电力变压器的预防性试验方法.docx
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电力变压器的预防性试验方法
毕业论文
课题名称
电力变压器的预防性试验
系/专业
电气与自动化系/电气与自动化技术
班级
电气0721
学号
0704183229
学生姓名
李冬冬
指导教师：
梁人杰
2010年04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℃日期:
2007.3.13
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℃日期:
2009.4.15
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。
2.1.2温升试验
2.1.2.1试验目的
变压器的温升试验是制造厂在型式试验中鉴定产品质量的重要试验项目之一。
温升试验的目的就是确定变压器各部件的温升是否符合有关标准规定的要求，从而为变压器长期安全运行提供可靠的依据。
运行单位在下列情况下，一般也需要进行此项试验。
（1）对旧产品或缺乏技术资料的变压器进行出力鉴定。
（2）如变压器过热，应重新确定其额定容量或提出改造措施。
（3）对改变冷却方式（如由油自然循环冷却改作强油循环水冷）、更换绕组等的变压器，应鉴定其额定容量。
2.1.2.2试验要求
变压器的温升试验，一般是在绝缘、损耗、电压比和直流电阻等试验之后，按铭牌数据后有关规定进行。
对强油循环冷却的变压器，试验时冷却入口的水温最高不超过25°C；油自然循环冷却的变压器，最高气温不超过40°C。
试验时应测量变压器下列各部位相对于冷却介质的温升：
（1）绕组（或称线圈）温升：
（2）铁心温升；
（3）是上层油温升（油浸变压器）；
（4）对附加损耗较大的变压器，还应测量其结构件（如铁心夹件、线圈压板、箱壁和箱盖等）的温升；
（5）强油循环冷却的变压器，还应测量冷却器的进出水温及油温，以及需要测量的其他部位的温升。
温升试验应在环境温度10~40°C下进行。
为了缩短试验时间，试验开始时可以用增大试验电流或恶化冷却条件的办法，使温度迅速上升，当监视部位的温度达70%预计温升时，应立即恢复额定发热和冷却条件进行试验。
每隔半小时记录一次各部位的温度，油浸变压器以上层油温为准，干式变压器以铁心温升为准，如果3h以内每小时温度变化不超过1°C时，则认为被试变压器的温度已经稳定，便可记录各部位及冷却介质的温度。
2.1.2.3试验方法
（1）直接负载法：
变压器的温升试验采用直接负载法时，在被试变压器的二次侧接以适当负载（如水炉、水阻、电感或电容器等），在一次侧施加额定电压，然后调节负载，使负载电流等于额定电流。
（2）循环电流法：
当被试品容量较大时，采用水阻作试验就比较困难，因而用循环电流进行温升试验较为简单，其辅助设备少，被试变压器与运行工况相同，但需要一台与被试变压器相同容量的辅助变压器。
（3）用系统负载作试验：
当被试变压器位于发电厂时，则可用发电厂开机进行试验，调节发电机励磁，使被试变压器满载，并达到额定电流，这种方法适用于高压大容量的容量的变压器在现场做试验。
（4）相互负载法：
采用相互负载法进行变压器的温升试验时，此时需要三台变压器和两个试验电源，并将被试变压器TX与供给空载损耗的辅助变压器T同一侧的各同名端并联。
2.1.3短路特性试验
将变压器一侧绕组（通常是低压侧）短路，而从另一侧绕组（分接头在额定电压位置上）加入额定频率的交流电压，使变压器绕组内的电流为额定值，测量所加的电压和功率，并换算到75℃时的数值，该功率就是变压器的负载损耗，所测电压就是阻抗电压，这一试验就称为变压器的短路试验。
变压器负载损耗实际就是铜损，也就是电流通过变压器绕组时产生的热量损失。
它将直接影响到绕组及其他部分的温度升高。
因此负载损耗的大小对变压器的经济运行有很大影响。
阻抗电压（短路电压）就是短路试验时所加的电压，它是变压器并联运行的基本条件之一。
当系统发生短路时，变压器的短路电流及由此产生的力取决于阻抗电压的大小。
变压器在运行中负荷变化比较大时，阻抗电压直接影响网络波动。
变压器的短路试验除制造厂进行外，运行单位在大修或事故后检查，以及几台变压器要并列运行时都要做短路试验。
2.1.3.1试验目的
通过短路试验，能够发现变压器是否存在下列缺陷。
（1）变压器各活动部件（屏蔽，夹紧环，电容环，轭铁梁板等）及油箱壁中，由于漏磁通导致的附加损耗过大或局部发热过高而达到不能容许的数值。
（2）变压器油箱顶盖、引出线端子附件过热与附加损耗加大。
（3）多层螺旋式低压绕组的的附损耗，由于绕组中并联导线在特殊换位处短路，或在绕组制造中，导线错误换位而显著增大。
由以上分析可知，负载损耗和阻抗电压是变压器运行中的主要参数，因此短路试验是非常重要和有必要的。
2.1.3.2测量方法
通常，现场使用三相电源法来做短路特性试验。
试验时按图接好各试验仪器仪表，将三相电源接入三相调压器，接入被试变压器的高压侧，将低压侧短路。
检查接线无误后，将电压慢慢升起，观察仪表的指示。
一切都正常时，将电压升至额定值，读取各仪表的指示值。
如三相电流有不平衡，则以电流表指示值的算术平均值为准。
2.1.3.3试验要求
（1）试验温度校正。
短路试验与测量直流电阻一样，都与温度有关。
