电力变压器试验方法.docx
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电力变压器试验方法
电力变压器试验方法
电气试验工
职业能力综合训练
系部：
电力工程系
班级：
输电1101
姓名：
孙同庆
学号：
11
指导教师：
李鹏
2014年05月20日
摘要：
变压器是电力系统中输变电能的重要设备,它担负着电压、电流的转换任务,它的性能好坏直接影响到系统的安全和经济运行.由于电力变压器多在室外露天下工作,承受着多种恶劣和复杂条件的考验,因此必须对它的导磁、导电和绝缘部件等进行定期试验,以检验其各项性能是否符合有关规程的要求,发现威胁安全运行的缺陷,从而进行及时的处理,以防患于未然。
电力变压器试验一般分为工厂试验和交接预防性试验两类.工厂试验主要包括工序间半成品试验、成品出厂试验、型式试验和特殊试验等;交接预防性试验主要包括交接验收、大修、小修和故障检修试验等;本次论文主要针对的是交接预防性试验,它的试验目的主要有绝缘试验和特性试验两部分。
关键词：
电力变压器绝缘试验特性试验电力系统
绪论………………………………………………………………………………………5
第一章:
变压器试验
1.1概述………………………………………………………………………………………6
1.2电力变压器试验的分类………………………………………………………6
第二章:
变压器的试验方法
2.1特性试验………………………………………………………………………7
2.1.1直流电阻测量
2.1.1.1试验目的
2.1.1.2测量方法
2.1.1.3试验要求
2.1.1.4注意事项
2.1.1.5现场试验数据
2.1.1.6试验结果的分析判断
2.1.2温升试验…………………………………………………………………9
2.1.2.1试验目的
2.1.2.2试验要求
2.1.2.3试验方法
2.1.3短路特性试验……………………………………………………………10
2.1.3.1试验目的
2.1.3.2测量方法
2.1.3.3试验要求
2.1.3.4注意事项
2.1.3.5现场试验数据
2.1.3.6试验结果的分析判断
2.1.4空载特性试验……………………………………………………………12
2.1.4.1试验目的
2.1.4.2测量方法
2.1.4.3试验要求
2.1.4.4注意事项
2.1.4.5现场试验数据
2.1.4.6试验结果的分析判断
2.2绝缘实验
2.2.1绝缘电阻和吸收比的测定…………………………………………………14
2.2.1.1试验目的
2.2.1.2测量方法
2.2.1.3试验要求
2.2.1.4注意事项
2.2.1.5现场试验数据
2.2.1.6试验结果的分析判断
2.2.2交流耐压试验………………………………………………………………16
2.2.2.1试验目的
2.2.2.2.测量方法
2.2.2.3试验要求
2.2.2.4注意事项
2.2.2.5现场试验数据
2.2.2.6试验结果的分析判断
2.2.3介质损耗因数tanδ测量…………………………………………………18
2.2.3.1试验目的
2.2.3.2测量方法
2.2.3.3试验要求
2.2.3.4注意事项
2.2.3.5现场试验数据
2.2.3.6试验结果的分析判断
第三章:
变压器的故障诊断与处理
3.1概述…………………………………………………………………………20
3.2变压器本体受潮……………………………………………………………20
3.3过热故障（缺陷）……………………………………………………………21
3.3.1导电回路过热
3.3.2铁芯多点接地
3.3.3局部过热
3.4放电性故障（缺陷）…………………………………………………………21
3.4.1绝缘损伤性放电
3.4.2悬浮放电
3.4.3其他放电
第四章:
总结………………………………………………………………………….23
附录……………………………………………………………………………………………24.
