电力变压器试验

电力变压器试验第1页，共39页，2023年，2月20日，星期一一、绝缘电阻与吸收比（极化指数）测定■试验目的：测定绝缘电阻和吸收比可以灵敏地发现变压器绝缘的整体或局部受潮；检查各部件表面的脏污及局部缺陷；检查有无短路、接地及瓷件破裂等缺陷。■测量方法：1、额定电压1000V以下的绕组，用1000V兆欧表；额定电压1000V以上的绕组，用2500V兆欧表，量程要求一般不低于10000MΩ；对于220KV及以上的变压器，应使用2500V或5000V兆欧表，其容量一般要求输出电流不小于3mA。2、试验时，将被试绕组各相引出端短路后接至兆欧表的高压输出端，非被试绕组应短路后可靠接地。3、变压器绝缘电阻测试部位及顺序如下表：第2页，共39页，2023年，2月20日，星期一■变压器绝缘试验顺序表变压器类型测量部位双绕组变压器三绕组变压器被测绕组应接地部位被测绕组应接地部位1低压外壳及高压低压中压、高压及外壳2高压外壳及低压中压低压、高压及外壳3

高压地压、中压及外壳4低压及高压外壳中压及高压低压及外壳5

低压、中压及高压外壳第3页，共39页，2023年，2月20日，星期一■绝缘电阻试验标准及要求交接试验执行GB50150——1991规定：1、绝缘电阻值不应低于产品出厂试验值的70%；2、比较时绝缘电阻值应换算至同一温度换算系数：A=1.5K/10（式中K系温度差，℃）当实测温度在20℃以上时：R20=ARt

当实测温度在20℃以上时：R20=Rt/A

式中：R20——校正到20℃时的绝缘电阻值，MΩ；

Rt——实测温度下的绝缘电阻值，MΩ；3、变压器电压等级为35KV及以上，且容量在4000KVA及以上时，应测量

吸收比——K=R60S/R15S，即测量到60秒与15秒时兆欧表显示的绝缘电阻读数的比值；4、当变压器电压等级为220KV及以上，且容量在120MVA及以上时，应测量

极化指数——δ=R10min/R1min，是兆欧表测量到10分钟与1分钟时兆欧表显示的绝缘电阻读数的比值；吸收比和极化指数不用进行温度的换算。规程规定：一般情况下，与初始值（产品出厂试验值）或上次测试值相比应无明显变化，没有初始值参考时，吸收比在常温（10~40℃）下应不小于1.3，极化指数应不小于1.5。第4页，共39页，2023年，2月20日，星期一检修试验执行Q/CSG10007——2004《电力设备预防性试验规程》：1、绝缘电阻值换算至同一温度下，与上次测试结果相比应无明显变化，一般不应低于上次值的70%；不同温度下绝缘电阻值换算式：

R2=R1×1.5（t1－t2)/10

式中R1、R2——分别为温度t1、t2时测得的绝缘电阻值；（注：温度对绝缘电阻的影响很大，温度每下降10℃

，绝缘电阻值将增加100%~200%）。2、35KV及以上的变压器应测量吸收比，吸收比在常温下应不低于1.3，若吸收比偏低时，还应测极化指数，极化指数应不低于1.5。3、当所测绝缘电阻值大于10000MΩ时，吸收比不低于1.1或极化指数不低于1.3即视为合格。第5页，共39页，2023年，2月20日，星期一■绝缘电阻试验注意事项试验前应将同一侧各相绕组短路，并与中性点引出端连在一起可靠接地，否则会对测量结果有影响；刚退出运行的变压器，应等30min后，使绕组与油温接近时再测量，以顶层油温作为绕组温度，各次测量时的温度应尽量接近，并尽量在温度低于50℃时进行测量；封闭式电缆出线或GIS（国际上称为“气体绝缘金属封闭开关设备”）出线的变压器、电缆、GIS侧绕组可以在中性点直接测量；新注油或换油的变压器应待油静置5~6h气泡全部逸出后再进行测量。测试吸收比和极化指数，当读取15s或1min兆欧表实测值时，测试应连续一次性完成，读取数值中途不应间断测量。第6页，共39页，2023年，2月20日，星期一■试验结果分析判断

