变压器试验进修教材

变压器试验进修教材第一页，共九十五页，2022年，8月28日1.变压器试验类型

1.1例行试验(出厂试验)每台变压器都要进行的试验。

1.1.1测量绕组直流电阻

1.1.2电压比测量和联结组标号检定

1.1.3短路阻抗和负载损耗测量

1.1.4空载电流和空载损耗测量

1.1.5绕组绝缘电阻和绝缘的介质损耗因数(tanδ)测量

1.1.6绝缘试验

1.1.7有载分接开关试验

1.1.8绝缘油试验第二页，共九十五页，2022年，8月28日1.2型式试验

在一台有代表性的变压器上进行的试验，证明被代表的变

压器也符合规定要求。

1.2.1温升试验；

1.2.2绝缘试验：

1.3特殊试验

1.3.1绝缘试验；

1.3.2绕组对地和绕组间的电容测定；

1.3.3暂态电压传输特性测定；

1.3.4三相变压器领序阻抗测量；

1.3.5短路承受能力试验；

1.3.6声级测定；

1.3.7空载电流谐波测量；

1.3.9风扇和油泵电机吸取功率测量。第三页，共九十五页，2022年，8月28日

1.4.1变压器油的色谱分析；

1.4.2变压器的频率响应分析；

1.4.3油流带电测量；

无线电干扰电压(RIV)

1.4.5绕组变形测试第四页，共九十五页，2022年，8月28日

2直流电阻测量

2.1有关标准

1.GB1094.1—1999《电力变压器第1部分总则》第10.1.1a绕组

电阻测量。

2.GB/T6451—1999《三相油浸式电力变压器技术参数和要求》10

~220kV级变压器。

3.GB/T16274—1996《油浸式电力变压器技术参数和要求500

kV级》

4.GB6450—86《干式电力变压器》第5.2条。

5.GB/T10228—《干式电力变压器技术参数和要求》

6.DL/T573—95《电力变压器检修导则》第条第2项。

第五页，共九十五页，2022年，8月28日2.2测量的目的和要求

绕组直流电阻测量按GB1094.1–1996《电力变压器第一部分总则》的规定属于变压器的例行试验，所以每一台变压器在制造过程中及制造完成后，都要进行直流电阻的测量。

测量直流电阻的目的主要是检查变压器的以下几方面:

(1)绕组导线连接处的焊接或机械连接是否良好，有无焊接或连接不良的现象;

(2)引线与套管、引线与分接开关的连接是否良好;

(3)引线与引线的焊接或机械连接是否良好;

(4)导线的规格，电阻率是否符合要求;

(5)各相绕组的电阻是否平衡;

(6)变压器绕组的温升是根据绕组在温升试验前的冷态电阻和温升试验后断开电源瞬间的热态电阻计算得到的，所以温升试验需测量电阻。第六页，共九十五页，2022年，8月28日

2.2变压器直流电阻测量

2.2.1V–A表法

第七页，共九十五页，2022年，8月28日

2.2.2直流电阻大的情况(电阻R>10Ω)

使用单臂电桥测量

当电桥平衡时，即io=0时，有

rx=r3r2/r1

在测量时，不可避免地要使用引线电缆，这会带来一定的引线误差。

第八页，共九十五页，2022年，8月28日对变压器试验，假定每个接触电阻是100，每根引线长3米，截面积是s，计算得出的误差如图

第九页，共九十五页，2022年，8月28日

2.2.2直流电阻小的情况(电阻R<10Ω)

使用双臂电桥测量

当电桥平衡时，即io=0时，有

第十页，共九十五页，2022年，8月28日

双臂电桥有下列结果，其等式右边第一项和单臂电桥一样，第２项在括弧内各项之和等于领时就等于零。等式右边是误差。第十一页，共九十五页，2022年，8月28日

假定变压器直流电阻测量时，引线长6m，Rx到RN有两个接触点，使用0.05级电桥，桥臂电阻的极限误差是0.0005，计算得出的测量误差如表

双臂电桥测量变压器电阻时连接引线引起的误差（%）

第十二页，共九十五页，2022年，8月28日

3.绝缘电阻和介质损耗因数tanδ

3.1绝缘电阻

绝缘电阻是例行试验，根据变压器容量、电压等级不同，需要测量绝缘电阻、吸

收比、和极化常数。

图

变压器内有绝缘材料、变压器油，都是极性材料，由于变压器的工艺不同，其吸收电流衰减速度不同，可以表现出绝缘电阻高，而吸收比低的情况，此时需要用极化指数来检查变压器绝缘的干燥情况。

