算 应慎用GB6451 1999国标中的换算公式 实践证明此公式差异比较大 9 绕组连同套管的交流耐压试验 交流耐压试验主要是考核变压器的主绝缘强度 对于油浸式变压器 必须在变压器充满合格的绝缘油并静止一定时间后才能进行试验 一般110kV以下变压器注油后要静止24小时以上 220kV变压器静止时间应大于48小时 500kV变压器静止时间应大于72小时 变压器的交流耐压应在绝缘电阻合格后方可进行 试验周期 1 交接时2 大修后3 更换绕组后4 必要时 l 双极开关 2 熔断器 3 绿色指示灯 4 常闭分闸按钮 5 常开合间按钮 6 电磁对关 7 过流继电器 8 红色指示灯 9 调压器 10 低压侧电压表 11 电流表 12 高压试验变压器 13 毫安表 14 放电管 15 测量用电压互感器 16 电压表 17 过压继电器 R1一保护电阻 CX一被试品 在变压器注油后进行试验时 需要静置一定时间 通常500kV变压器静置时间大于72h 220kV变压器静置时间大于48h 110kV变压器静置时间大于24h 交流耐压试验标准 错误接线一 双绕组均不短接 由于绕组中所流过的是电容电流 故靠近X端的电位比所加的高压高 又因为非被试绕组处于开路状态 被试绕组的电抗很大 故由此将导致X端电位升高 显然这种接线方式是不允许的 在试验中必须避免 错误接线二 双绕组均仅短接 图5 3变压器交流耐压试验的正确接线方式T1 试验变压器 T2 被试变压器 限流电阻和保护电阻的作用是一方面是防止短路电流太大而产生的电动力损坏试验变压器的绕组 另一方面是防止电流瞬变所产生的过电压损坏试验变压器的绝缘 因为试验容量不大 限流电阻可按 0 1 1 V考虑 保护电阻可按 0 1 0 2 V考虑 试品电容较大时 选用较小的阻值 避免限流电阻上的压降或损耗过大 注意事项1 电压表的高压端子必须直接接在被试品的高压端子上 2 升压速度在试验电压的75 以下时不规定升压速度 但从75 试验电压升到100 试验电压则要求升压速度为每秒2 即在12 5秒左右升到100 试验电压值 避免在接近规定试验电压附近停留太久的时间 3 试验前后要做好高压试验的安全措施 对交流耐压试验结果的分析 主要根据仪表指示 监听放电声音 观察有无冒烟现象等异常情况进行判断 仪表指示判断电流指示突然上升 变压器发出放电声 球隙放电 说明击穿电流表突然下降 说明击穿 放电击穿声音判断油隙击穿放电金属撞击声油中气体放电第二次比第一次声音小 仪表摆动不大悬浮电位金属件炒豆般放电声 指针稳定固体绝缘爬电哧哧的放电声外部回路放电肉眼可看到 10 感应耐压试验感应耐压试验的目的是 1 考核全绝缘变压器的纵绝缘 绕组层间 匝间及段间 2 检查分级绝缘变压器主绝缘和纵绝缘 主绝缘是指绕组对地 相间及不同电压等级的绕组间的绝缘 感应耐压试验可分为短时感应耐压试验 ACSD 和长时感应耐压试验 ACLD 在考核方式上可分为逐相施加电压的试验方法和采用三相对称加压的试验方法 我国现行交接试验标准规定采用长时感应耐压试验 推荐采用逐相施加电压的试验方法 在进行长时感应耐压试验时 要求同时测量局部放电量 如果感应耐压试验中对中性点绝缘的考核没有达到规定的电压值 应在感应耐压前对中性点进行外施电压的耐压试验 典型的试验接线如图所示 为了防止铁心磁路饱和 试验频率应为额定频率的两倍以上 11 变压器极性组别和电压比试验 11 1变压器极性组别和电压比试验的目的和意义变压器线圈的一次侧和二次侧之间存在着极性关系 若有几个线圈或几个变压器进行组合 都需要知道其极性 才可以正确运用 对于两线圈的变压器来说 若在任意瞬间在其内感应的电势都具有同方向 则称它为同极性或减极性 否则为加极性 变压器联结组是变压器的重要参数之一 是变压器并联运行的重要条件 在很多情况下都需要进行测量 在变压器空载运行的条件下 高压绕组的电压和低压绕组的电压之比称为变压器的变压比 电压比一般按线电压计算 它是变压器的一个重要的性能指标 测量变压器变压比的目的是 1 保证绕组各个分接的电压比在技术允许的范围之内 2 检查绕组匝数的正确性 