绝缘电阻试验虽然能有效反映变压器绝缘的某些状况，但由于受各种因素影响较大，测得的结果具有很大的分散性，因此没有绝对的判断标准依据。比较分析法

1、同类型设备相互比较；

2、同一设备历次试验结果进行比较；

3、大修前后的试验结果相互比较；

4、安装交接试验结果换算至同一温度下不应低于初始值的70%，大修后的测试结果换算至同一温度下不应低于上次测试值的70%。延长测试时间即进行吸收比和极化指数的测量。常规参考法（见附表）第7页，共39页，2023年，2月20日，星期一■当缺乏原始数据时，油侵电力变压器绝缘电阻允许值参考表（单位：MΩ）高压绕组电压等级温度（℃）10203040506070803—10KV4503002001309060402520—35KV600400270180120805035注：1、同一变压器中压与低压绕组的绝缘电阻标准与高压绕组相同；

2、高压绕组的额定电压为13.8KV和15.7KV的，按3—10KV级标准，额定电压为18KV、44KV的，按20—35KV级标准。第8页，共39页，2023年，2月20日，星期一■油侵电力变压器绝缘电阻的温度换算系数A值温度差K51015202530354045505560换算系数A1.21.51.82.32.83.44.15.16.27.59.211.2注：表中K值为实际温度减去20℃的绝对值，在测量绝缘电阻时应以绝缘油顶层温度为准。例如：在27℃测得变压器的绝缘电阻值为100MΩ，换算到20

℃时的绝缘电阻值应为？解：温度差K=t2-t1=27-20=7℃,查上表得：

A=1.2+（1.5-1.2）/5×2=1.32,

换算到20℃时的绝缘电阻值为：

R20=Rt1×A=100×1.32=132（MΩ）。第9页，共39页，2023年，2月20日，星期一■兆欧表的使用方法及注意事项将兆欧表水平放置，首先检查其是否工作正常，开启电源开关“ON”，按下高压启停键，使L和E两接线桩瞬时碰触，指针应迅速指零。注意L和E碰触时间不得过长，否则有可能损坏兆欧表；检查被测试品或电路，确认已全部切断电源，注意绝对不允许被试品或电路带电时进行测量；测量前，应对设备和线路先行放电，以免设备或线路的电容放电危及人身安全和损坏仪表，同时还可以减少测量误差；正确接线：兆欧表有三个接线桩，“E”(接地)、“L”(线路)和“G”(保护环或叫屏蔽端子，作用是消除仪表表面“L”与“E”接线桩间的漏电和被试品表面漏电的影响）。测量电气设备对地绝缘电阻时，“L”

接设备的待测部位，“E”

端接设备外壳；测电气设备内部绕组之间的绝缘电阻时，将“L”和“E”分别接两绕组的接线端；测量电缆的绝缘电阻时，为消除因表面漏电产生的误差，“L”接线芯，“E”接外壳，“G”接线芯与外壳之间的绝缘层；

“L”、“E”、“G”与被测物的连接线必须用单根线，绝缘良好，不得绞合，表面不得与被测物体接触；选择所需电压等级，按下高压启停键，高压指示灯亮，LCD显示的数值即为被测的绝缘电阻值；测量完毕，应对设备充分放电，否则容易引起触电事故；禁止在雷电时或附近有高压导体的设备上测量绝缘电阻。只有在设备不带电又不可能受其他电源感应而带电的情况下才可测量。在电源开关键“ON”未关闭前，切勿用手去触及设备的测量部分或兆欧表接线桩，拆线时也不可直接去触及引线的裸露部分。第10页，共39页，2023年，2月20日，星期一■关于绝缘电阻测试的几个问题为什么测绝缘电阻有时还要求测吸收比，极化指数，有什么意义？

因为试品某一时刻的绝缘电阻值是不能全面反映其绝缘性能优劣的，一方面，同样性能的绝缘材料，体积大时呈现的绝缘电阻小，体积小时呈现的绝缘电阻大。另一方面，绝缘材料在加上高压后均存在对电荷的吸收和极化过程。所以，电力系统要求在主变压器、电缆、电机等许多场合的绝缘测试中应测量吸收比和极化指数，这样才能充分判定试品绝缘状况的优劣。哪些因素会造成绝缘电阻测量数据不准确，为什么？