第十三页，共九十五页，2022年，8月28日2.4.1直流电阻测量的电流

直流电阻测量时，变压器是在直流励磁下的过程，在铁心内产生磁通

，由于铁心材料的磁导率很高，所以在直流安匝

iN作用下，铁心内的磁通密度B(=B

S)很高，绕组电感L和铁心磁通存在关系

L=N

/i(2-3)由于磁通大，对应绕组有大的电感。第十四页，共九十五页，2022年，8月28日2.4.3直流电阻测量结束时电流的断开在直流电组测量结束，需要断开测量线路。而断开大电感的直流电流，会产产生相当大的电压。这是因为断开电流时，储存在电感中的能量通过向变压器的对地电容充电，可以达到很高的数值，这一点是测量变压器直流电阻时需要注意的，一般直流电阻测量仪配有放电线路，使断开时电压限制在安全范围内。但需要注意不要立即拆除连接线。

2.5直流电阻不平衡率

对于1600kVA及以下的变压器，直流电阻不平衡率相为4%，线为2%；2000kVA及以上的变压器，直流电阻不平衡率相(有中性点引出时)为2%，线(无中性点引出时)为1%。如果由于线材及引线结构等原因而使直流电阻不平衡率超过上述值时，除应在出厂试验记录中记录实测值外，尚应写明引起这一偏差的原因。使用单位应与同温度下的出厂实测值进行比较，其偏差应不大于2%

第十五页，共九十五页，2022年，8月28日例：容量1000kVA，低压额定电压400V变压器，其低压引线布置如图

在线圈材料一样和制造正常条件下，其线电阻的不平衡率为2.69%，已超过了2%。第十六页，共九十五页，2022年，8月28日直流电阻测量注意：1.要使铁心饱和2.断开直流时注意反电势第十七页，共九十五页，2022年，8月28日电压比测量和联结组标号检定3.1标准GB1094.1—1999《电力变压器第1部分总则》第10.3电压比测量和联结组标号检定。2.GB/T6451—1999《三相油浸式电力变压器技术参数和要求》10~220kV级变压器。3.GB/T16274—1996《油浸式电力变压器技术参数和要求500kV级》4.GB6450—86《干式电力变压器》第5.3条。5.GB/T10228—《干式电力变压器技术参数和要求》6.DL/T573—95《电力变压器检修导则》第条。3.2测量目的和要求进行电压比测量和联结组标号检定的目的是为了保证两台及多台变压器的并联运行。因为变压器并联运行的条件有：

1.电压比相同；

2.联结组标号相同；

3.变压器短路电压相差在规定范围内，另一附加条件是变压器容量差别不要大于3倍。第十八页，共九十五页，2022年，8月28日双电压表法

第十九页，共九十五页，2022年，8月28日电桥法第二十页，共九十五页，2022年，8月28日绕组联结组

绕组的Y、D、Z联结及矢量图第二十一页，共九十五页，2022年，8月28日4.短路损耗和短路阻抗的测量4.1标准1.GB1094.1—1999《电力变压器第1部分总则》2.GB/T6451—1999《三相油浸式电力变压器技术参数和要求》。3.GB/T16274—1996《油浸式电力变压器技术参数和要求500kV级》4.GB6450—86《干式电力变压器》。5.GB/T10228—《干式电力变压器技术参数和要求》。6.DL/T573—95《电力变压器检修导则》第条，规定必要时进行变压器的短路特性试验。4.2试验目的短路损耗和短路阻抗是变压器的重要参数。短路阻抗和变压器的运行及继电保护有很密切的关系，短路阻抗影响输电线路的电压和变压器的并联运行；而短路损耗与变压器的能耗及温升有关。4.3标准要求第二十二页，共九十五页，2022年，8月28日变压器短路阻抗的允许偏差