3 判定绕组各分接的引线和分接开关连接是否正确 11 2直流法确定变压器的组别直流法是最为简单适用的测量变压器绕组接线组别的方法 如图4 2所示 对一接法的三绕组变压器用直流法确定组别的接线 对于其他形式的变压器接线相同 用一低压直流电源如干电池加入变压器高压侧AB BC AC 轮流确定接在低压侧ab bc ac上的电压表指针的偏转方向 从而可得到9个测量结果 这9个测量结果的表示方法为 用正号 表示当高压侧电源合上的瞬间 低压侧表针摆动的某一个方向 而用负号 表示与其相反的方向 如果用断开电源的瞬间来作为结果 则正好相反 另外还有一种情况 就是当测量或接法的变压器时 会出现表针为零 我们用 0 来作为结果 查表得出接线组别 1 交接时2 更换绕组后3 必要时必须与变压器的铭牌和出线端子标号相符 11 3电压比试验方法1 三相变压器变比测量用三相电源进行测量 一般采用线电压为380V三相电源 采用三相电源测量电压比时 要求三相电源电压对称 否则将产生测量误差 注意事项 1 仪表准确度不低于0 5级 测量用的电压互感器应不低于0 5级 2 测量时引线应接触良好 电压表引线不宜过长 3 测量电压不低于被测量变压器额定电压1 且尽量保持稳定 并要同时读取高 低压两侧的电压指示值 2 变比测试仪测量变比用电压表测量变压器的变比 操作过程繁琐 且测量范围狭窄 已经不适应现代测量的快节奏 高效率的要求 现在各厂家都研制出了新一代全自动变比组别测试仪 它具有精度高 稳定性好等优点 变比组别可一次测完 变压器变比测试仪是以单片机为核心进行测量计算和自动控制 稳定性好 精度高 测量范围宽且现场不需三相电源等优点的新一代智能化变比测试仪器 将电桥上的A B C a b c分别和变压器的A B C a b c连接起来 对于三绕组的变压器 还有Am Bm Cm 对于单相变压器 B b代X x C空接 输入标准变比后 能自动算出相对误差 1 交接时2 更换绕组后3 分接开关引线拆装后4 必要时各相应分接的电压比顺序应与铭牌相同额定分接电压比允许偏差为 0 5 其它分接的偏差应在变压器阻抗值 的1 10以内 但不得超过1 3 变比试验周期及标准 12 铁芯和夹件绝缘电阻测量 铁心和夹件的接地方式变压器在运行中 线芯及其夹件等金属部件 均处在强电场之中 由于静电感应而在钱芯及金属部件上产生悬浮电位 可能在某些地方引起放电 是不允许的 为此铁芯及其夹件都必须正确 可靠的接地 如果有两点或多点接地 在接地点之间便形成了闭合回路 当变压器运行时 其主磁通穿过此闭合回路时 就会产生环流 将会造成铁芯的局部过热 甚至烧毁某个金属部件及其绝缘 所以变压器不能多点接地 铁芯由硅钢片组成 为减小涡流 片间有一定的绝缘电阻 一般仅几欧姆至几十欧姆 由于片间电容极大 在交变电场中可视为通路 因而铁芯中只需一点接地即可将整叠的铁芯叠片电位箝制在地电位 铁芯 有外引接地线的 绝缘电阻周期110KV及以上变压器 电抗器 交接时大修后更换绕组后1 3年必要时与以前试验结果相比无明显差别使用2500V兆欧表 运行中的检查方法1 气相色谱法当存在铁心多点接地故障时 气相色谱分析结果将反映存在700 1000 的过热性故障 由于分接开关或引线接触不良 硅钢片局部短路也会产生局部过热的故障 应在退出运行后检查铁心的绝缘电阻进行确认 2 接地电流检查法用钳表检查铁心和夹件接地线的接地电流 一般不应超过0 1A 穿芯螺栓 夹件 绑扎钢带 铁芯 线圈压环及屏蔽等的绝缘电阻周期1 交接时2 大修后3 必要时220kV及以上的绝缘电阻一般不低于500M 其它变压器一般不低于10M 用2500V兆欧表 连接片不能拆开者可不测量 铁芯接地临时应急处理 运行中发现变压器铁芯多点接地故障后 为保证设备的安全 均需停电进行吊罩检查和处理 但对于系统暂不允许停役检查的 可采用在外引铁芯接地回路上串接电阻的临时应急措施 以限制铁芯接地回路的环流 防止故障的进一步恶化 在串接电阻前 分别对铁芯接地回路的环流和开路电压进行了测量 为使环流限制在100mA以下 串接电阻 但应注意所串电阻不宜太大 