参考资料…………………………………………………………………………………….25
绪论
当前，电力工业正处于向大电网，大机组，大电厂，超高压，现代化的方向发展。
电厂机组装机容量从原先的30WKW，60WKW到现在的100WKW标志着我国的电力事业正迈向一个新的阶段，随着机组装机容量的增加对于整个电力系统的要求也随之增加了。
电力变压器是电力系统的重要设备，它的安全运行具有十分重要的意义，它关系到电力系统的安全和稳定运行。
预防性试验是保证其安全运行的重要措施。
为了保证电力变压器的正常运行就需要了解熟悉变压器的工作状态，以便有效的对高压电气设备进行技术监督和维护。
作为本厂最重要的两组变压器：
500KV厂总变、6KV厂高变，前者将电能升压后并入电网，后者承担着全厂各种大型用电设备的负荷。
这两组变压器的工作状态直接影响了一整套发电机组的运行和地区的电压稳定，电气试验作为检验和鉴定其是否工作在正常情况下的手段就显得很有必要了。
本次设计通过对500kv厂总变、6kv厂高变的电气试验设计，对几种重要的试验进行论述，旨在熟悉电力变压器的普通试验方法和一般故障的排除手段，掌握电气主接线的设计。
第一章:
变压器试验
1.1概述
变压器是电力系统中输变电能的重要设备,它担负着电压、电流的转换任务,它的性能好坏直接影响到系统的安全和经济运行.由于电力变压器多在室外露天下工作,承受着多种恶劣和复杂条件的考验,因此必须对它的导磁、导电和绝缘部件等进行定期试验,以检验其各项性能是否符合有关规程的要求,发现威胁安全运行的缺陷,从而进行及时的处理,以防患于未然。
随着现代工业的发展,变压器的种类越来越多,试验方法虽然大同小异但是由于电压等级和容量的差别,所以也有各自的特点,本次论文将重点阐述500KV油浸变压器的试验。
1.2变压器试验的分类
电力变压器试验一般分为工厂试验和交接预防性试验两类.工厂试验主要包括工序间半成品试验、成品出厂试验、型式试验和特殊试验等;交接预防性试验主要包括交接验收、大修、小修和故障检修试验等;本次论文主要针对的是交接预防性试验,它的试验目的主要有绝缘试验和特性试验两部分。
绝缘试验包括:
（1）测量线圈连同套管的泄露电流。
（2）测量线圈连同套管的介质损失角正切值。
（3）线圈连同套管的交流耐压试验。
（4）油箱和套管中绝缘油试验。
（5）油中溶解气体色谱分析。
（6）测量线圈的绝缘电阻和吸收比。
特性试验包括:
（1）测量线圈的直流电阻。
（2）检查线圈所有分接头的变压比。
（3）检查三相变压器的接线组别和单相变压器引出线的极性。
（4）测量容量为3150KVA及以上变压器在额定电压下的空载电流和空载损耗。
（5）短路特性和温升试验等。
由于本论文是建立在外高桥第三发电厂检修项目的工作基础上的，所以并没有包括所有的试验项目，而是有选择性的论述了6个有代表性的试验，都是在实际工作中自己参与过的变压器试验项目。
第二章:
变压器的试验方法
2.1特性试验
2.1.1直流电阻测量
变压器的绕组可以看作是电感L和电阻R串联的等值电路。
当有电压加在被测绕组两端时，由于电感不能突变，所以在刚加上电源时L中的电流为零，电阻中也无电流，所以电阻上没有压降，此时全部的电压都加在了电感L上，对于大型变压器来说就需要一段时间让电路达到稳定，如此才能测到比较正确的数据。
2.1.1.1试验目的
（1）检查绕组的接头质量和绕组有无匝间短路。
（2）电压分接开关的各个位置接触是否良好以及分接开关实际位置与指示位置相符。
（3）多股导线并绕的绕组是否有段股等情况。
2.1.1.2测量方法
通常测量直流电阻的方法是电桥法。
电桥法是采用电桥平衡来测量线圈电阻的，一般都用直流电桥。
常用的有单臂电桥，双臂电桥和双单臂电桥。
当被测量的电阻大于10Ω时，应该使用单臂电桥，如QJ23，QJ24等；当被测量电阻小于10Ω时使用双臂电桥。
测量时最好能测量每相的阻值。
对于无中性点引出的测量出线电阻后应进行换算。
当绕组是Y型接法时,各相的直流电阻为:
ru=（Ruv+Ruw-Rvw）/2
rv=（Ruv+Rvw-Ruw）/2
rw=（Rvw+Ruw-Ruv）/2
式中：
ru，rv，rw是每相绕组的直流电阻；
Ruv，Ruw，Rvw是相间电阻。
当绕组是△型接法时,各相的直流电阻为:
rU=（RUV-RP）-RUVRVW/（RUV-RP）
rV=（RVW-RP）-RUVRUW/（RVW-RP）
rW=（RUW-RP）-RUVRVW/（RUW-RP）
RP=（RUV+RVW+RUW）/2
式中：
ru，rv，rw是每相绕组的直流电阻；
Ruv，Ruw，Rvw是相间电阻。
当三相平衡时,则有r相=1.5r线
2.1.1.3试验要求
由于影响测量结果的因素很多,如测量表计,引线,温度,接触情况和稳定时间等.因此,测试中因注意以下事项:
（1）测量仪表的准确度因不低于0.5级。
（2）连接导线因有足够的截面，且接触良好。
（3）准确测量绕组的平均温度：
当变压器没有运行处于冷却状态时，测量油温即可认为是绕组的平均温度；当变压器刚退出运行时，需对照变压器绕组与油面温度计的指示值，当两者温差小于5度时，可认为油面温度就是绕组的平均温度。
（4）为了与出厂及历次测量的数值比较，应将不同温度下测量的直流电阻换算到同样温度，以便比较。
（5）变压器绕组反向电动势保护。
由于变压器绕组具有很大的电感，在测量过程中，不能随意切断电源及拉掉接在试品两端的充电连接线。
测试完毕后，应先将变压器两端短接，然后才可以切断电源。
变压器绕组反向电动势可能有数千伏，会对仪器和人员构成威胁，但是成套的数字式变压器直流绕组测量仪内部都装了保护电路，所以还是很安全的。
2.1.1.4注意事项
（1）电压线应尽量短和粗些。
（2）电压和电流线与被测绕组的端子应可靠连接。
（3）电压线接头应在电流线接头的内侧，并避免电压线接头流过测试电流。
（4）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量绕组的端子和引线应可靠绝缘。
2.1.1.5现场试验数据
#7主变（B相）绕组直流电阻测量数据比较
绕组直流电阻测量高油温度:
7℃低油温度:
7℃
相别
档位
高压侧（mΩ）
低压侧（mΩ）
A-X
a-x
1
126.0
0.880
2
123.2
3
120.2
4
117.5
5
114.4
绕组直流电阻测量高油温度:
10℃低油温度:
10℃
相别
档位
高压侧（mΩ）
低压侧（mΩ）
A-X
a-x
1
125.0
0.850
2
123.2
3
118.2
4
116.4
5
113.1
2.1.1.6试验结果的分析判断
（1）本次试验所测到的值与历次比较，没有太明显的出入，所以可说明线圈内部导线和阴险的焊接没有脱落,线圈没有层间短路和内部断线;电压分接开关,引线与套管的接触良好.
（2）测量直流电阻时必须要向仪器充电,往往需要很长的时间。
从电工原理上说，电感回路施加直流电压时，其充电过程的时间常数为T=L/R，所以缩短时间的办法就是减少电感，增加电阻，而加大电阻是比较可行的办法。
在试验前串一个合适的电阻就可以达到快速测量的目的。
2.2绝缘试验
2.2.1绝缘电阻和吸收比的测定
电力变压器绝缘电阻和吸收比的测量,主要是指线圈之间以及线圈对地之间的绝缘电阻和吸收比的测量。
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;检查绝缘表面的脏污及局部缺陷;检查有无短路、接地和瓷件破损等缺陷.测定绝缘电阻和吸收比一直是变压器绝缘试验中常用的方法之一。
2.2.1.1试验目的:
（2）初步判断变压器绝缘的好坏。
（3）鉴别变压器绝缘的整体或局部是否受潮。
（4）检查绝缘表面是否脏污,有无放电或击穿所形成的贯通性局部缺陷。
（5）检查有无瓷套管开裂、引线碰地、器身内有无铜线搭桥所造成的短路。
2.2.1.2测量方法
（1）对于额定电压为500KV的变压器一般使用2500V或5000V兆欧表.