试验方法负载损耗Pk是在变压器的一对绕组中，一侧绕组短路，另一侧绕组施加电压，通过额定电流时测到的损耗。

(1)直流电阻损耗，包括一对绕组损耗加的和；(2)附加损耗：包括以下几部分损耗：第二十三页，共九十五页，2022年，8月28日在工频交流条件下，设单相电源电压是正弦变化的，电压u可表示为

电流

瞬时功率

变压器的损耗功率是P=UIcos

UIcos(2t一

)是以两倍交流频率变化的功率，其平均值为零。第二十四页，共九十五页，2022年，8月28日P=UIcos(

)

=K1

0.0291tan

，%

第二十五页，共九十五页，2022年，8月28日4.4.2.1单相变压器损耗测量的电压表、电流表和瓦特表(V,A,W)线路

图4-2单相变压器损耗测量a)无互感器b)有电压互感器、电流互感器

A—

安培表v—

伏特表w—

功率表

CT—

电流互感器PT—电压互感器TT——

被试变压器ZT——

中间变压器第二十六页，共九十五页，2022年，8月28日4.4.2.2三相变压器损耗测量的电压表、电流表和瓦特表(V,A,W)线路，三瓦特表法三相损耗瞬时值是三相损耗之和

P=Wa+Wb+Wc=UaIacosa+UbIbcosb+UcIccosc

图4-3三相变压器损耗测试三瓦特表法测量接线图

(a)无互感器b)有电压互感器、电流互感器

A一安培表V一伏特表w一功率表

第二十七页，共九十五页，2022年，8月28日三相三瓦特表法测量负载损耗时的相量图

4.4.2.3三相变压器损耗测量的电压表、电流表和瓦特表(V,A,W)线路，二瓦特表法第二十八页，共九十五页，2022年，8月28日两块功率表的瞬时功率是

p=uabia+ubcic

p=(ua-ub)ia+(uc–

ub)ic

ia+ic=

ib

p=(ua-ub)ia+(uc–

ub)ic=uaia+ub

ib+uc

ic

第二十九页，共九十五页，2022年，8月28日三相二瓦特表法的缺点三相二瓦特表法测量三相损耗时，在功率因数角

大于60后瓦特表W1变为负值，实际损耗P是两块瓦特表指示W1和W2之差。图4-7表示在功率因数角

30后，实际损耗P与瓦特表指示W1和W2的关系，而瓦特表指示W1和W2在功率因数角

接近90时，变为大小接近相等，而符号相反，实际损耗P的测量，变为两个大数相减，结果误差很大。所以在负载试验cos低时，不能使用这种线路，第三十页，共九十五页，2022年，8月28日我国标准对损耗测量的偏差没有规定，但有的国家标准规定了损耗测量的准确度为

3%，显然三相二瓦特表法测量三相损耗是不能满足这一要求。因此，测量三相变压器的损耗应尽可能不使用三相二瓦特表法，而使用三相三瓦特表法。数字变压器损耗测量线路

系统的特点是使用电容分压器测量电压，使用零磁通或双级电流互感器测量电流，使用数字功率表，因而可在功率因数很低时达到较高的准确度。标准损耗测量系统在不同功率因数cos下的功率测量误差

第三十一页，共九十五页，2022年，8月28日预计变压器负载损耗测量时可能将会遇到的cos

值如图4-9中以粗实线表示。

第三十二页，共九十五页，2022年，8月28日短路阻抗(一对绕组的)：按标准短路阻抗是在额定频率和参考温度下，一对绕组中某一绕组端子之间的等效串联阻抗Z=R十jX()。确定此值时，另一绕组的端子短路，而其他绕组(如果有)开路。在实际工作中常使用短路阻抗的相对值，即%值。４.6短路试验的容量大型变压器短路试验时，所需的试验电源容量较大，以360MVA/220kV双线圈变压器为例，设短路阻抗为15%(17.5%)=16.12%。施加到额定电流所需的电压是

