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，高压引线与套管的夹角应尽量的大（力争大于90℃）。

至于潮污本身，只能尽量避免。

㈡来自接地端的影响很大损耗的C0与接地端有密切的电容耦合。

该C0可能是脏污，也可能是套管法兰没接地等因素，表现为套管电容芯的一部分电容与地之间有较大损耗的杂散电容。

该类影响使套管介损测试值偏小，形成负误差。

三、介损测试值不进行温度换算油纸电容型套管的绝缘以电容屏间的油浸纸为主，介损以油浸纸的极化损耗为主。

含水较少的良好油浸纸，在20～60℃范围内，随着温度升高，油粘度下降，极性分子的磨擦损耗反而下降，所以介损值随温度升高而下降。

当油浸纸含水较多时，电导损耗为主，介损值随温度升高而上升。

含水越多的套管，介损值随温度升高而增大越明显。

由此，我们提倡在规定温度下40～50℃测试套管介损，这时介损不合格的，自然含水过多；介损合格的，含水少。

第六节外施工频耐压试验一、试验回路外施工频耐压试验是将被试绕组首尾端短接，施加试验电压，考核变压器主绝缘和端绝缘的强度。

二、试验设备试验变压器的电压和电流均应满足耐压的要求，电源侧有过电流跳闸保护装置。

测量电压互感器也可用小容量试验变压器代替，电压应满足耐压要求；也可用电容型套管作电容分压器测量电压。

试品总限流电阻R1的容量应与试品电流相符，电阻值以限制试品短路电流不大于试验变压器高压侧额定电流为宜。

保护球隙直径与耐压电压值相符，即在试品试验电压的~倍电压下，有稳定的放电值。

球隙限流电阻R2，按Ω/V选取，R1和R2限流电阻的外绝缘，按每米150~200kV 选择。

三、试验注意事项耐压试验是破坏性试验，绕组绝缘电阻、介损和油试验合格，并静放一段时间后，才可进行耐压试验。

被试绕组短路加电，非被试绕组短路接地。

无电压互感器或其他设备在高电压下直接测量试验电压时，一定要计算并考虑电容升的数值，并经低电压下，用低电压等级的电压互感器校验过，才可采用试验京戏压器低压侧读表的方法。

防止串联谐振，损坏试验变压器或试品。

如经计算，试验变压器短路阻抗与试品容抗接近，即50周容抗不大于50周短路阻抗三倍以上，一定要加保护球隙，球隙的接地电流回路接入试验变压器电源跳闸回路四、多台试验变压器串接的方法—弥补电压不足试验中，串级的两台试验变压器各绕组的电压和电流均不能超过各自能够承受的能力。

特别是电压分布，受试验变压器容量和短路阻抗的影响大。

应在较低的试验电压时，用电压互感器测量，以免某一台试验变压器过电压。

五、并联补偿电抗器的方法—弥补电流不足变压器绕组外施工频耐压时，总是呈容性负载，可并联补偿电抗器。

如无专用的补偿电抗器，可用更高电压等级的变压器短路后，作补偿电抗器用。

近年来，成大的串联揩振耐压装置已有产品，或改变串联电抗器的电感值，或改变施加电压的频率达到串联的谐振的目的。

这种可控的串联谐振耐压装置，已成功地对GIS实施现场耐压。

只要参数合适，对变压器的外施工频耐压也是可行的。

第七节感应耐压试验从低压绕组施加较高频率的是压，通过电磁感应，实现对高压绕组主绝缘和纵绝缘的耐压，同时也是变压器局部放电试验所必须的加电压手段。

第八节空载试验一、目的测量铁芯的空载电流I0和空载损耗P0，发现磁路中的局部或整体缺陷，及绕组中的匝层间短路。

二、方法在变压器的一侧绕组上施加三相或单相电源，测试电压、电流和有功损耗。

对于大型电力变压器，现场一般无足够大的试验电源。

因此，全电压下的空载试验只能借助相应的电网电源，采取直接合闸的办法。

这时，应具备有足够精度，足够电压等级的电压和电流互感器。

低压侧ac加电，ab短接，测量U，I0，P0反映A、C相磁路和绕组状况。

低压侧ab加电，bc短接，测量U，I0，P0反映A、B相磁路和绕组状况。

低压侧bc加电，ac短接，测量U，I0，P0反映B、C相磁路和绕组状况。

一般A、B相励磁的磁路与B、C相励磁的磁路对称，A、C相励磁时磁路则长些，因此P OAC=~(P OBC)三、试验注意事项⑴高电压或全电压空载，被试变压器状况要达到投入运行的条件。

各种安全措施齐全，包括所有110，220kV绕组的中性点都应直接接地。

⑵用试验电源进行空载试验，因容量有限，电压波形难以保证正弦，建议采用低电压的单相空载试验。

为了查找故障，甚至几十伏电压的单相空载试验都是有效的。

⑶为了与制造厂的空载试验数据相比较，除满足电压波形及其修正计算外，还应将使用的电压和电流互感器进行校准并将误差值进行修正。