1、电池电压不足。欠压或电压过低，会造成仪表工作失常，所以测试数据是不准确的。

2、接线不正确。即“L”、“E”、“G”三端接线接错，或将“L”、“G“和“E”、“G”连线接在被测试品两端。

3、”G”（屏蔽端）连线未接。未有效排除试品由于受潮污染等因素造成的电流泄漏引起的误差，致使测试不准确。

4、干扰过大。主要是受环境磁场干扰过大，造成仪表读数跳动或指针晃动，导致读数不准确。

5、人为读数错误。由于人的视角误差或标度尺误差造成示值不准确。

6、仪表误差。仪表本身准确度过低，误差过大，需要重新校对。

第11页，共39页，2023年，2月20日，星期一为什么电子式兆欧表只用几节电池供电便能产生较高的直流高压?

这是根据直流变换原理，经过升压电路处理使较低的供电电压提升到较高的输出直流电压，产生的高压虽然较高但输出功率较小。（如电警棍几节电池能产生几万伏的高压）能不能用兆欧表直接测带电的被测试品，结果有什么影响，为什么？

为了人身安全和正常测试，原则上是不允许测量带电的被测试品，若要测量带电被测试品，不会对仪表造成损坏（短时间内），但测试结果是不准确的，因为带电后，被测试品便与其它试品连结在一起，所以得出的结果不能真实的反映实际数据，而是与其它试品一起的并联或串联阻值。在测试高压高阻的试品时，为什么要求仪表的“G”端应接在设备的外壳上？

答：当被测试品两端被加上较高的额定电压且绝缘阻值较高时，被测试品表面受潮湿和污染引起的泄漏较大，示值误差就大，而仪表“G”端是将被测试品表面泄漏的电流旁路了，使泄漏电流不经过仪表的测试回路，从而消除了泄漏电流引起的误差。■关于绝缘电阻测试的几个问题第12页，共39页，2023年，2月20日，星期一二、绕组直流电阻的测量■试验目的：能有效发现变压器线圈选材、焊接质量、引线与套管连接部位松动、电压分接是否良好，并联支路连接是否正确，有无层间短路、缺股或内部断线等制造缺陷。同时，它也是变压器短路特性试验的重要数据。■测量方法：1、测量直流电阻的方法在现场用得最多的是电桥法；2、测量时最好能在绕组的引出线根部分别对每一相绕组的直流电阻进行测量；3、测量时非被测绕组要求应短路接地以减少测试误差。4、对于无中性点引出线的三相变压器，测出线电阻后应按下式进行进行换算：第13页，共39页，2023年，2月20日，星期一绕组Y形接线时，各相直流电阻为：

rA＝(RAB＋RCA－RBC)÷2rB＝(RAB＋RBC－RCA)÷2rC＝(RBC＋RCA－RAB)÷2

理想状态（当三相电阻平衡时），则有r相=1/2R线；绕组△形接线时各相直流电阻为：

rA＝(RAB－RP)－RAB×RBC÷(RAB－RP)rB＝(RBC－RP)－RAB×RCA÷(RBC－RP)rC＝(RCA－RP)－RAB×RBC÷(RCA－RP)

式中RP＝(RAB＋RBC＋RCA)

÷2rA、rB、rC——每相绕组相直流电阻，Ω；

RAB、RBC、RCA——每两相间的线直流电阻，Ω；理想状态下，则有r相=1.5R线。第14页，共39页，2023年，2月20日，星期一■直流电阻相关计算公式温度不同时测量的数据应按下式换算至同一温度