2200.1612=35.46kV；容量是3600000.1612=58030kVA。即使按标准允许的范围，施加1/2额定电流，电压是35.46/2=17.73kV；容量是58030/4=14510kVA。第三十三页，共九十五页，2022年，8月28日短路试验线路原理图4.7短路试验结果的计算按标准负载损耗和短路阻抗均规定是75C的，因此在环境温度下的测量结果要换算到75C。4.7.175C的短路阻抗温度tC下的短路阻抗的有功分量

urt=

第三十四页，共九十五页，2022年，8月28日ur75=Kurt

短路阻抗的无功分量不随温度改变，无功分量ux可由下式计算

==4.7.2负载损耗折算到75

CPkt=

I2R+PFt

直流电阻损耗

I2R75

=K

I2Rt

第三十五页，共九十五页，2022年，8月28日附加损耗校正到参考温度PF75=PFt/K

4.7.2.3负载损耗校正到参考温度4.9负载损耗测量时注意：大容量变压器负载损耗测量时cos

低，准确测量损耗难度较大；大容量变压器负载损耗测量时所需试验电源容量大；建议使用三瓦特表法测量短路损耗；短路损耗测量时，注意准确测量温度。第三十六页，共九十五页，2022年，8月28日短路试验注意：Cosf低试验电源容量大温度第三十七页，共九十五页，2022年，8月28日5.变压器空载损耗和空载电流测量5.1标准5.2试验目的空载损耗和空载电流是变压器的重要参数。空载损耗与变压器的能耗及温升有关，空载电流中的谐波和变压器的运行及继电保护有很密切的关系。空载损耗的允许偏差+15%空载电流的允许偏差是+30%

5.3试验线路空载损耗和空载电流的试验线路基本同短路损耗和短路阻抗的试验线路,但测量空载损耗和空载电流是以平均值电压表为准,所以在线路图4-1、4-2、4-3和图4-5中和电压表并联有平均值电压表．

第三十八页，共九十五页，2022年，8月28日三相变压器的铁心三相是不对称的，励磁绕组Y接5.4.2.1空载电流第三十九页，共九十五页，2022年，8月28日励磁绕组D接5.4.2.2空载损耗5.4.2.3空载特性的试验1）空载试验时，施加电压开始应尽可能小，防止变压器的励磁涌流，２）逐渐升高电压到110%额定电压，然后降低电压到最低电压，重复1~2次，3）空载试验电压的波形

第四十页，共九十五页，2022年，8月28日空载电流的波形是非正弦的。发电机组中引起非正弦的电枢反应

非正弦的空载电流还在试验线路中所有设备中引起非正弦的电压降

试验电压应以平均值电压表读数为准

，平均值电压表的读数记为U

方均根值电压表读数记为U

设测得的空载损耗为Pm，则校正后的空载损耗P0为：

P0=Pm（1+d）

d=（U

一U)/U

如果读数U与U之差大于3%，应按协议确认试验的有效性。第四十一页，共九十五页，2022年，8月28日6.绝缘特性测量6.1绝缘电阻、吸收比和极化指数图6-1变压器绝缘的等值线路

图6-2在变压器施加直流后的电流第四十二页，共九十五页，2022年，8月28日变压器绝缘电阻的吸收比和极化指数绝缘电阻规定测量60秒时的电阻值。吸收比规定为60秒时的电阻值和15秒时的电阻值之比，极化指数是10min绝缘电阻和1min绝缘电阻之比变压器的绝缘电阻和温度关系R2=Rl

el.5(t1

t2)/10

R1、R2分别为温度t1

，t2时的绝缘电阻值．6.1.3绝缘电阻测量第四十三页，共九十五页，2022年，8月28日对试品施加一次直流电压以后，必须将电极短路接地10min以上，将剩余电荷尽量放完，然后再进行下一组合的试验。否则，残存的电荷将对测量结果产生影响，并可能危及人身安全。6.2介质损耗因数(tan

)测量油浸变压器使用油纸绝缘，在交流电压作用下，其中发生极化损耗和电导损耗，6.2.2.1电桥法测量变压器西林电桥第四十四页，共九十五页，2022年，8月28日图6-4西林电讶基本原理图

a)正接法b)反接法

Cx被试变压器，CN标准电容，R3,R4,C4电桥桥体中元件，G指零仪表由于变压器产品在测量tanδ时，其油箱对地绝缘有一定困难，所以反接法应用广泛。国产的QSl电桥tanδ测量：范围0.5%~60%

误差：当电容量为l00pF~0.4F时tanδ值自0.5%~3%，绝对误差应不大于士0.3%；

tanδ自3%~60%时，相对误差应不大于测定正切值的士10%第四十五页，共九十五页，2022年，8月28日新型tanδ测量仪器测量范围(l2kV)