（2）被测绕组各相引出端应短路后再接到兆欧表.接地的绕组也是短路后再接地,这样可以达到测量各绕组间及各绕组对地的绝缘电阻与吸收比.变压器绝缘电阻测量部位及顺序见表2-1。
变压器绝缘试验顺序表
变压器类型
测量
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
低压,中压,及外壳
4
低压及高压
外壳
低压及高压
低压及外壳
5
低压,中压及高压
外壳
表2-1
注：
吸收比：
不同的绝缘设备，在相同的电压下，其总电流随时间下降的曲线不同。
一般将60s和15s时的绝缘电阻的比值R60/R15称为吸收比。
测量这一比值的试验叫做吸收比试验。
2.2.1.3试验要求
（1）电气设备交接试验.按GB50150—1991,测量绕组连同套管的绝缘电阻、吸收比、极化指数应满足下列规定。
1）绝缘电阻不应低于出厂试验值的70%。
2）当测量温度和出厂试验时的温度不符合时,按公式换算到同一温度比较.
3）变压器的吸收比应大于1.3。
4）变压器电压等级大于220KV,且容量大于120MVA时,宜测量极化指数.测得值与出厂值相比较不应有太大变化。
（2）电气设备检修试验.按Q\CSG10007-2004《预防性试验规程》进行。
1）经过换算的绝缘电阻与前次的测量结果相比较应无明显变化,一般不低于上次值的70%。
2）吸收比在常温下不低于1.3,吸收比偏低时,可测量极化指数,应不低于1.5为宜。
3）当绝缘电阻大于10000MΩ时,吸收比不低于1.1极化不低于1.3。
2.2.1.4注意事项
a）试验前应将变压器同一侧绕组的各相短路，并与中性点引出线连在一起接地。
b）刚退出运行的变压器应等绕组的温度与油温接近时再进行测量。
c）吸收比和极化指数不进行温换算。
d）为消除残余电荷对测量的影响，应将绕组对地进行充分放电3min，拆开变压器的高、低压连接线；
e）在测量过程中，如需要重复测量时，应将绕组进行充分放电；
f）如发现存在绝缘问题，应进行分解试验。
g）该试验只能初步判定变压器的绝缘情况不存在特别明显的缺陷,而不能说明绝缘没有问题,它也是进行耐压试验前的预检。
2.2.1.5现场试验数据
#7主变绝缘电阻测量试验数据比较
绝缘电阻测量（MΩ）温度：
20℃
R15
R60
R600
R15/R60
R600/R60
高压侧-低压侧及地
97600
103000
126000
1.06
1.22
低压侧-高压侧及地
44400
54700
89500
1.23
1.64
高压侧与低压侧-地
49100
71200
117300
1.45
1.65
绝缘电阻测量（MΩ）温度：
20℃日期：
2009.4.15
R15
R60
R600
R15/R60
R600/R60
高压侧-低压侧及地
95400
102650
125676
1.04
30
低压侧-高压侧及地
43700
55630
865700
1.43
1.54
高压侧与低压侧-地
44500
73450
113430
1.39
1.46
2.2.1.6试验结果的分析判断
本次试验所测到的值与历次比较，没有太明显的出入，所以可以证明该变压器的绝缘没有出现明显的缺陷，也没有受潮，符合相关标准。
绝缘电阻和吸收比试验虽然能反映变压器的某些状况，但是，由于它们受外界的影响较大，测得的电阻值分散性较大，没有绝对的判断标准。
一般情况下采用比较法对结果进行比较，可以是同类型的设备间相互比较，该设备历次试验结果间的比较，也可以是大修前后的数据比较。