R2

＝R1(T＋t2)÷(T＋t1)（Ω

）换算至75℃时（通常都换算至75℃

）：

R75

＝Rt(T＋75)÷(T＋t)（Ω

）式中：R1、R2

——分别为温度在t1、t2下的绝缘电阻值，Ω；

t1——可取为交接试验时的变压器绕组温度，℃；

t2——实际测量时的温度，一般取75℃；

T——为电阻温度常数，铜导线取235，铝导线取225；相间或线间直流电阻的计算公式：

δ%＝（Rmax－Rmin）÷Rav×100%式中：δ%——相间或线间直流电阻差别的百分数；

Rmax——最大的相或线电阻，Ω

；

Rmin——最小的相或线电阻，Ω

；

Rav——三相或三线电阻的平均值，Ω

；三相电阻的平均值为Rav相＝（rAO＋rBO＋rCO）÷3（Ω

）三线电阻的平均值为Rav线＝（rAB＋rBC＋rCA）÷3（Ω

）第15页，共39页，2023年，2月20日，星期一■直流电阻判断标准：1600KVA以上的变压器，各相绕组电阻值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%；1600KVA及以下的变压器，各相绕组的直流电阻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%；与初始值比较，不应有明显差别；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变化不应大于2%；第16页，共39页，2023年，2月20日，星期一■三相直流电阻平衡率超过标准可能的原因分析：分接头接触不良。一般地表现为1~2个分接头电阻大，而且三相之间不平衡。主要是分接头脏污、电镀层脱落、弹簧压力不足等，分接头固定时因箱盖受力不均也能导致接触不良；焊接不良。由于引线和绕组焊接不良造成电阻偏大，或者多股并绕组由于其中的1~2股没焊接上造成电阻偏大；三角形接线一相断线。此时测出的三相电阻都将比正常值大得多，没断线的两相比正常值大1.5倍，而断线相比正常值大3倍；变压器套管的导电杆与引线接触不良；制造缺陷。如三相绕组使用的导线规格、型号有差异，或绕组在绕制、运输等过程中收到过外力的挤压等。第17页，共39页，2023年，2月20日，星期一■直流电阻测量注意事项变压器交接与大修时应在各侧绕组所有分接头位置上进行测试，预防性试验可以在当前运行所使用的分接位置进行测试；测量时要求绕组温度与周围环境温度相差不超过3℃，并且以顶层油温作为绕组温度；由于绕组电感较大，需等电流稳定后再读取数据，以免损坏仪表，测试完毕后应特别注意充分放电，以防止反电势危及人身安全；试验所用表计准确度应不低于0.5级，测试引线力求短、粗，并应在相同位置接触牢固，否则将影响测试结果。第18页，共39页，2023年，2月20日，星期一■电桥简介QJ23单臂电桥第19页，共39页，2023年，2月20日，星期一直流单臂电桥又称惠斯登电桥，由被测电阻RX和三个已知标准电阻R2、R3、R4连成一个封闭电路，a、b、c、d称为电桥的四个顶点，ac、cb、ad、bd组成四个桥臂。在顶点a、b之间接入一个直流电源，另外两个顶点c、d之间接入一个检流计。当接通电源之后，调节已知电阻R2、R3、R4使c、d两个顶点之间等电位，即Iδ＝0，电桥平衡，则RXR4＝R2R3

→RX＝R2R3/R4。通常把R2/R3叫做比率臂，R4叫做比较臂，为便于读数，在制造时，使R2/R3的值为十进制倍数的比率，从10-3到103共7个档位，比较臂分别由9个1Ω到9个1000Ω电阻箱串联而成，所以QJ23型单臂电桥的测试范围为0~9999Ω。供电电源分内、外接两种方式，为了便携一般采用内附三节Ⅰ号电池的方式。■QJ23单臂电桥工作原理：第20页，共39页，2023年，2月20日，星期一■QJ23单臂电桥操作方法：打开检流计锁扣，调节检流计使指针归零；将被测电阻接到标有“RX”的两个线柱之间，要求接线尽量粗短以提高测试精度；估测被测电阻大小（可用万用表测得），选择合适桥臂比率，尽可能保证比较臂的四个档位都能被用上，否则将失去电桥精确测试的意义；按先后顺序先按下电源按钮B（锁定），再按下检流计的按钮G（点接）；按倍率依次调节比较臂电阻大小直至电桥平衡；垂直读取数据：被测电阻＝比较臂×比率臂；测试完毕后，先断开检流计的按钮G，再断开电源按钮B，将检流计锁扣锁死，然后拆除（恢复）引线。第21页，共39页，2023年，2月20日，星期一QJ44双臂电桥（实物图）第22页，共39页，2023年，2月20日，星期一QJ44双臂电桥面板说明第23页，共39页，2023年，2月20日，星期一QJ44双臂电桥工作原理：双臂电桥原理图直流双臂电桥又叫开尔文电桥，RX是被测电阻，Rn是比较用的可调电阻，RX和Rn各有两对端扭。Cn1和Cn2是C1、C2的电流端扭，Pn1和Pn2是P1、P2的电位端扭，可调电阻Rn的电流端扭Cn2与被测电阻RX的电流端扭C2用电阻为r的粗导线连接起来，R1、R1’和R2、R2’是桥臂电阻。在结构上通常把R1、R1’和R2、R2’做成同轴调节电阻，以便在改变R1或R2的同时，