电容12pF~44nFtanδ10-4~2.000(200%)准确度：电容

0.05%1个数字

tanδ1%110-4第四十六页，共九十五页，2022年，8月28日6..2.3tanδ

电压关系图6-7tanδ

电压特性的典型曲线

6..2.4tanδ

温度关系tan2

=tan

le

1.3

(t2

t1)/10

tan

l

、tan2

分别为温度t1

，t2时的tanδ值第四十七页，共九十五页，2022年，8月28日6.4套管的介质损耗因数tan变压器的tan

测量值和测量时的温度有关，但大量数据表明，套管的tan

值和温度的关系不是很明显的，图6-8表示套管tan

值和温度的关系图中自下而上的4条曲线分别表示绝缘中的含水量为0.1~0.3%、0.4~0.5%、1%、和4%。第四十八页，共九十五页，2022年，8月28日7.外施耐压(工频)试验7.1标准7.2试验目的外施耐压试验的目的是考核绕组对地和绕组之间的主绝缘强度。外施耐压试验不考核绕组的纵绝缘强度。7.3试验要求7.4试验线路及设备图7-1外施耐压试验接线原理图

1

电源2

试验变压器3

被试品4

保护系统5、6

测试系统第四十九页，共九十五页，2022年，8月28日7.4.2.1试验变压器被试变压器在试验线路中相当于一个电容，也就是试验变压器所带负载是容性的。x1和r1为试验变压器低压绕组的电抗与电阻，x2和r2为折算到低压的高压绕组的电抗与电阻，xm和rm为励磁阻抗的电抗与电阻，U1为低压侧电压，I0为空载电流，I1为低压绕组电流，I2为折算到低压侧的高压绕组电流，E1为低压绕组感应电动势，E2为折算到低压侧的高压绕组感应电动势，U2为折算到低压侧的高压绕组端电压，Cx为被试变压器的等值电容图7-3外施耐压试验时试验变压器及被试变压器的等值电路图第五十页，共九十五页，2022年，8月28日图7-4试验变压器的矢量图式中U

——

电压变化%值；

I1——

试验变压器低压侧电流(A)；

IN——试验变压器低压侧额定电流(A)；

e

r——

试验变压器短路阻抗有功分量(%)；

ex——试验变压器短路阻抗无功分量(%)。

cos

l——

电压U1和电流I1的功率因数

第五十一页，共九十五页，2022年，8月28日例：试品为一台SFP一360000/220变压器，试验目的为考核高压中性点耐压水平，试验电压值为200kV。试验变压器选用YDJ500/500，其高压额定电压为500kV，高压额定电流为lA，低压额定电压6kV，阻抗电压eK=8%。已知中性点对地的电容量为50000pF。设ex=7%，则e

r=3。87%。

cos=0.05,sin=0.999；

试验变压器电容电流Ic=UC=2000003145000010-12=3.14A。即电压变化(容升)为0.2107500=105.4kV

2）试验变压器容量及短路阻抗的选择

(1)容量：

(2)短路阻抗

3）试验变压器输出波形第五十二页，共九十五页，2022年，8月28日7.4.2.2试验电源1）同步发电机组2）调压器7.4.3工频耐压试验时的保护装置7.4.3.1球隙和它的保护电阻7.4.3.2试验变压器的保护电阻7.4.3.3试验变压器低压侧保护7.4.4工频耐压试验中的电压测量装置7.4.4.1利用试验变压器的特性进行测量7.4.4.2球隙7.4.4.3静电电压表7.4.4.4高压分压器第五十三页，共九十五页，2022年，8月28日被测电压和低压臂上的电压之比称为分压比图7-5电容分压器原理图

式中U1——被测电压；

U2——低压臂上的电压；

Z1——高压臂阻抗；Z2——低压臂阻抗

一般情况下分压器测量电压的幅值误差应为士1%。峰值电压表基本上是利用电容电流整流第五十四页，共九十五页，2022年，8月28日7.5变压器工频耐压试验7.5.1试验接线7.5.1.1正确接线图7-7高压绕组短路、低压绕组短路接地的外施耐压试验接线图7.5.1.2不正确接线第五十五页，共九十五页，2022年，8月28日图7-11非被试绕组悬浮时的电容等值线路

