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揚(yáng)州巨豐分析變壓器的試驗(yàn)原理及方法（上）
由于電力變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電場、熱場分布不均勻，因而事故率相對較高。因此要認(rèn)真地對變壓器進(jìn)行定期的絕緣試驗(yàn)，根據(jù)狀態(tài)檢修規(guī)程，一般為3～5年進(jìn)行一次停電試驗(yàn)。不同電壓等級、不同容量、不同結(jié)構(gòu)的變壓器試驗(yàn)項(xiàng)目略有不同。
變壓器絕緣電阻、泄漏電流和介質(zhì)損耗等性能主要與絕緣材料和工藝質(zhì)量有關(guān)，它們的變化反映了絕緣工藝質(zhì)量或受潮情況，但是一般而言，其檢測意義比電容器、電力電纜或電容套管要小得多，不作硬性指標(biāo)要求變壓器絕緣主要是油和紙絕緣，主要的是耐電強(qiáng)度。
對于電壓等級為220kV及以下的變壓器，要進(jìn)行1min工頻耐壓試驗(yàn)和沖擊電壓試驗(yàn)以考核其絕緣強(qiáng)度；對于更高電壓等級的變壓器，還要進(jìn)行沖擊試驗(yàn)。
由于沖擊試驗(yàn)比較復(fù)雜，所以220kV以下的變壓器只在型式試驗(yàn)中進(jìn)行；但220kV及以上電壓等級的變壓器的出廠試驗(yàn)也規(guī)定要進(jìn)行全波沖擊耐壓試驗(yàn)。出廠試驗(yàn)中，常采用二倍以上額定電壓進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，這樣可以同時考核主絕緣和縱絕緣。
測量繞組連同套管一起的絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)，對檢查變壓器整體的絕緣狀況具有較高的靈敏度，能有效地檢查出變壓器絕緣整體受潮、部件表面受潮或臟污以及貫穿性的集中缺陷。
例如，各種貫穿性短路、瓷件破裂、引線接殼、器身內(nèi)有銅線搭橋等現(xiàn)象引起的半貫通性或金屬性短路。經(jīng)驗(yàn)表明，變壓器絕緣在干燥前后絕緣電阻的變化倍數(shù)比介質(zhì)損失角正切值變化倍數(shù)大得多。
1、絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)測量
測量繞組絕緣電阻時，應(yīng)依次測量各繞組對地和其他繞組間的絕緣電阻值。被測繞組各引線端應(yīng)短路，其余各非被測繞組都短路接地。將空閑繞組接地的方式可以測出被測部分對接地部分和不同電壓部分間的絕緣狀態(tài)，測量的順序和具體部件見下表
變壓器繞組絕緣電阻測量應(yīng)盡量在50℃時測量，不同溫度（t1,t2）下的電阻值（R1、R2）可按工程簡化公式
在實(shí)際測量過程中，會出現(xiàn)絕緣電阻高、吸收比反而不合格的情況，其中原因比較復(fù)雜，這時可采用極化指數(shù)PI來進(jìn)行判斷，極化指數(shù)定義為加壓10min時絕緣電阻與加壓1min的絕緣電阻之比，即PI=P10/P1。目前現(xiàn)場試驗(yàn)時，常規(guī)定PI不小于1.5。
2、泄漏電流測量
測量泄漏電流比測量絕緣電阻有更高的靈敏度。運(yùn)行檢測經(jīng)驗(yàn)表明，測量泄漏電流能有效地發(fā)現(xiàn)用其他試驗(yàn)項(xiàng)目所不能發(fā)現(xiàn)的變壓器局部缺陷。
雙繞組和三繞組變壓器測量泄漏電流的順序與部位如下表所示。測量泄漏電流時，繞組上所加的電壓與繞組的額定電壓有關(guān)。
