变压器试验方法

第一节油中溶解气体色谱分析

一、目的

正常情况下，充油电气设备内的绝缘油和纸等固体绝缘材料，在热和电的作用下，会逐渐老化和分解，产生少量的各种烃类及一氧化碳、二氧化碳等气体，这些气体溶解在油中。当存在过热或放电故障时，会加快这些气体的产生速度，故障气体的组成和含量与故联的严重程度有密切关系。分析溶解于油中的气体，能尽早发现设备内部存在的潜伏性故障并可随时掌握故障的发展情况。当变压器的气体继电器内出现气体时，分析其中的气体，同样有助于对设备情况作出判断。

第二节绕组直流电阻

一、仪器

双臂电桥或精度高的数字电压和电流表（伏安法）。

二、测试注意事项

⑴电压线应尽量短和粗些；

⑵电压和电流线怀被测绕组的端子应可靠联结（用螺栓压紧）；

⑶电压线接头应在电流线接头的内侧（从被测绕组看），并避免电压线接头流过测试电流；

⑷切断测试电流时，有过电压产生，防止设备和人员受到伤害。同一变压器其他非测试绕组的端子和引线应可靠绝缘。

三、缩短测试时间的方法

㈠恒流源法

使用专门的仪器“恒流源”，改变输入电势的大小，维持电流，缩短充电时间。直流电势Ｅ施加在绕组两端后，因绕组内磁场不能突变，充电电流将缓慢上升。

充电时间常：Ｔ＝L/r

一段时间后［一般（3～4）T］，电流稳定，i0=E/r，线圈内有稳定的磁通，可测得正桷的直流电阻值。电势Ｅ是可变的，充电初期Ｅ值很高，使电流迅速达到i0，然后再降低电势为E0=i0r，可实现快速充电。过去没有恒流源，采用高直流电势（12V或24V蓄电池）加于绕组两端，当电流迅速增长接近i0值时，人工串入电阻R，使i0＝E/(r+R)，也能实现快速充电。

㈡助磁法

仅适用低压绕组的测量。将同相同极性的高压绕组串入测试的电流回路，由于高压绕组的匝数大大高于低压绕组的匝数，通入较大的直流测试电流，使铁芯饱和。铁芯饱和后，使绕组的电感减小，也就是减小充电时间常数，达到快速充电的目的。如果再使用恒流源法，一般可取得较好的效果。

四、三角形接线绕组的测量

一些大型变压器，特别是三相五柱变压器的低压绕组已在油箱内部接成三角形接线，给直流电阻的快速测量带来一定困难，导致电阻测试需要很长的时间。这是以测量ac间电阻为例接线。将星形接线的高压绕组串入测试回路，采用恒流源E，使回路总源i在短时间内迅速达到预期值i，并维持不变i0。由于高压绕组的串入，带来如下好处：①高压绕组中，A相电流与B、C相对的电流之和相等，有利于φA≈φB＋φC，属于强迫分流。②高压绕组匝数多，铁芯易饱和，电感下降，充电时间常减小。

尽管低压分支仍有不同的时间常，但各支路电流与预期值的差额大大减小，因为匝数多得多的高压绕组电流的强迫分配，使φA≈φB＋φC。再加上高压绕组的助磁，充电时间常数减小，这些都大大缩短了测试时间。接线时需注意，高压绕组的强迫分流接线和极性必须正确。即测试ab端时，高压绕组是A、C并联；测试bc端时，高压绕组是A、B并联。它们的极性都是助磁。由于B相磁路与A、C相的明显不对称，所以测试ab端电阻时，两支路时间差别最大，因此耗费的时间也会稍长些。

一般讲来恒流源的最高输出电压和输出电流越大，测试直流电阻的时间越短。

第三节绕组绝缘电阻、吸收比和极化指数

一、测试原理

变压器主绝缘系油隔板结构，由纸板和油隙组成。当油和纸两种介质均良好或均很差时，均使吸收比K下降，给判断绝缘优劣带来复杂性。绝缘电阻10min 值与1min值的比值为极化指数P，对于判断绝缘状况有确定性，特别适用于大型变压器的绝缘判断。

二、测试注意事项

变压器所有绕组均应分别短路；每次测量前充分接地放电（不少于10分钟）排除套管外表面脏污的影响（屏蔽）；将套管周围的临时接地体，如脚手架等拆除，以免形成空间的泄漏电流。

三、绕组绝缘的泄漏电流

泄漏电流试验的原理与绝缘电阻基本相同。泄漏电流试验中所用的直流电源是由高压整流设备供给，用微安表来读取泄漏电流。它比兆欧表优越之处如下。

试验电压较高并可随意调节，必要时可测试电流—电压关系曲线，利于发现缺陷。普遍认为，对于发现受潮缺陷，使用较高的直流泄漏电压和使用兆欧表的效果差不多，关键还在于对吸收过程的正确判断。对于发现套管瓷绝缘的缺陷或引线支架的纵向缺陷等，施加较高的电压，效果当然会好些。

第四节绕组绝缘的介质损耗因数（tgδ）

一、测试原理

根据变压器的主绝缘结构，绕组绝缘的介损可以看成是纸和油两部分介质串联的介损。

油浸纸的介损与其含水量有固定的关系。在不同温度下，反映的介损值可定量知道纸绝缘的含水量水量，对于判断绝缘是否受潮，是十分有效的。

对于运行中的110~220kV变压器，纸的含水量应控制在3%~%以下，与此对

应的绕组绝缘介损应在%~%左右(20—40℃)。现行规程并没有将绕组绝缘的介质损耗因数tgδ值规定得如此小，是考虑到现场测试的各种误差。作为现场的测试人员，遇到变压器绕组介损值较大（例如超过%）时，应考虑测试仪器是否失准或怀疑变压器有进水受潮的可能。

二、测试注意事项

⑴被测绕组及非被测试绕组（或接地绕组）均应首尾短路。交流电压施加在绕组上，由于磁耦合及电容的作用，绕组各点的电位及其相角可能不同，会对介损测量造成误差。绕组首尾端短接，可将其内部各点电位的不同，减少到最低限度。

⑵排除套管外表面脏污及周围的临时接地体（脚手架等）。

⑶当绕组绝缘的介损较大时，应测试相应温度下的油介损，以区分纸和油的状况。

第五节电容型套管的介质损耗因数（tgδ）和电容值

一、测试方法

用西林电桥“正接法”测量，即套管高压端加电压，末屏进入电桥测量。对于安装在变压器上的套管测量时，所有绕组应分别短路。因为未短路绕组的各部位电位和相角可能不同，通过杂散电容对被测套管电容芯的介损测量形成不利的影响。对于未安在变压器上的套管，应在法兰处支撑套管，套管法兰接地，在套管竖直状态下测量。对于高电压或高温下测量套管介损时，套管法兰以下（包括瓷套）应全部浸入合格的变压器油中，且油箱尺寸应与所加电压相适应。

二、测试注意事项

要确保套管法兰应可靠接地。

㈠来自高压端的影响

套管电容芯等值为两个电容Cx1和Cx2的串联。如具有很大损耗的C0并联在试品上，很明显，将使介损测试值增大，形成正误差。很大损耗的C0是瓷套表面的脏污和潮温空气。高压引线离瓷套过近，引线对电容芯的较大分布电容，将会增大瓷套表面潮污对介损测量的正误差。因此，在潮污情况下测量，高压引线