电力变压器电气试验讲解Word下载.docx
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万用表、直流毫伏表、相位表、电压表、电流表、瓦特表、
若干
9
有载分接开关特性测试仪
10
电源线和试验接线、常用工具、干电池
11
温湿度计
1只
四.安全工作的一般要求
1.必须严格执行DL409-1991《电业安全工作规程》及市公司相关安全规定。
2.现场工作负责人负责测试方案的制定及现场工作协调联络和监督。
五.试验项目
1.变压器绕组直流电阻的测量
1）试验目的
检查绕组接头的焊接质量和绕组有无匝间短路；
分接开关的各个位置接触是否良好以及分接开关的实际位置与指示位置是否相符；
引出线有无断裂；
多股导线并绕的绕组是否有断股的情况。
2）试验时使用的仪器
QJ42型单臂、QJ44型双臂电桥或直流电阻测试仪。
3）试验方法
（1）电流电压表法
电流电压表法有称电压降法。
电压降法的测量原理是在被测量绕组中通以直流电流，因而在绕组的电阻上产生电压降，测量出通过绕组的电流及绕组上的电压降，根据欧姆定律，即可计算出绕组的直流电阻。
测量时，应先接通电流回路，待测量回路的电流稳定后再合开关S2，接入电压表。
当测量结束，切断电源之前，应先断S2，后断S1，以免感应电动势损坏电压表。
测量用仪表准确度应不低于0.5级，电流表应选用内阻小的电压表应尽量选内阻大的4位高精度数字万用表。
根据欧姆定律，由式（1-1）即可计算出被测电阻的直流电阻值。
RX=U/I
（1-1）
RX——被测电阻（Ω）
U——被测电阻两端电压降（V）；
I——通过被测电阻的电流（A）。
电流表的导线应有足够的截面，并应尽量地短，且接触良好，以减小引线和接触电阻带来的测量误差。
当测量电感量大的电阻时，要有足够的充电时间。
（2）平衡电桥法
应用电桥平衡的原理测量绕组直流电阻的方法称为电桥法。
单臂电桥常用于测量1Ω以上的电阻，双臂电桥适宜测量准确度要求高的小电阻。
双臂电桥的测量步骤如下：
测量前，首先调节电桥检流计机械零位旋钮，置检流计指针于零位。
接通测量仪器电源，具有放大器的检流计应操作调节电桥电气零位旋钮，置检流计指针于零位。
接人被测电阻时，双臂电桥电压端子P1、P2所引出的接线应比由电流端子C1、C2所引出的接线更靠近被测电阻。
测量前首先估计被测电阻的数值，并按估计的电阻值选择电桥的标准电阻RN和适当的倍率进行测量，使“比较臂”可调电阻各档充分被利用，以提高读数的精度。
测量时，先接通电流回路，待电流达到稳定值时，接通检流计。
调节读数臂阻值使检流计指零。
被测电阻按式（1-2）计算
被测电阻=倍率×
读数臂指示
（1-2）
如果需要外接电源，则电源应根据电桥要求选取，一般电压为2～4V，接线不仅要注意极性正确，而且要接牢靠，以免脱落致使电桥不平衡而损坏检流计。
测量结束时，应先断开检流计按钮，再断开电源，以免在测量具有电感的直流电阻时其自感电动势损坏检流计。
选择标准电阻时，应尽量使其阻值与被测电阻在同一数量级，最好满足下列关系式（1-3）
0.1RX＜RN＜10RX
（1-3）
（3）数字式直流电阻测量仪测量法
数字式直流电阻测量仪用于直流电阻测量，尤其是测量带有电感的线圈电阻，整个测试过程由单片机控制，自动完成自检、过渡过程判断、数据采集及分析，它与传统的电桥测试方法比较，具有操作简便、测试速度快、消除认为测量误差等优点。
使用的数字式直流电阻测量仪必须满足以下技术要求，才能得到真实可靠的测量值；
（l）恒流源的纹波系数要小于0.1％（电阻负载下测量）。
（2）测量数据要在回路达到稳态时候读取，测量电阻值应在5min内测值变化不大于0.5%。
（3）测量软件要求为近期数据均方根处理，不能用全事件平均处理。
4）试验结果的分析判断
（1）1.6MVA以上变压器，各相绕组电阻相互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%。
（2）1.6MVA以下变压器，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%。
（3）三相电阻不平衡的原因：