R1’和R2’也会随之变化，并能始终保持R1’/R1=R2’/R2。测量时接入RX，调节各桥臂电阻使电桥平衡，检流计指针为零，则Iδ＝0，被测电阻RX=（R2/R1）×Rn。第24页，共39页，2023年，2月20日，星期一■双臂电桥操作方法：检查灵敏度旋钮置最小位置，打开检流计机械锁扣，调节调零器使指针指在零位（注：若电桥电池电压不足应及时更换，否则将影响电桥的灵敏度；采用外接电源时，必须注意电源的极性）估测被测电阻，选择倍率臂；（估测阻值可用万用表完成）接入被测电阻；（被测电阻有电流端钮和电位端钮时，要与电桥上相应的端钮相连接，注意电位端钮总是在电流端钮的内侧）接通电路，调节读数盘使之平衡；先断开检流计按钮Ｇ，再断开电源端钮Ｂ，然后拆除被测电阻，最后锁上检流计锁扣；读取电阻值；被测电阻值=倍率数×（步进读书＋读数盘读数）；关闭电源，每次测量结束，都应将盒盖盖好，存放于干燥、避光、无振动、无磁场的场合。第25页，共39页，2023年，2月20日，星期一■缩短直流电阻测量时间的意义由于变压器绕组的电感很大，电阻很小，绕组回路的时间常数特别大，施加直流电压后，电流从充电到稳定所需的时间较长。特别是容量大、电压较高的变压器，测量一次直流电阻往往需要几十分钟时间，若每个分接头位置都要测量，可能需要花费几十个小时时间。可见缩短测量时间的关键是缩短充电时间，传统的方法是增加回路电阻，即在测试回路中串入一个阻值为被测电阻4~6倍的附加电阻，但接线复杂，容易引起误差。第26页，共39页，2023年，2月20日，星期一■三通道直流电阻快速测试仪简介第27页，共39页，2023年，2月20日，星期一三、泄漏电流测量

■概述：测量泄漏电流试验的原理与作用和测量结缘电阻类似，但因其试验电压较高，它的灵敏度和准确性都较测量绝缘电阻高，更能检查出绕组和套管的绝缘缺陷。它比兆欧表测绝缘电阻优越的地方有以下几点：

1、试验电压高，可随意调节，能随时发现试品绝缘的薄弱环节；

2、可根据微安表的指示随时监视和掌握试品的绝缘状况；

3、可适当选择微安表的量程，增加读数的精确性；

4、除测量泄漏电流外，必要时还可根据电流—时间关系和电流—电压关系绘制相应曲线图，以便进行全面分析。第28页，共39页，2023年，2月20日，星期一

■说明：施加直流高压后，泄漏电流受吸收过程的影响也有一个随时间增长而变化的过程。由于绝缘电阻的吸收过程已相当充分地反映了绝缘状况，因此只读1min的泄漏电流值。变压器绝缘的泄漏试验着眼于发现绝缘的局部缺陷。变压器的瓷套管裂纹、引线支架等局部缺陷会引起泄漏电流随电压升高而急剧增加。当变压器电压等级在35KV及以上，且容量在10000KVA及以上时，应进行泄漏电流试验。第29页，共39页，2023年，2月20日，星期一■试验方法及标准：