H高压绕组，

L低压绕组，

C1、C2高、低压绕组对地电容

C12高、低压绕组之间电容7．7外施耐压试验结果的判断GB1094.3一2003第10条规定“如果末发现内部绝缘击穿或局部损伤，则试验合格第五十六页，共九十五页，2022年，8月28日8.感应耐压和局部放电试验分为短时交流感应耐压试验(ACSD试验)和长时交流感应耐压试验(ACLD试验)。第五十七页，共九十五页，2022年，8月28日表8-2ACSD及ACLD试验带PD测量时的U1和U2值及PD量的限值第五十八页，共九十五页，2022年，8月28日8.2.2高压绕组为全绝缘的变压器短时感应耐压试验(ACSD)8.2.2.1Um72.5kV和Um=72.5kV且额定容量小于10000kVA的变压器通常在变压器不带分接绕组两端之间的试验电压应尽可能接近额定电压的2倍.在本试验中一般不进行局部放电测量。8.2.2.2Um=72.5kV且额定容量为10000kVA及以上和Um72.5kV的变压器所有这些变压器均应进行局部放电测量。A=5min；B=5min；C=试验时间；D5min；E=5min图8-1局部放电测量的时间顺序第五十九页，共九十五页，2022年，8月28日局部放电测量电压U2应为

相对地：1.3Um/相间：1.3Um背景噪声水平应不大于100pC在U2下的第二个5min期间，所有测量端子上的"视在电荷量“的连续水平不超过300pC高压绕组为分级绝缘的变压器短时感应耐压试验(ACSD)

对于三相变压器，要求两种试验，即：

a)带有局部放电测量的相对地试验，相对地的额定耐受电压按GB1094.3；

b)带有局部放电测量的中性点接地的相间试验，相间额定耐受电压按GB1094.3。第六十页，共九十五页，2022年，8月28日三相变压器试验顺序包括三次逐相施加单相试验电压，每次的绕组接地点是不同的。为评估局部放电特性，在相间试验时，应在U2=1.3Um下进行测量。对于单相试验，在U2=1.5U

m/，所有测量端子上的

“视在电荷量”的连续水平在第二个5min期间不超过500pC，或者，对于相间试验，在U2=1.3Um下不超过300pC，或可能要求在1.2Um时有一个相当低的视在电荷量的协商值。

8.2.4高压绕组为分级绝缘(或)全绝缘的变压器长时感应耐压试验(ACLD)第六十一页，共九十五页，2022年，8月28日一台三相变压器，既可以按图8-3用单相连接方式逐相地将电压加在线路端子上进行试验，也可以采用对称三相连接方式进行试验。图8-3星形或三角形联结三相变压器的逐相试验

被试绕组的中性点端子(如果有)应接地。对于其他的独立绕组如为星形联结，应将其中性点端子接地；如果为三角形联结应将其一个端子接地，或通过电源的中性点接地。除非另有规定，带分接的绕组应连接到主分接。第六十二页，共九十五页，2022年，8月28日电压应为：

——

在不大于U2/3的电压下接通电源；——

上升到1.lUm/，保持5min——

上升到U2，保持5min；

——

上升到U1，，其持续试验时间按规定；——

试验后立刻不间断地降低到U2，，并至少保持60min(对于Um300kV)

测量局部放电——

降低到1.lUm/，保持5min；

——

当电压降低到U2/3以下时，方可切断电源。第六十三页，共九十五页，2022年，8月28日如果满足下列要求，则试验合格：

——

试验电压不产生突然下降；

——

在U2下的长时试验期间，局部放电量的连续水平不大于500pC；

——

在U2下，局部放电不呈现持续增加的趋势，偶然出现的较高幅值脉冲可以不计入；——

在1.1Um/下，视在电荷量的连续水平不大于100pC。只要不产生击穿并且不出现长时间的特别高的局部放电，则试验是非破坏性的。当局部放电不能满足验收判断准则时，用户不应简单地断然拒绝验收，而应与制造厂就下一步的研究工作进行协商。第六十四页，共九十五页，2022年，8月28日8.3局部放电的现象局部放电是变压器内部绝缘系统中部分绝缘击穿，绝缘系统的贯穿性击穿。图8-4中将变压器的绝缘系统(包括绕组对地、绕组之间、绕组对铁心等)分为三个并联的绝缘，其中两个C3