測量時，加壓至試驗(yàn)電壓，待1min后讀取的電流值即為所測得的泄漏電流值，為了是讀數(shù)準(zhǔn)確，應(yīng)將微安表接在高電位處。
3、介質(zhì)損耗角正切測量
測量變壓器的介質(zhì)損耗角正切值tanδ主要用來檢查變壓器整體受潮、釉質(zhì)劣化、繞組上附著油泥及嚴(yán)重的局部缺陷等。測量變壓器的介質(zhì)損耗角正切值是將套管連同在一起測量的，但是為了提高測量的準(zhǔn)確性和檢出缺陷的靈敏度，必要時可進(jìn)行分解試驗(yàn)，以判明缺陷所在位置。
下表給出了規(guī)定tanδ測量值，測量結(jié)果要求與歷年數(shù)值進(jìn)行比較，變化應(yīng)不大于30%。
介質(zhì)損耗角正切值規(guī)定
由于變壓器外殼均直接接地，采用反接法進(jìn)行測量。對雙繞組和三繞組變壓器的測量部位見下表。
對于三繞組變壓器測量C及tanδ的接線方式如圖所示
三繞組變壓器測量C及tanδ測量接線圖
（a）高壓-中、低壓及地 （b）中壓-高、低壓及地 （c）低壓-高、中壓及地
（d）（高+中）壓-低壓及地 （e）（中+低）壓-高壓及地
（f）（高+低）壓-中壓及地 （g）（高+中+低）壓-地
4、雷電沖擊試驗(yàn)
試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：GB1094.3-2003
高壓線端：雷電全波1550kV(峰值)
雷電截波：1675kV(峰值)
中性點(diǎn)： 雷電全波325kV(峰值)；雷電截波325kV(峰值)
低壓線端：雷電全波125kV(峰值)
試驗(yàn)采用：負(fù)極性
試驗(yàn)分接：分接范圍為±5%時開關(guān)置主分接，分接范圍超過±5%時開關(guān)應(yīng)分別置大、額定、小三個位置試驗(yàn)
全波波形：1.2±30%μS/50±20%μS
截波截?cái)鄷r間：2μS～6μS
過零系數(shù)：0＜K0＜30%
試驗(yàn)順序：一次降低電壓的全波沖擊，一次全電壓的全波沖擊，
一次降低電壓的截波沖擊，兩次全電壓的截波沖擊，
兩次全電壓的全波沖擊。
5、操作沖擊試驗(yàn)
試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)： GB094.3-2003
高壓線端： 1175kV(峰值)
試驗(yàn)電壓極性： 負(fù)極性
分接開關(guān)位置： 1
操作沖擊波是由沖擊電壓發(fā)生器直接施加到變壓的高壓端子，中性點(diǎn)接地。沖擊電壓的波形,視在波前時間至少100μS，超過90%的規(guī)定峰值時間至少為200μS，從視在原點(diǎn)到個過零點(diǎn)的全部時間至少為500μS,為1000μS。
試驗(yàn)應(yīng)包括一次60%全電壓的操作沖擊，三次連續(xù)的100%的全試驗(yàn)電壓的沖擊。
6、交流耐壓試驗(yàn)
交流耐壓試驗(yàn)是鑒定絕緣強(qiáng)度有效的方法，特別對考核主絕緣的局部缺陷。如繞組主絕緣受潮、開裂、繞組松動、絕緣表面污染等，具有決定性作用。變壓器應(yīng)在油及絕緣試驗(yàn)合格后才可進(jìn)行。
交流耐壓試驗(yàn)對于10kV以下的電力變壓器每1-5年進(jìn)行一次；對于66kV及以下的電力變壓器僅在大修后進(jìn)行試驗(yàn)，如現(xiàn)場條件不具備，可只進(jìn)行外施工頻耐壓試驗(yàn)；對于其他的電力變壓器只在更換繞組后或必要時才進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。