泄漏电流测量部位与绝缘电阻的测量部位相同，（见变压器绝缘试验顺序表），将非被试绕组短路后与铁芯接地，再将试验绕组施加直流试验电压，测量绕组对铁芯与绕组间的泄漏电流。油浸式电力变压器直流泄漏试验电压标准如下表

注：1、绕组额定电压为13.8KV及15.75KV时，按10KV级标准，额定电压为18KV时按20KV级标准；

2、对于未注油的变压器。其试验电压为规定电压的50%，可一次升至试验电压峰值，也可分段加压。绕组额定电压（KV）36—1020—3563—330500直流试验电压（KV）510204060第30页，共39页，2023年，2月20日，星期一■试验注意事项：选择正确的测量接线。变压器试品的容量一般较大，试验电压不会因波纹有较大误差。采用高压侧接微安表时，应根据气候条件对被变压器套管的外表面进行屏蔽，当低压侧接微安表时，一般用于测量变压器绕组之间的泄漏电流；应尽量减少高压部位对地的泄漏影响。尽管采用屏蔽线对高压套管的外表面进行了屏蔽，但邻近的接地脚手架仍对测量有很大影响，因为高压套管外表面的屏蔽是局部的，而整个套管仍会对邻近的接地脚手架存在泄漏电流。据测算，当脚手架距离套管1m时，40KV下该泄漏电流将会超过10μA。第31页，共39页，2023年，2月20日，星期一■试验结果分析判断：由于泄漏电流值随变压器的结构、尺寸的不同而不同，因此，没有统一的标准。一般情况下，根据历次试验结果（或产品出厂试验结果）相互进行比较作出分析判断。为便于比较，应将在不同温度下测得的泄漏电流值换算至同一温度下（一般为20℃）进行比较。泄漏电流值在不同温度时测量的数据应按下式换算至同一温度

I20

＝It/ea（t-20）式中：I20——20℃时泄漏电流值，μA

；

a——温度换算系数，一般为0.05~0.06/℃；

t——实际测量时变压器上层油温，℃；

It——温度为t时泄漏电流值，μA。第32页，共39页，2023年，2月20日，星期一泄漏电流值无出厂试验数据比对时，可依据下表

油浸式电力变压器绕组直流泄漏电流参考值

单位：μA依据：GB50150—1991额定电压（KV）试验电压（KV）10℃20℃30℃40℃50℃60℃70℃80℃2—351117253955831251786—15102233507711216625035620—352033507411116725040057063—330403350741111672504005705006020304567100150235330第33页，共39页，2023年，2月20日，星期一在不同温度下测得的泄漏电流换算到20℃时温度换算系数表:

K＝I/ea（t-20）t（℃）Kt（℃）Kt（℃）Kt（℃）Kt（℃）Kt（℃）K12.841111.64210.947310.546410.314510.18122.599121.551220.862320.517420.298520.17232.525131.469230.85330.49430.282530.16342.41141.39240.803340.46440.267540.15452.381151.316250.76350.438450.252550.14662.159161.246260.72360.415460.239560.13872.041171.179270.682370.393470.226570.1381.932181.116280.645380.372480.214580.12491.83191.057290.61390.352490.202590.117101.731201300.577400.333500.192600.111第34页，共39页，2023年，2月20日，星期一四、介质损耗因数tgδ测量■试验目的：测定介质损耗因数tgδ是绝缘预防性试验的重要项目之一。其目的是检查变压器绝缘是否受潮、油质劣化以及绕组上是否存在油泥等严重的局部缺陷。它对局部放电、绝缘老化与轻微缺陷则反映不灵敏。因此，当变压器电压等级在35KV及以上，且容量在8000KVA及以上时，应测量介质损耗角正切值tgδ。■测量方法：1、使用仪器。目前现场应用最广泛的是电压平衡式西林电桥和介质测量专用仪器。我车间使用的是抗干扰精密介质损耗测试仪，有正反两种接法，具体采用哪种接线方式进行测试要视被测设备的接地方式而定。2、测试部位与绝缘电阻和泄漏电流试验相同。试验时，将非被试绕组短路接地，也可以将非被试绕组屏蔽进行分解试验，以检查出局部缺陷。3、变压器绕组额定为10KV及以上时，