表示完好的绝缘，第3个是两个C2

和C1串联组成，C1因为绝缘强度不够，在一定电场强度下，发生击穿。图8-4局部放电模型

a)绝缘内部气隙放电模型b)放电等效电路第六十五页，共九十五页，2022年，8月28日当外施电压逐渐上升，达到C1发生击穿时，即为局部放电起始电压，以有效值Ui表示当外施电压逐渐降低到C1恢复绝缘时，外施电压的最高值即为局部放电熄灭电压，以有效值Ue表示。8.3.1实际放电量和视在放电量放电过程中在介质内部移动的电荷量称为实际放电量，以qi表示。在施加电压的介质两端出现的脉动电荷称为视在放电量，以qa表示。前者在变压器内部无法测量，后者可以从变压器的出线套管测量。设气泡放电时，第六十六页，共九十五页，2022年，8月28日由于气泡一般较小，即C1

C2，所以视在放电量际放电量qa可能比实际放电量qi小得多。8.3.2放电重复率8.3.3放电能量8.3.4平均放电电流和放电功率8.4局部放电测量方法局部放电测量方法分为电测法和非电测法两大类。电测法应用较多的是脉冲电流法(ERA法)和无线电干扰电压法(RIV法)。非电测法主要有声测法、光测法、红外摄像法和色谱分析法等。8.4.1脉冲电流法(ERA法)测试原理第六十七页，共九十五页，2022年，8月28日脉冲电流法的测试原理图如图8-5所示。当试品Cx产生一次局部放电时，在其两端就会产生一个瞬时的电压变化u，此时在被试品Cx、耦合电容Ck和检测阻抗Zd组成的回路中产生一脉冲电流i。脉冲电流i流经检测阻抗Zd，在其两端产生一脉冲电压，将此脉冲电压进行采集、放大和显示等处理，就可测定局部放电的一些基本量，尤其是视在放电量。图8-5ERA法基本测试回路第六十八页，共九十五页，2022年，8月28日脉冲电流法主要利用局部放电频谱中的较低频部分，一般为数kHz至数百kHz可在被试品两端注入已知电荷量的脉冲信号进行校准定量，测出视在放电量。此脉冲电流法在世界范围内得到了最广泛的应用，已成为局部放电测试中最基本的方法。8.4.2脉冲电流法测试回路脉冲电流法按其试验接线方法的不同分为直接法和平衡法两大类。直接法又分为串联法(检测阻抗Zd与试品Cx串联)和并联法第六十九页，共九十五页，2022年，8月28日图8-13脉冲电流法测试回路a)串联法b)并联法c)平衡法8.4.3脉冲电流法(ERA法)和无线电干扰电压法(RIV法)的主要区别(2)仪器主体为无线电干扰场强仪，实质上是一种窄频带调谐选频式仪器，无线电干扰电压法与脉冲电流法主要不同之处为：(1)检测阻抗一般为150

左右的电阻。第七十页，共九十五页，2022年，8月28日具有规定的窄带带宽

f及可调节的中心频率f0(通常频带从4.25~9.35kHz，f0为lMHz)8.5变压器局部放电的特点油浸式变压器绝缘结构主要由油、纸、纸板和其他一些固体绝缘材料组成。由于这些绝缘材料的性质不同，加上设计或制造上的原因以及绝缘内部存在气泡及杂质等因素，造成了绝缘结构中电场分布不均匀，甚至在局部区域电场过于集中，如在某些油隙、油角、空气隙、有悬浮电位的金属体、金属尖角和固体绝缘表面等处，极易产生局部放电。8.5.1变压器中产生局部放电的几神典型结构及因素第七十一页，共九十五页，2022年，8月28日8.5.1.1引线变压器绝缘结构中，引线的布置是很多的，引线与引线之间的电场分布是极不均匀的。8.5.1.2端部绝缘结构超高压电力变压器端部绝缘结构中，通常在绕组端部放置静电环，一方面改善绕组冲击电压分布，另一方面作为屏蔽均匀端部电场。但静电环与端圈间形成的楔形油隙