分接开关接触不良，焊接不良，三角形连接绕组其中一相断线，套管的导电杆与绕组连接处接触不良，绕组匝间短路，导线断裂及断股等。
5）注意事项
（1）不同温度下的电阻换算公式：
R2=R1（T+t2）/（T+t1）式中R1、R2分别为在温度t1、t2时的电阻值，T为计算用常数，铜导线取235，铝导线取225。
（2）测试应按照仪器或电桥的操作要求进行。
（3）连接导线应有足够的截面，长度相同，接触必须良好（用单臂电桥时应减去引线电阻）。
（4）准确测量绕组的平均温度。
（5）测量应有足够的充电时间，以保证测量准确；
变压器容量较大时，可加大充电电流，以缩短充电时间。
（6）如电阻相间差在出厂时已超过规定，制造厂已说明了造成偏差的原因，则按标准要求执行。
2.绕组绝缘电阻、吸收比及铁芯的绝缘电阻
测量变压器的绝缘电阻，是检查其绝缘状态最简便的辅助方法。
测量绝缘电阻、吸收比能有效发现绝缘受潮及局部缺陷，如瓷件破裂，引出线接地等。
2500—5000V手动兆欧表ZC11-5
（1）测量绝缘电阻时应充油循环静置一段时间。
对于8000KVA以下的变压器，静置8小时以上；
8000KVA及以上的变压器，静置20小时以上。
（2）用干燥清洁柔软的布擦去引线端子表面的污垢，必要时可先用汽油或其他适当的去垢剂洗净套管表面的积污。
（3）将兆欧表放置平稳，驱动兆欧表达额定转速，此时兆欧表的指针应指“∞”，再用导线短接兆欧表的“火线”与“地线”端头，其指针应指零（瞬间低速旋转以免损坏兆欧表）。
然后将变压器的接地端接于兆欧表的接地端头“E”上，测量端接于兆欧表的火线端头“L”上。
如遇变压器表面的泄漏电流较大时，为避免表面泄漏的影响，必须加以屏蔽。
屏蔽线应接在兆欧表的屏蔽端头“G”上。
接好线后，火线暂时不接引线端子，驱动兆欧表至额定转速，其指针应指“∞”，然后使兆欧表停止转动，将火线接至引线端子。
（4）驱动兆欧表达额定转速，待指针稳定后，读取绝缘电阻的数值。
（5）测量吸收比或极化指数时，先驱动兆欧表达额定转速，待指针指“∞”时，用绝缘工具将火线立即接至引线端子上，同时记录时间，分别读取15S和60S或10min时的绝缘电阻值。
（6）读取绝缘电阻值后，先断开接至被试品的火线，然后再将兆欧表停止运转，以免被试品的电容在测量时所充的电荷经兆欧表放电而损坏兆欧表，这一点在测试大容量设备时更要注意。
此外，也可在火线端至被试品之间串人一只二极管，其正端与兆欧表的火线相接，这样就不必先断开火线，也能有效地保护兆欧表。
（7）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。
（8）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。
（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%。
测量铁芯绝缘电阻的标准：
（1）与以前测试结果相比无显著差别，一般对地绝缘电阻不小于50MΩ。
（2）运行中铁芯接地电流一般不大于0.1A。
（3）夹件引出接地的可单独对夹件进行测量。
（1）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）/10
R1、R2分别为温度t1、t2时的绝缘电阻。
（2）测量时依次测量各线圈对地及线圈间的绝缘电阻，被试线圈引线端短接，非被试线圈引线端短路接地，测量前被试线圈应充分放电；
测量在交流耐压前后进行。
（3）变压器应在充油后静置8小时以上，8000kVA以上的应静置20小时以上才能测量。
（4）吸收比指在同一次试验中，60S与15S时的绝缘电阻值之比，（极化指数指10分钟与1分钟时的绝缘电阻值之比，220kV、120000kVA及以上变压器需测极化指数）。
（5）测量时应注意套管表面的清洁及温度、湿度的影响。
（6）读数后应先断开被试品一端，后停摇兆欧表，最后充分对地放电。
3.绕组的tgδ及其电容量
测量tgδ是一种使用较多而且对判断（35KV及以上，10KV容量大于1600KVA）变压器绝缘较为有效的方法，通过测量tgδ可以反映出绝缘的一系列缺陷，如绝缘受潮、油或浸渍物脏污或劣化变质，绝缘中有气隙发生放电等。
自动介损测试仪、QS1型西林电桥