以保持铁芯基本处于接地电位 也不宜过小 以能将环流限制在0 1A以下 同时还需注意所串电阻的热容量 以防烧坏电阻造成铁芯开路 吊罩检查 吊开钟罩 对变压器铁芯可能接地的部位进行重点检查 是目前国内用得较为普遍的处理方法 为了减少变压器器身在空气中的暴露时间 使检查工作有的放矢 一般在解开铁芯与夹件等连接片后 进行如下检查试验 a 测量空心螺杆对铁芯的绝缘 b 检查各间隙 槽部有无螺帽 硅钢片废料等金属物 c 对铁芯底部看不到的地方用铁丝进行清理 d 对各间隙进行油冲洗或氮气冲吹清理 对于杂物引起的接地故障 一般进行上述检查后 均能发现故障点 并消除接地故障 电容放电冲击排除法 对于那些由铁芯毛刺 铁锈和焊渣的积聚引起的接地故障 吊罩直接检查处理往往无法取得明显效果 因要消除故障需要烧掉毛刺 这时 可用电容放电冲击法 其方法是 备一50 F左右的电容 用输出电压大约为600 1000V的直流电压发生器对电容充电 等电容器完全充电后 利用电容器对变压器故障点放电 此时变压器四周要有专人颁布在各个可疑点处 仔细倾听异常响声和是否有异物冒烟 当电容器对铁芯接地引线放电时 若有听到响声 并发现青烟逸出 这就证明该处为变压器铁芯多点接地故障处 如此反复进行几次 再用1000V兆欧表测量铁芯绝缘电阻 当放电后测得的绝缘电阻值明显合格时 即证明该变压器的多点接地故障已处理好 采用上述方法处理铁芯多点接地 应当注意加电压的仪表 设备及人身的安全 13 空载试验试验 13 1空载试验试验目的测量变压器的空载电流和空载损耗 检查变压器是否存在以下缺陷 1 硅钢片间绝缘不良 2 铁芯极间 片间局部短路烧损 3 穿心螺栓或绑扎钢带 压板 上轭铁等的绝缘部分损坏 形成短路 4 磁路中硅钢片松动 错位 气隙太大 5 铁芯多点接地 6 线圈有匝 层间短路或并联支路匝数不等 安匝不平衡等 7 误用了高耗劣质硅钢片或设计计算有误 13 2试验周期及说明 35KV及以上油浸式变压器1 拆铁芯后2 更换绕组后3 必要时与出厂或大修后试验相比应无明显变化 35KV及以下变压器交接时 10KV油浸变压器和接地变压器大修后可选做 与出厂或大修后试验相比应无明显变化 试验电源可用三相或单相 试验电流可用额定电流或较低电流值 如果制造厂提供了较低电流下的值 可在相同电流下进行比较 如已进行监造 交接时可不进行此项 变压器的空载试验就是从变压器任一组线圈 通常是低压侧 施加额定电压 其它线圈开路的情况下 测量变压器的空载损耗和空载电流 空载电流用它与额定电流的百分数表示 即 I0 Io IN 100运行中处于地电位的线端和外壳都应妥善接地 空载电流应取三相电流的平均值 并换算为额定电流的百分数 即I0 Ioa Iob Ioc 3In 100 Ioa Iob Ioc 三相实测电流值In 试验加压线圈的额定电流 对电压等级为35KV及以上的变压器 容量大于2000KVA的 空载电流约为0 3 1 5 10KV及以下的中小型配电变压器 空载电流一般为2 10 当实验值与设计值 出厂值 同类型变压器大修前的数值有显著差异时 应查明原因 进行空载试验时 通常是在低压侧施加试验电压 高压侧开路 是采用双瓦特表法进行试验的原理接线图 目前已经有专供变压器空载和负载试验的数据采集装置 可以减轻试验人员的劳动和减小读数误差 试验电压应尽量按额定电压 如果电压偏离额定值 由于变压器铁芯中的磁感应强度处在磁化曲线的饱和段 空载损耗和空载电流都会急剧变化 所以空载试验应在额定电压下进行 试验前应了解变压器的铭牌数据或出厂试验数据 并作为选择试验设备规格和容量的依据 13 3试验接线 不使用CT空载接线图P UABIA UCBIC 13 4试验要求和注意事项1 空载试验应在绝缘试验合格的基础上进行 被试变压器的分接开头应置于额定分接位置 2 在额定电压下进行试验时 所需试验电源容量可按下式估算 SO SeIo 千伏安 式中 So 试验所需电源容量 Se 被试变压器额客容量 Io 被试变压变压器额定空载电流百分数 当电源容量大于5倍所需容量时 可不考虑波形对测量结果造成的影响 