通常情况下如果与历次数据相差较明显，在排除测量误差和温度因素的情况下即可以认为变压器的绝缘损坏或受潮了，应该及时检查变压器的主绝缘，找出隐患。
2.2.2交流耐压试验
外施工频耐压试验是将被试绕组首尾短接，施加试验电压，考察变压器主绝缘和端绝缘的强度，对设备的安全运行具有重要意义。
交流耐压试验对固体有机绝缘来说属于破坏性试验，它会使原来存在的绝缘弱点进一步发展，使绝缘强度逐渐降低，形成绝缘内部劣化的累积效应，这是我们不希望见的。
因此，必须正确的选择试验电压的标准和耐压时间。
试验电压越高，发现绝缘缺陷的有效性更高，但被试品被击穿的可能性更大。
反之，试验电压低，又使设备在运行中被击穿的可能性加大。
2.2.2.1试验目的:
它是变压器试验的主要项目，是考核主绝缘的基本措施。
对变压器绕组连同套管一起进行超过额定电压一定倍数的工频交流试验电压，持续时间一分钟的交流耐压试验。
其目的是用比运行情况更为严酷的条件下检验变压器绕组的绝缘水平。
2.2.2.2测量方法
交流耐压试验的接线应根据被试品的要求和现有试验设备来决定。
通常是采用成套设备。
对于大型的变压器就需要大容量的试验变压器，调压器以及电源。
现场操作十分的不方便，在此情况下，可根据具体情况分别采用串联，并联谐振的方法来进行现场试验。
串、并联谐振可以通过调节电感来实现，也可以通过调节频率或电容来实现。
由于变压器是大电容设备，所以一般采用调感和调频来进行谐振补偿。
2.2.2.3试验要求
根据GB50150-1991与Q/CSG10007-2004制成表2-2如下，供试验参考。
变压器交流耐压试验电压标准（单位:
KV）
绕组额定电压
0.5及以下
2
3
6
10
15
20
35
44
60
110
220
330
500
出厂试验电压
5
18
25
35
45
55
85
95
140
200
395
510
680
交接试验电压
4
15
21
33
38
47
72
81
120
170
335
433
578
大修试验电压
2
14.4
20
28
36
44
68
76
112
160
316
408
544
运行中非标准产品最低试验电压
2
8
13
19
26
34
41
64
71
105
绕组全部更换后的变压器按出厂试验电压值进行试验；局部更换绕组的变压器按出厂试验电压的0.8倍值进行试验。
表2-2
2.2.2.4注意事项
（1）检查试验接线确保无误,被试变压器外壳和非加压绕组应可靠接地,试验中的过电流,过电压保护应正确可靠。
（2）油浸变压器的套管，入孔等所有能放气的部位全都打开充分排气，以免未排出的气体残存影响绝缘强度，导致击穿和放电。
（3）三相变压器的交流耐压试验，不必分相进行，但同恻绕组的三相引出线端必须短路后才能试验，否则会损伤变压器绕组。
（4）在试验过程中，升压过程应均匀，当电压升至40%试验电压以上时，应保持3%试验电压上升速度；降压应迅速，但应避免在40%试验电压以上突然切断电源。
（5）交流耐压试验时间为1分钟。
如果发生击穿时，应立即切断电源。
（6）加压期间应密切注视表计指示动态，观察，监听被试变压器，注意异常状态。
2.2.2.5现场试验数据
#7主变（A相）交流耐压实验数据比较
交流耐压试验日期:
试前绝缘MΩ
施加电压KV
持续时间min
试后绝缘MΩ
结果
50000
68
1min
50000
通过
交流耐压试验日期:
2009.4.15
试前绝缘MΩ
施加电压KV
持续时间min
试后绝缘MΩ
结果
50000
68
1min
50000