QS1型电桥的额定工作电压为10kV，tgδ测量范围是0.5％～60％，试品电容Cx是30pF～0.4μF（当CN为50pF时）。
该电桥的测量误差是：
tgδ=0.5％～3％时，绝对误差不大于±
0.3％；
tgδ=3％一60％时，相对误差不大于±
10％。
被试品电容量CX的测量误差不大于±
5％。
如果工作电压高于10kV，通常只能采用正接线法并配用相应电压的标准电容器。
电桥也可降低电压使用，但灵敏度下降，这时为了保持灵敏度，可相应增加CN的电容量（例如并联或更换标准电容器）。
（1）接线方式
正接线法：
所谓正接线就是正常接线。
在正接线时，桥体处于低压，操作安全方便。
因不受被试品对地寄生电容的影响，测量准确。
但这时要求被试品两极均能对地绝缘（如电容式套管、耦合电容器等），由于现场设备外壳几乎都是固定接地的，故正接线的采用受到了一定限制。
反接线法：
反接线适用于被试品一极接地的情况，故在现场应用较广。
这时的高、低电压端恰与正接线相反，D点接往高压而C点接地，因而称为反接线。
在反接线时，电桥体内各桥臂及部件处于高电位，所以在面板上的各种操作都是通过绝缘柱传动的。
此时，被试品高压电极连同引线的对地寄生电容将与被试品电容Cx并联而造成测量误差，尤其是Cx值较小时更为显著。
对角接线：
当被试品一极接地而电桥又没有足够绝缘强度进行反接线测量时，可采用对角接线。
在对角接线时，由于试验变压器高压绕组引出线回路与设备对地（包括对低压绕组）的全部寄生电容均与Cx并联，给测量结果带来很大误差。
因此要进行两次测量，一次不接被试品，另一次接被试品，然后按式（3-1）计算，以减去寄生电容的影响。
tgδ=（C2tgδ2-C1tgδ1）/（C2-C1）
（3-1）
CX=（C2-C1）
（3-2）
式中tgδ1——未接人被试品时的测得值；
tgδ2——接人被试品后的测得值；
C1——未接人被试品时测得的电容；
C2——接人被试品后测得的电容。
这种接线只有在被试品电容远大于寄生电容时才宜采用。
用QSI型电桥作对角线测量时，还需将电桥后背板引线插头座拆开，将D点的输出线屏蔽与接地线断开，以免E点与地接通将R3短路。
此外，在电桥内装有一套低压电源和标准电容器，供低压测量用，通常用来测量压（100V）大容量电容器的特性。
当标准电容CN=0.001μF时，试品电容Cx的范围是300pF～10μF；
当CN=0.01μF时，CX的范围是3000pF～100μF。
tgδ的测量精度与高压测量法相同，Cx的误差应不大于±
（2）数字式自动介损测量仪
数字式介损测量仪的基本原理为矢量电压法。
数字式介损型测量仪为一体化设计结构，内置高压试验电源和BR26型标准电容器，能够自动测量电气设备的电容量及介质损耗等参数，并具备先进的于扰自动抑制功能，即使在强烈电磁干扰环境下也能进行精确测量。
电通过软件设置，能自动施加10、5kV或2kV测试电压，并具有完善的安全防护措施。
能由外接调压器供电，可实现试验电压在l～10kV范围内的任意调节。
当现场干扰特别严重时，可配置45～60HZ异频调压电源，使其能在强电场干扰下准确测量。
数字式自动介损测量仪为一体化设计结构，使用时把试验电源输出端用专用高压双屏蔽电缆滞插头及接线挂钩）与试品的高电位端相连、把测量输人端（分为“不接地试品”和“接地试品”两个输人端）用专用低压屏蔽电缆与试品的低电位端相连，即可实现对不接地试品或接地试品（以及具有保护的接地试品）的电容量及介质损耗值进行测量。
在测量接地试品时，它与常用的闭型电桥反接测量方式有所不同，现以单相双绕组变压器为例，说明具体的接线方式。
测量高压绕组对低压绕组的电容CH－L时，低压测量信号IX应与测试仪的“不接地试品”输入端相连，即相当于使用QS1型电桥的正接测试方式。
测量高压绕组对低压绕组及地的电容CH－L+CH－G时，低压测量信号Ix应与测试仪的“接地试品”输人端相连，，即相当于使用QS1型电桥的反接测试方式。
测试标准当仅测量高压绕组对地之间的电容CH－G时，低压测量信号Ix应与测试仪的“接地试品”输人端相连，并把低压绕组短路后与测量电缆所提供的屏蔽E端相连，即相当于使用QSI型电桥的反接测试方式。
（1）20℃时tgδ不大于下列数值：
330-500kV