電力變壓器更換繞組后的交流耐壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)見下表。
在變壓器注油后進(jìn)行試驗(yàn)時，需要靜置一定時間。通常500kV變壓器靜置時間大于72h，220kV變壓器靜置時間大于48h，110kV變壓器靜置時間大于24h。
錯誤接線一：雙繞組均不短接
錯誤接線二：雙繞組均僅短接
由于繞組中所流過的是電容電流，故靠近X端的電位比所加的高壓高。又因?yàn)榉潜辉嚴(yán)@組處于開路狀態(tài)，被試?yán)@組的電抗很大，故由此將導(dǎo)致X端電位升高，顯然這種接線方式是不允許的，在試驗(yàn)中必須避免。
圖 變壓器交流耐壓試驗(yàn)的正確接線方式
T1---試驗(yàn)變壓器；T2---被試變壓器
感應(yīng)耐壓
感應(yīng)耐壓試驗(yàn)由于采用自激法加壓，若試驗(yàn)接線選擇合理的話，變壓器的主絕緣和縱絕緣可同時得到考驗(yàn)?？紤]到變壓器鐵心的磁飽和問題，感應(yīng)耐壓試驗(yàn)的電源常采用倍頻電源，感應(yīng)耐壓因此也叫倍頻感應(yīng)耐壓。試驗(yàn)電壓為出廠試驗(yàn)值的80%。
實(shí)例：主變耐壓試驗(yàn)
變壓器參數(shù)如下：
型 號：SFPSZ7－120000/220 接線方式：YNyn0d11
電 壓：230±8×1.25%/121/10.5kV 出廠序號1ET.710.1378.20
生產(chǎn)廠家：沈陽變壓器廠 投運(yùn)日期：1993年04月
絕緣水平（AC）：高壓線端—395kV 高壓中性點(diǎn)—200kV
中壓線端—200kV 中壓中性點(diǎn)—140kV
低壓繞組—35kV
試驗(yàn)電壓計(jì)算：
經(jīng)多方協(xié)商，高壓、中壓繞組線端耐壓值按出廠值進(jìn)行，即高壓側(cè)耐壓值為395kV，中壓側(cè)耐壓值200kV。為使高、中壓線端同時達(dá)到或接近該值，試驗(yàn)時，高壓繞組處于第6分接位置。此時，被試變高壓對低壓變比K1=238.625/√3/10.5=13.1，中壓對低壓變比K2=121/√3/10.5=6.6。
當(dāng)高壓電壓為UBA=UBO+UOA=395 (kV) 時，
低壓繞組應(yīng)施加電壓Uac=395/1.5/k=20.1 (kV)，
中壓側(cè)電壓為UBmAm=UBmOm+UOmAm=20.1*K2*1.5= 199.0 (kV)，
此時，被試變感應(yīng)倍率為：k=20.1/10.5=1.9，
高壓中性點(diǎn)電壓Uo=395/3=131.7 (kV)，
中壓中性點(diǎn)電壓為Uom=199/3=66.3 (kV)；
當(dāng)高壓電壓為1.1Um/√3=1.1*252/√3=160.0 (kV) 時，
低壓繞組應(yīng)施加電壓Uac=160.0/1.5/k=8.1 (kV)；
當(dāng)高壓電壓為1.3Um/√3=1.3*252/√3=189.1 (kV) 時，
低壓繞組應(yīng)施加電壓Uac=189.1/1.5/k=9.6 (kV) 。
中性點(diǎn)耐壓
7、局部放電測量
（1）變壓器局部放電特點(diǎn)
變壓器放電脈沖是沿繞組傳播的，起始放電脈沖是按分布電容分布的。經(jīng)過一段時間后，放電脈沖通過分布電感和分布電容向繞組兩端傳播，行波分量達(dá)到測量端的檢測阻抗后，有可能產(chǎn)生反射或震蕩，所以縱絕緣放電信號在端子上的響應(yīng)比對地絕緣放電要小得多，放電脈沖波沿繞組傳播的衰減隨測量頻率的增加而增大電力變壓器中局部放電可分為：