作大容量变压器试验时 推荐采用系统电压进行试验 3 当用三相电源进行试验时 要求三相电压对称平衡 即负序分量不超过正序分量的5 三相线电压相差不超过2 试验中三相电压要保持稳定 三相电压稍有不平衡时 试验电压可取三相电压的算术平均值 也可以用a c相的线电压代替 4 测量用串联的电流互感器应考虑故障时动势稳容量不够可能造成的损坏保护措施 其外壳和低压绕组的接地一端必须可靠接地 测量仪表和测量回路对高压部分应保持足够的安全距离 载流引线必须有足够的通流容量 5 测量仪表的准确度应不低于0 1级 互感器的准确度应不低于0 2级 对于较大容量变压器损耗功率的测量 应使用低功率因数瓦特表 6 所测空载损耗是瓦特表指示的代数和 因此接线时必须注意瓦特表电流 电压线卷的极性 若使用互感器应同时注意互感器的极性 7 利用电网高压电源进行试验时 应遵守有关的安全规程和现场运行规程 8 试验中若发现表计指示异常或被试变压器有放电声 异常响声 冒烟 喷油等情况 应立即停止试验 断开电源 检查原因 在没有查明原因并予以恰当的处理之前 不得盲目再进行试验 13 5数据处理换算 通过三相空载试验后 如发现损耗超过国家标准时 应分别测量单相损耗 通过对各相空载损耗的比较 观察空载损耗在各相的分布情况 以检查各相绕组或磁路中有无局部缺陷 事故和大修后的试验 也可用分相试验方法 进行三相变压器分相试验的基本方法 就是将三相变压器当做三台单相变压器 轮换加压 也就是依次将变压器的一相绕组短路 其他两相绕组施加电压 测量空载电流和空载损耗 短路的目的使该相无磁通 因而无损耗 低电压下测量空载损耗 在制造和运行部门主要用于铁芯装配过程中的检查 以及事故和大修后的检查试验 主要母的 检查绕组有无金属性匝间短路 并联支路的匝数是否相同 线圈和分接开关的接线有无错误 磁路中铁芯片间绝缘不良等缺陷 试验时所加电压 通常选择在5 10 额定电压范围内 低电压下的空载试验 必须计及仪表损耗对测量结果的影响 而且测得的数据主要用于相互比较 换算到额定电压时误差较大 可以按下式进行换算P0 P0 Un U nUn 绕组额定电压U 试验时所加电压P0 相当于额定电压下的空载损耗P0 电压为U 时测得的空载损耗n 指数 数只取决于铁芯硅钢片种类 热轧的取1 8 冷轧的取1 9 2 0 对于一般配电变压器或容量在3200KVA以下的电力变压器 n值可由图表查出 由于ab相与bc相的磁路完全对称 因此测得的ab相与bc相的损耗P0ab和P0bc应相等 偏差一般应不超过3 由于ac相的磁路要比ab相或bc相的磁路长 故由ac相测得的损耗应较ab相或bc相大 电压为35 60KV级变压器一般为20 30 110 220KV级变压器一般为30 40 如测得的结果大于这些数值时 则可能是变压器有局部缺陷 例如铁芯故障将使相应相激磁损耗增加 同理 如短路某相时测得其他两相损耗都小 则该被短路相即为故障相 这种分相测量损耗判断故障的方法 成为比较法 14 短路试验 14 1试验目的测量短路损耗和短路阻抗是否符合技术要求 以便确定变压器并列运行 计算变压器效率 热稳定 动稳定 计算变压器二次侧电压的电压变动率及确定变压器温升等 检查变压器的设计和制造质量是否存在缺陷 通过短路试验可发现以下缺陷 1 变压器各结构件 屏蔽 压环和电容环 轭铁梁板等 或油箱箱壁中由于漏磁通所致的附加损耗过大和局部过热2 油箱箱盖或套管法兰等附件损耗过大并发热3带负载调压变压器的电抗绕组匝间短路4 大型电力变压器低压绕组中并联导线间短路或换位错误 这些缺陷均使附加损耗显著增大 短路损耗包括电流在绕组上产生的损耗和漏磁通引起的各种附加损耗 在交变磁场作用下的绕组中的涡流损失和漏磁通穿过绕组压板 铁芯夹件 油箱等结构件所形成的涡流损耗 对容量6300KVA及以下的电力变压器 附加损耗所占比例较小 对容量为8000KVA及以上电力变压器及电炉 整流 自耦变压器等 附加损耗所占比重较大 常大于参考温度下电阻损耗的一半 有时甚至等于大于电阻损耗 因此应按不同情况进行计算 将变压器一侧绕组 通常是低压侧 短路 