图8-14端部绝缘结构第七十二页，共九十五页，2022年，8月28日8.5.1.3突出的金属电极8.5.1.4杂质在变压器绝缘结构中，与纸、纸板相比，油的介电常数最低，使得复合绝缘结构中油所承受的场强较高。图8-15所示为半径R的球形杂质在均匀电场中引起的电场畸变情况。图8-15球形杂质对均匀电场的影响

a)

2

1b)

2

1第七十三页，共九十五页，2022年，8月28日当

2

1时，E2

E1，即杂质球内的场强大于油中场强，如图8-15a所示，当

2

1时，E2

E1，即杂质球内的场强小于油中场强，如图8-15b所示。当杂质介电常数大于油的介电常数时，即

2

1，电场畸变会使油中场强增大。油中最大电场强度

油中含有悬浮状水珠时，E1max=2.84E1；第七十四页，共九十五页，2022年，8月28日

8.5.2典型放电源第七十五页，共九十五页，2022年，8月28日第七十六页，共九十五页，2022年，8月28日9.油中溶解气体分析9.2.1油中溶解气体分析的特征气体对判断充油电气设备内部故障有价值的气体：氢气(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总烃烃类气体含量的总和，即甲烷、乙烷、乙烯和乙炔含量的总合。9.3产气原理9.3.1绝缘油的分解绝缘油是由许多不同分子量的碳氢化合物分子组成的混合物，由于电或热故障的结果可以使某些C-H键和C-C键断裂，伴随生成少量活泼的氢原子和不稳定的碳氢化合物第七十七页，共九十五页，2022年，8月28日乙烯是在大约为500C(高于甲烷和乙烷的生成温度)下生成的乙炔的生成一般在800C~1200C的温度，9.3.2固体绝缘材料的分解纸、层压纸板或木块等固体绝缘材料分子内含有大量的无水右旋糖环和弱的C一O键及葡萄糖贰键，它们的热稳定性比油中的碳氢键要弱，聚合物裂解的有效温度高于105C，完全裂解和碳化高于300C，在生成水的同时生成大量的CO和CO2以及少量烃类气体和呋喃化合物，同时油被氧化。第七十八页，共九十五页，2022年，8月28日

表9-2不同故障类型产生的气体第七十九页，共九十五页，2022年，8月28日9.5故障识别9.5.2新设备表9-4对出厂和投运前的设备气体含量的要求L/L

9.5.3运行中设备油中溶解气体的注意值第八十页，共九十五页，2022年，8月28日表9-5变压器、电抗器和套管油申溶解气体含量的注意值L/L

第八十一页，共九十五页，2022年，8月28日9.5.3.2设备中气体增长率注意值仅仅根据分析结果的绝对值是很难对故障的严重性做出正确判断的。必须考虑故障的发展趋势，也就是故障点的产气速率。绝对产气速率：即每运行日产生某种气体的平均值，按下式计算：

式中：

a——绝对产气速率，mL/d；

Ci2一一第二次取样测得油中某气体浓度，L/L；

Ci1一一第一次取样测得油中某气体浓度，L/L；t——

二次取样时间间隔中的实际运行时间(日)，d；

G一一设备总油量，t；

——油的密度，t/m3。第八十二页，共九十五页，2022年，8月28日表9-7变压器和电抗器的绝对产气速率的注意值mL/d

相对产气速率：式中：

r——

相对产气速率，%/月；

Ci2——第二次取样测得油中某气体浓度，L/L；

Ci1——第一次取样测得油中某气体浓度，L/L；t——

二次取样时间间隔中的实际运行时间，月。第八十三页，共九十五页，2022年，8月28日9.6故障类型判断9.6.1特征气体法表9-8编码规则

表9-9障类型判断方法

第八十四页，共九十五页，2022年，8月28日表9-10溶解气体分析解释表

第八十五页，共九十五页，2022年，8月28日9.6.3对一氧化碳和二氧化碳的判断

当故障涉及到固体绝缘时，会引起CO和CO2的明显增长。根据现有的统计资料;固体绝缘的正常老化过程与故障情况下的劣化分解，表现在油中CO和CO2含量上，一般没有严格的界限，规律也不明显当怀疑设备固体绝缘材料老化时，一般CO2/CO7。当怀疑故障涉及到固体绝缘材料时(高于200C)，可能CO2/CO3

当怀疑纸或纸板过度