0.6%66-220kV
0.8%35kV及以下1.5%
（2）tgδ值于历年的数值比较不应有显著变化（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
Ue
（1）采用反接法测量，加压10kV，非被试线圈短路接地。
（2）测量按试验时使用的仪器的有关操作要求进行。
（3）应采取适当的措施消除电场及磁场干扰，如屏蔽法、倒相法、移相法。
（4）非被试绕组应接地或屏蔽。
（5）测量温度以顶层油温为准，尽量使每次测量的温度相近。
（6）尽量在油温低于50℃时测量，不同温度下的tgd值一般可按下式换算
tgd=tgd式中tgd、tgd分别为温度的tgd值
4.交流耐压
1）试验目的
工频交流（以下简称交流）耐压试验是考验被试品绝缘承受各种过电压能力的有效方法，对保证设备安全运行具有重要意义。
交流耐压试验的电压、波形、频率和在被试品绝缘内部电压的分布，均符合在交流电压下运行时的实际情况，因此，能真实有效地发现如：
磁套管、绝缘介子等绝缘缺陷。
交流耐压测试仪或（试验变压器、调压器、球隙、分压器、水阻等）。
试验变压器耐压的原理接线
交流耐压试验的接线，应按被试品的要求（电压、容量）和现有试验设备条件来决定。
通常试验时采用是成套设备（包括控制及调压设备），现场常对控制回路加以简化。
试验回路中的熔断器、电磁开关和过流继电器，都是为保证在试验回路发生短路和被试品击穿时，能迅速可靠地切断试验电源；
电压互感器是用来测量被试品上的电压；
毫安表和电压表用以测量及监视试验过程中的电流和电压。
进行交流耐压的被试品，一般为容性负荷，当被试品的电容量较大时，电容电流在试验变压器的漏抗上就会产生较大的压降。
由于被试品上的电压与试验变压器漏抗上的电压相位相反，有可能因电容电压升高而使被试品上的电压比试验变压器的输出电压还高，因此要求在被试品上直接测量电压。
此外，由于被试品的容抗与试验变压器的漏抗是串联的，因而当回路的自振频率与电源基波或其高次谐波频率相同而产生串联谐振时，在被试品上就会产生比电源电压高得多的过电压。
通常调压器与试验变压器的漏抗不大，而被试品的容抗很大，所以一般不会产生串联谐振过电压。
但在试验大容量的被试品时，若谐振频率为50HZ，应满足（CX＜3184/XL（μF）XC＞XL，XL是调压器和试验变压器的漏抗之和。
为避免3次谐波谐振，可在试验变压器低压绕组上并联LC串联回路或采用线电压。
当被试品闪络击穿时，也会由于试验变压器绕组内部的电磁振荡，在试验变压器的匝间或层间产生过电压。
因此，要求在试验回路内串人保护电阻R1将过电流限制在试验变压器与被试品允许的范围内。
但保护电阻不宜选得过大，太大了会由于负载电流而产生较大的压降和损耗；
R1的另一作用是在被试品击穿时，防止试验变压器高压侧产生过大的电动力。
Rl按0.1～0.5Ω／V选取（对于大容量的被试品可适当选小些）。
（1）油浸变压器（电抗器）试验电压值按试验规程执行。
（2）干式变压器全部更换绕组时，按出厂试验电压值；
部分更换绕组和定期试验时，按出厂试验电压值的0.85倍。
（3）被试设备一般经过交流耐压试验，在规定的持续时间内不发生击穿，耐压前后绝缘电阻不降低30%，取耐压前后油样做色谱分析正常，则认为合格；
反之，则认为不合格。
（4）在试验过程中，若空气湿度、温度或表面脏污等的影响，仅引起表面滑闪放电或空气放电，应经过清洁和干燥等处理后重新试验；
如由于瓷件表面铀层损伤或老化等引起放电（如加压后表面出现局部红火），则认为不合格。
（5）电流表指示突然上升或下降，有可能是变压器被击穿。
（6）在升压阶段或持续时间阶段，如发生清脆响亮的“当、当”放电声音，象用金属物撞击油箱的声音，这是由于油隙距离不够或是电场畸变引起绝缘结构击穿，此时伴有放电声，电流表指示发生突变。
当重复进行试验时，放电电压下降不明显。
如有较小的“当、当”放电声音，表计摆动不大，在重复试验时放电现象消失，往往是由于油中有气泡。
（7）如变压器内部有炒豆般的放电声，而电流表指示稳定，这可能是由于悬浮的金属件对地放电
（1）此项试验属破坏性试验，必须在其它绝缘试验完成后进行。
（2）变压器应充满合格的绝缘油，并静置一定时间，500KV变压器应大于72h，220KV变压器应大于48h，110KV变压器应大于24h，才能进行试验。