通过
#7主变（B相）交流耐压实验数据比较
交流耐压试验日期:
试前绝缘MΩ
施加电压KV
持续时间min
试后绝缘MΩ
结果
50000
68
1min
50000
通过
交流耐压试验日期:
2009.4.15
试前绝缘MΩ
施加电压KV
持续时间min
试后绝缘MΩ
结果
50000
68
1min
50000
通过
#7主变（C相）交流耐压实验数据比较
交流耐压试验日期:
试前绝缘MΩ
施加电压KV
持续时间min
试后绝缘MΩ
结果
50000
68
1min
50000
通过
交流耐压试验日期:
2009.4.15
试前绝缘MΩ
施加电压KV
持续时间min
试后绝缘MΩ
结果
50000
68
1min
50000
通过
2.2.2.6试验结果的分析判断
试验中，表计指针不跳动不上升，被试验变压器无放电声，则被认为试验通过；
一般若出现电流突然上升或电流继电器动作，则表示试品已被击穿。
本次试验所测到的值与历次比较，没有太明显的出入，所以可以证明该变压器的绝缘没有出现明显的缺陷，也没有受潮，符合相关标准。
根据经验判断，一般情况下，当试品被击穿时，电路中电流会明显上升，试品会发出击穿声响，冒烟，出气，焦臭，闪弧，燃烧等，都是不允许的，一定要查明原因。
这些现象如果确定是发生在绝缘上的，则认为是被试品存在缺陷和击穿。
另外，耐压试验前后都应测量被试品的绝缘电阻，确保设备和人员的安全。
2.2.3介质损耗因数tanδ测量
测量介质损耗因数tanδ是绝缘预防性试验的重要项目之一。
在交流电压作用下，流过介质的电流右两部分组成，即通过Cx的电流ICX，和通过Rx的电流IRx。
通常ICX〈〈IRx，介质损失角δ甚小。
介质中的损耗功率：
P=U2ωCxtanδ
tanδ为介质损耗角的正切，一般均比较小
2.2.3.1试验目的:
检查变压器绝缘是否受潮、油质是否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反映不灵敏。
因此，当变压器等级大于35KV时，且容量在8000KVA以上时，应测量介质损耗角的正切值。
2.2.3.2测量方法
a）使用仪器。
现场试验大多使用的是电压平衡式西林电桥（例如QS1型）和ZT1型介质测量专用仪器。
QS1交流电桥是按平衡原理制造的，有正反两种接法，在测介损时一般用反接法。
ZT1型介质测量仪是按相敏电阻原理制成的，具有带电测试功能。
b）测量时因将非被测绕组短接接地，也可以将非被测绕组屏蔽进行分解试验，以查出局部缺陷。
c）测量变压器介质损耗因数时，对于注油或未注油的，且绕组额定电压为10KV以上的变压器，试验电压为10KV，绕组额定电压小于10KV的，试验电压不应大于额定电压。
2.2.3.3试验要求
（1）被测绕组与非被测绕组均应首尾短路。
交流电压施加在绕组上，由于磁耦合作用，绕组各点的电位和相角可能不同，会对测量结果造成误差。
绕组首尾短接，可以将其内部各点电位的不同减小到最低限度。
（2）测试前应降套管，瓷瓶擦拭干净，表面的脏污会影响准确，另外周围的临时接地体也要拆除。
（3）当绕组的介损较大时，因测试相应温度下的油介损，以区分纸和油的情况。
2.2.3.4注意事项
（1）一般在绝缘电阻和泄露电流试验完成之后进行介质损耗因数的测量，试验时可以一次升到试验电压，也可以分段加压，以便观察不同电压情况下的介质损耗因数的变化。
（2）由于电源
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