试验前应记录温度，并将测量结果换算到参考温度，一般都是换算到75℃时的数据。
（2）试验电流校正。
短路试验时需要较大容量的电源，一般要占被试变压器容量的5%～20%。
如果现场受条件限制，不能在额定电流下试验，允许在降低电流下进行试验。
但是不应低于25%。
应将试验结果按公式换算到额定电流下的负载损耗结果。
2.1.3.4注意事项
（1）当测量仪表须经过互感器进行测量时，电流互感器的极性应正确，电压表极性也该正确。
（2）由于变压器的直流电阻很小，因此短路线的截面要大，且接触良好，以减少接触电阻。
（3）在短路试验时，如果测出的损耗较小，应将仪表的损耗考虑进去，并进行校正。
（4）短路试验一般在冷环境下进行。
刚退出运行的变压器要等到绕组温度降到油温时才能试验。
试验时间要短，读书要迅速，以免线圈过热，影响准确度。
（5）如果变压器的套管内有电流互感器，应将其二次侧短路。
2.1.3.5现场试验数据
#7主变（A相）短路特性试验数据
短路阻抗试验试验日期：
2009.4.20
开关位置
电流（A）
电压（V）
短路阻抗（%）
铭牌值（%）
误差（%）
1
3.909
200
19.21
19.14
0.37
3
4.18
200
19.69
19.59
0.51
5
4.49
200
20.35
20.23
0.59
#7主变（B相）短路特性试验数据
短路阻抗试验试验日期：
2009.4.20
开关位置
电流（A）
电压（V）
短路阻抗（%）
铭牌值（%）
误差（%）
1
3.916
200
19.16
19.25
-0.47
3
4.24
200
19.50
19.67
-0.86
5
4.55
200
20.14
20.28
-0.69
#7主变（C相）短路特性试验数据
短路阻抗试验试验日期：
2009.4.20
开关位置
电流（A）
电压（V）
短路阻抗（%）
铭牌值（%）
误差（%）
1
3.945
200
19.02
19.17
-0.78
3
4.22
200
19.60
19.59
0.05
5
4.55
200
20.14
20.19
-0.25
2.1.3.6试验结果的分析判断
（1）短路试验主要测量负载损耗和阻抗电压两个数据.根据GB1094规定:
负载损耗允许偏差10%；阻抗电压允许偏差10%。
（2）阻抗电压与绕组的几何尺寸有关，它与频率成正比；与变压器每柱安匝成正比；与总的漏磁面积成正比；与每匝电压及绕组高度成反比。
阻抗电压的大小还于引线排列有关系。
因此，当测得数据不准确时可以从这几点找问题。
（3）负载损耗包括电阻损耗和附加损耗。
通常主要是附加损耗，其原因在制造时绕组股间短路、换位间短路。
2.1.4空载特性试验
变压器的空载试验,是从变压器的任一绕组施加正弦波额定频率的额定电压,其他绕组开路,,测量变压器的空载损耗和空载电流的试验.空载电流以实测的空载电流I0的百分数来表示,记为I0%按有定义有
I0%=I0/IN*100%
空载损耗主要是铁芯损耗,即消耗于铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗。
空载时激磁电流经过一次绕组时也要产生电阻损耗，如果激磁电流数值很小，这可以忽略不计。
空载损耗和空载电流取决于变压器的容量、铁芯的构造、硅钢片的质量和铁芯的制造工艺等因素。
2.1.4.1试验目的
测量变压器的空载电流和空载损耗；发现磁路中的局部或整体缺陷；检查线圈匝间、层间绝缘是否良好，铁芯硅钢片间绝缘状况和装配质量等。
2.1.4.2测量方法
现场测试的方法取决于试验对象的情况。
对于三相变压器通常使用“三相电源法”；若为单相变压器则使用“单相电源法”。
试验时空载电流都比较大，或者没有适合量程的大电流表、电压表时，可以将电流回路经CT接入测量仪表，而将电压回路直接接入仪表试验。
2.1.4.3试验要求
为了测量的准确，对仪表和测量方法有如下规定：
（1）电压表和电流表的准确度不应低于0.5级；测量功率时应使用0。
5级的低功率因数瓦特表。
（2）为了准确测量出空载电流和空载损耗，PTCT的准确度为0。
2级，尽量不采用0。
5级的互感器，因为它的角误差大，测出的空载损耗误差较大。
2.1.4.4注意事项
接线时，必须使瓦特表的电流线圈和电压线圈两点间的电位差最小特别是瓦特表电压回路串有电阻时，更应注意这个问题。
各种表的极性不能接错。
瓦特表电流线圈和电压线圈上标有“*”的端子应接在一起。
2.1.4.5现场试验数据
#7机组变压器空载特性试验
#7机组变压器空载特性试验日期：
2009.4.18
相别电压（V）
UV加压
VW加压
UW加压
IU（A）
WU（w）
IV（A）
WV（w）
IW（A）
UW（w）
100
11
1
11
1
14
1
200
16
5.2
17
6.8
22.5
5.8
300
21
13.8
13.6
25
29.5
13.5
400
26
20.8
------
------
35.0
27
2.1.4.6试验结果的分析判断
由于VW相电流和空载损耗增加比较明显,怀疑磁路或线圈存在缺陷。
后来检查发现V相回路存在缺陷。
经过修理后发现分接开关的相间部分有开裂和受潮迹象。
重测后数据恢复正常了。
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
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