（3）接线必须正确，加压前应仔细进行检查，保持足够的安全距离，非被试线圈需短路接地，并接入保护电阻和球隙，调压器回零。
（4）升压必须从零开始，升压速度在40%试验电压内不受限制，其后应按每秒3%的试验电压均匀升压。
（5）试验可根据试验回路的电流表、电压表的突然变化，控制回路过流继电器的动作，被试品放电或击穿的声音进行判断。
（6）交流耐压前后应测量绝缘电阻和吸收比，两次测量结果不应有明显差别。
（7）如试验中发生放电或击穿时，应立即降压，查明故障部位。
5.绕组泄漏电流
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。
试验变压器或直流发生器、微安表
试验回路一般是由自耦调压器、试验变压器、高压二极管和测量表计组成半波整流试验接线，根据微安表在试验回路中所处的位置不同，可分为两种基本接线方式，现分述如下。
（1）微安表接在高压侧
试验变压器TT的高压端接至高压二极管V（硅堆）的负极由于空气中负极性电压下击穿场强较高，为防止外绝缘闪络，因此直流试验常用负极性输出。
由于二极管的单向导电性，在其正极就有负极性的直流高压输出。
选择硅堆的反峰电压时应有20％的裕度；
如用多个硅堆串联时，应并联均压电阻，电阻值可选约1000MΩ。
为减小直流电压的脉动。
在被试品CX上并联滤波电容器C，电容值一般不小于0.1μF。
对于电容量较大的被试品，如发电机、电缆等可以不加稳压电容。
半波整流时，试验回路产生的直流电压为：
Ud=
U2－Id/（2cf）Ud—直流电压（平均值，V）；
C—滤波电容（C）；
f—电源频率（HZ）Id—整流回路输出直流电流（A）
当回路不接负载时，直流输出电压即为变压器二次输出电压的峰值。
因此，现场试验选择试验变压器的电压时，应考虑到负载压降，并给高压试验变压器输出电压留一定裕度。
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。
（2）微安表接在低压侧
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，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，应尽可能采用微安表接在低压侧的接线。
（1）试验电压见试验规程
（2）与前一次测试结果相比应无明显变化
（3）泄漏电流最大容许值试验规程
（1）35KV及以上的变压器（不含35/0.4KV的配变）必须进行，读取1分钟时的泄漏电流。
（2）试验时的加压部位与测量绝缘电阻相同，注意套管表面的清洁及温度、湿度对测量结果的影响。
（3）对测量结果进行分析判断时，主要是与同类型变压器、各线圈相互比较，不应有明显变化。
（4）微安表接于高压侧时，绝缘支柱应牢固可靠、防止摇摆倾倒。
（5）试验设备的布置要紧凑、连接线要短，宜用屏蔽导线，既要安全又便于操作；
对地要有足够的距离，接地线应牢固可靠。
（6）应将被试品表面擦拭于净，并加屏蔽，以消除被试品表面脏污带来的测量误差。
（7）能分相试的被试品应分相试验，非试验相应短路接地。
（8）试验电容量小的被试品应加稳压电容。
（9）试验结束后，应对被试品进行充分放电。
（10）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。
（11）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。
（12）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。
（13）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。
6.空载电流、空载损耗
检查变压器磁路
调压器、升压变压器、电流互感器、电压互感器、电流表、电压表、瓦特表等
（1）额定条件下的试验
所用仪表的准确度等级不低于0.5级，并采用低功率因数功率表（当用双功率表
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