繞組中部油-屏障絕緣中油道擊穿
繞組端部油道擊穿
接觸絕緣導(dǎo)線和紙板（引線絕緣、搭接絕緣、相間絕緣）的油隙擊穿
引線、搭接紙等油紙絕緣中局部放電
線圈間（縱絕緣）的油道擊穿
匝間絕緣局部擊穿
紙板沿面滑閃放電
現(xiàn)場試驗(yàn)一般在下面3種情況下，需要進(jìn)行局部放電試驗(yàn)：
a.新安裝投運(yùn)時。 （1.5Um/√3下：≤500pC）
b.返廠修理或現(xiàn)場大修后。（1.3Um/√3下：≤300pC）
c.更換重要部件、濾油后 。
d.運(yùn)行中必要時。
（2）變壓器局部放電測量
變壓器局部放電測量主要包括三種情況：單相勵磁變壓器、三相勵磁變壓器和變壓器套管抽頭的測量，它們測量的基本接線如下圖所示。
變壓器局部放電測量基本原理圖：
（a）單相勵磁變壓器
（b）三相勵磁變壓器
（c）變壓器套管抽頭
試驗(yàn)接線圖
圖中：Ｖ1、V2：靜電電壓表 1.0級； Ｃ1、C2：高壓、中壓套管電容；
Ｚ、Z’：檢測阻抗； ＰＤ ：局部放電測試儀；
U、Cq：校正方波發(fā)生器。
向量圖
加壓時序圖
A=B=E=5min，C=6000/試驗(yàn)頻率=52sec，D=30min
（3）變壓器局部放電測量中的干擾抑制
消除變壓器局部放電測試現(xiàn)場的干擾，對準(zhǔn)確測量至關(guān)重要。變壓器現(xiàn)場試驗(yàn)的干擾有兩種情況：
一種是試驗(yàn)回路未通電前就存在干擾，其主要來源于試驗(yàn)回路以外的其他回路中的開關(guān)操作、附近高壓電場、電機(jī)整流和無線電傳輸?shù)龋?/span>
另一種是在試驗(yàn)回路通電后產(chǎn)生的干擾，這種干擾包括試驗(yàn)變壓器本身的局部放電、高壓導(dǎo)體上的電暈由于或接觸不良放電，以及低壓電源測局部放電、通過試驗(yàn)變壓器或其他連線耦合到測試回路中的干擾等。
第二節(jié) 電力變壓器的電壓比、極性和組別試驗(yàn)
1、變壓器極性組別和電壓比試驗(yàn)的目的和意義
變壓器線圈的一次側(cè)和二次側(cè)之間存在著極性關(guān)系，若有幾個線圈或幾個變壓器進(jìn)行組合，都需要知道其極性，才可以正確運(yùn)用。對于兩線圈的變壓器來說，若在任意瞬間在其內(nèi)感應(yīng)的電勢都具有同方向，則稱它為同極性或減極性，否則為加極性。
變壓器聯(lián)結(jié)組是變壓器的重要參數(shù)之一，是變壓器并聯(lián)運(yùn)行的重要條件，在很多情況下都需要進(jìn)行測量。
在變壓器空載運(yùn)行的條件下，高壓繞組的電壓和低壓繞組的電壓之比稱為變壓器的變壓比：
電壓比一般按線電壓計(jì)算，它是變壓器的一個重要的性能指標(biāo)，測量變壓器變壓比的目的是：
（1）保證繞組各個分接的電壓比在技術(shù)允許的范圍之內(nèi)；
（2）檢查繞組匝數(shù)的正確性；
（3）判定繞組各分接的引線和分接開關(guān)連接是否正確
2、變壓器極性組別和電壓比試驗(yàn)方法
測量變壓器繞組極性的方法有直流法和交流法，這里介紹簡單適用的直流法：用一節(jié)干電池接在變壓器的高壓端子上，在變壓器的二次側(cè)接上一毫安表或微安表，實(shí)驗(yàn)時觀察當(dāng)電池開關(guān)合上時表針的擺動方向，即可確定極性。
如圖5－8所示，將干電池的正極接在變壓器一次側(cè)A端子上，負(fù)極接到X上，電流表的正端接在二次側(cè)a端子上，負(fù)極接到x上，當(dāng)合上電源的瞬間，若電流表的指針向零刻度的右方擺動，而拉開的瞬間指針向左方擺動，說明變壓器是減極性的。