而从另一侧 分接头在额定电压位置上 加入额定频率的交流电压 使变压器绕组内的电流为额定值 测量所加电压和功率 成为变压器的短路试验 将测得的有功功率换算至额定温度下的数值 称为变压器的短路损耗 所加电压Uk称为阻抗电压 通常以占加压绕组额定电压的百分数表示 UK UK Un 100 35KV及以上变压器更换绕组后试验电源可用三相或单相 试验电流可用额定电流或较低电流值 如果制造厂提供了较低电流下的值 可在相同电流下进行比较 与出厂值相差在 5 范围内 35KV及以下变压器交接时 更换绕组后 10KV油浸变压器和接地变压器大修后可选做 与出厂或大修后试验相比应无明显变化 试验电源可用三相或单相 试验电流可用额定电流或较低电流值 如果制造厂提供了较低电流下的值 可在相同电流下进行比较 如已进行监造 交接时可不进行此项 14 2试验周期及标准 1 电源频率应为50HZ 偏差不超过 5 调节电压 使绕组中的电流等于额定值 受条件所限时允许电流可小些 但一般不应低于In 4 在现场有时不得不在更低电流下做试验 这时测得的结果误差较大 2 短路试验数据与温度有关 试验前应准确测量绕组直流电阻并求出平均温度 短路损耗与直流电阻有关 因此绕组的短路线必须尽可能短 截面应不小于被短路绕组出线的截面 连接处绕接触良好 试验结果应换算至参考温度 如无相应规定 可分别换算到75 A B E级绝缘 或115 C 14 3试验方法及接线 由上式可知 试验电源的容量一般为变压器容量的5 20 为减小试验电源的容量 允许在降低试验电流下进行短路试验 同时所测得的试验电流I 和对应损耗PK 可换算到额定电流In下的短路损耗PKPK PK In I 2I 下的阻抗电压UK 可换算到额定电流In下的阻抗电压UKUK UK In I 14 4试验数据的归算 当试验电流IK 不是额定值时 应归算至额定电流下的数值 即Pk Pk In IK 2Pk 归算到额定电流时的损耗Pk 测得的损耗In 加压绕组的额定电流 然后再将短路损耗到参考温度下的数值 按变压器容量的大小 区分下述两种计算方法 1 容量为6300KVA及以下的电力变压器 附加损耗占的比重较小 常不超过绕组电阻损耗的10 故可依下式计算PK75 K PKK 75 PK75换算至参考温度的短路损耗 75 时记为PK75 即换算至75 PK 温度 下的短路损耗K 铜或铝的电阻温度系数 铜导线 为235 铝导线为225 2 对容量为8000KVA及以上电力变压器及电炉 整流 自耦变压器等 附加损耗所占比重较大 在温度升高时 绕组导线电阻损耗I2R与电阻温度系数K 成正比 当附加损耗Pa小于参考温度下的电阻损耗的一半时 可看成与K 成反比 故绕组导线电阻损耗和附加损耗应分别换算 由于短路损耗为绕组导线损耗和附加损耗值之和 写成Pk I2R Pa则75 时的损耗为PK75 K I2R Pa K 将Pa Pk I2R 代入 得PK75 Pk I2R K 1 K 高低压绕组电子损耗的计算对于单相变压器和三相变压器分别为单相 I2R I12R1 I22R2三相 I2R I12R1 I22R2 1 5I1 I2 高低压绕组的额定电流R1 R2 高低压绕组的直流电阻 取三相平均值 系指在引出线端测得的相间电阻 即线电阻 阻抗电压的换算将阻抗电压换算至额定电流下的数值 由于阻抗电压包括有功分量Ur 和无功分量Ux 前者与温度有关 随温度增加而增加 后者与温度无关 当Ur 0 15Uk 时 阻抗电压可不进行校正 当Ur 0 15Uk 时 应按照下式进行换算Uk75 Ur 2 K 2 Ux2 Ur PR 10SnUx Uk 2 Ur 2 Ur 温度为 时测得的短路电压有功分量Ux 阻抗电压的无功分量Uk 温度为 时测得的阻抗电压百分数 Pk 温度为 及额定电流时的短路损耗 w Sn 变压器的额定容量 kvA 可得实际采用公式 Uk75 Uk 2 Pk 10Sn 2 K 2 1 15 有载调压装置 15 1分接开关维修周期有载调压变压器大 小修的同时 相应进行分接开关的大 小修 运行中分接开关油室内绝缘油 每6