变压器试验——进修教材ppt课件.ppt

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1、变压器试验,2009-09-14,1. 变压器试验类型,1.1 例行试验(出厂试验)每台变压器都要进行的试验。1.1.1 测量绕组直流电阻1.1.2 电压比测量和联结组标号检定1.1.3 短路阻抗和负载损耗测量1.1.4 空载电流和空载损耗测量1.1.5 绕组绝缘电阻和绝缘的介质损耗因数(tan)测量1.1.6 绝缘试验1.1.7 有载分接开关试验1.1.8 绝缘油试验,1.2 型式试验在一台有代表性的变压器上进行的试验，证明被代表的变 压器也符合规定要求。1.2.1 温升试验；1.2.2 绝缘试验：1.3 特殊试验1.3.1 绝缘试验；1.3.2 绕组对地和绕组间的电容测定；1.3.3 暂态

2、电压传输特性测定；1.3.4 三相变压器领序阻抗测量；1.3.5 短路承受能力试验；1.3.6 声级测定；1.3.7 空载电流谐波测量；1.3.9 风扇和油泵电机吸取功率测量。,1.4.1 变压器油的色谱分析； 1.4.2 变压器的频率响应分析； 1.4.3 油流带电测量； 1.4.4无线电干扰电压(RIV) 1.4.5 绕组变形测试,2 直流电阻测量2.1 有关标准 1. GB 1094.11999 电力变压器 第1部分 总则第10.1.1 a 绕组 电阻测量。 2. GB/T 64511999 三相油浸式电力变压器 技术参数和要求10 220 kV级变压器。 3. GB/T 1627419

3、96 油浸式电力变压器 技术参数和要求 500 kV级 4. GB 645086 干式电力变压器 第5.2条。 5. GB/T 10228 干式电力变压器技术参数和要求 6. DL/T 57395 电力变压器检修导则 第7.4.3条第2项。,2.2测量的目的和要求 绕组直流电阻测量按 GB 1094.1 1996电力变压器 第一部分 总则 的规定属 于变压器的例行试验 ， 所 以 每一 台变压器在制造过程中及制造完成后 ， 都要进行直流电阻的测量。 测量直流电阻的 目 的主要是检查变压器的以下几方面 : (1) 绕组导线连接处的焊接或机械连接是否 良好 ，有无焊接或连接不 良的现象 ; (2)

4、 引 线与套管 、引 线与分接开关的连接是否 良好 ; (3) 引 线与引线 的焊接或机械连接是否 良好 ; (4) 导线的规格 ，电阻率是否符合要求 ; (5) 各相绕组的 电阻是否平衡 ; (6) 变压器绕组的温升是根据绕组在温升试验前的冷态 电 阻和温升试验后断开 电源瞬间 的热态电阻计算得到 的 ， 所以温升试验需测量 电阻。,2.2 变压器直流电阻测量 2.2.1 V A表法,2.2.2 直流电阻大的情况(电阻R10) 使用单臂电桥测量 当电桥平衡时，即io = 0时，有rx = r3r2/r1在测量时，不可避免地要使用引线电缆，这会带来一定的引线误差。,对变压器试验，假定每个接触电

5、阻是100 ，每根引线长3米，截面积是s，计算得出的误差如图,2.2.2 直流电阻小的情况(电阻R10) 使用双臂电桥测量 当电桥平衡时，即io = 0时，有,双臂电桥有下列结果，其等式右边第一项和单臂电桥一样，第项在括弧内各项之和等于领时就等于零。等式右边是误差。,假定变压器直流电阻测量时，引线长6 m，Rx 到 RN有两个接触点，使用0.05级电桥，桥臂电阻的极限误差是0.0005，计算得出的测量误差如表 双臂电桥测量变压器电阻时连接引线引起的误差 （%）,3.绝缘电阻和介质损耗因数tan3.1绝缘电阻绝缘电阻是例行试验，根据变压器容量、电压等级不同，需要测量绝缘电阻、吸收比、和极化常数。

6、 图变压器内有绝缘材料、变压器油，都是极性材料，由于变压器的工艺不同，其吸收电流衰减速度不同，可以表现出绝缘电阻高，而吸收比低的情况，此时需要用极化指数来检查变压器绝缘的干燥情况。,2.4.1 直流电阻测量的电流 直流电阻测量时，变压器是在直流励磁下的过程，在铁心内产生磁通 ，由于铁心材料的磁导率很高，所以在直流安匝 i N 作用下，铁心内的磁通密度B ( = B S )很高，绕组电感L和铁心磁通 存在关系 L = N / i (2-3)由于磁通 大，对应绕组有大的电感。,2.4.3 直流电阻测量结束时电流的断开 在直流电组测量结束，需要断开测量线路。而断开大电感的直流电流，会产产生相当大的电

7、压。这是因为断开电流时，储存在电感中的能量通过向变压器的对地电容充电，可以达到很高的数值，这一点是测量变压器直流电阻时需要注意的，一般直流电阻测量仪配有放电线路，使断开时电压限制在安全范围内。但需要注意不要立即拆除连接线。 2.5 直流电阻不平衡率 对于1600 kVA及以下的变压器，直流电阻不平衡率相为4%，线为2%；2000 kVA及以上的变压器，直流电阻不平衡率相(有中性点引出时)为2%，线(无中性点引出时)为1%。如果由于线材及引线结构等原因而使直流电阻不平衡率超过上述值时，除应在出厂试验记录中记录实测值外，尚应写明引起这一偏差的原因。使用单位应与同温度下的出厂实测值进行比较，其偏差应

8、不大于2%,例：容量1000 kVA，低压额定电压400 V变压器，其低压引线布置如图,在线圈材料一样和制造正常条件下，其线电阻的不平衡率为2.69%，已超过了2%。,直流电阻测量注意：1. 要使铁心饱和2. 断开直流时注意反电势,电压比测量和联结组标号检定3.1 标准GB 1094.11999 电力变压器 第1部分 总则第10.3电压比测量 和联结组标号检定。2. GB/T 64511999 三相油浸式电力变压器 技术参数和要求 10 220 kV级变压器。3. GB/T 162741996 油浸式电力变压器 技术参数和要求 500 kV级4. GB 645086 干式电力变压器 第5.3条

9、。5. GB/T 10228 干式电力变压器技术参数和要求6. DL/T 57395 电力变压器检修导则 第9.3.11条。3.2 测量目的和要求 进行电压比测量和联结组标号检定的目的是为了保证两台及多台变压器的并联运行。因为变压器并联运行的条件有： 1. 电压比相同； 2. 联结组标号相同； 3. 变压器短路电压相差在规定范围内，另一附加条件是变压器容量差别不要大于3倍。,双电压表法,电桥法,绕组联结组,绕组的Y、D、Z联结及矢量图,4. 短路损耗和短路阻抗的测量4.1标准1. GB 1094.11999 电力变压器 第1部分 总则2. GB/T 64511999 三相油浸式电力变压器 技术

10、参数和要求。3. GB/T 162741996 油浸式电力变压器 技术参数和要求 500 kV级4. GB 645086 干式电力变压器。5. GB/T 10228 干式电力变压器技术参数和要求。6. DL/T 57395 电力变压器检修导则 第9.3.14条，规定必要时进行 变压器的短路特性试验。4.2 试验目的 短路损耗和短路阻抗是变压器的重要参数。短路阻抗和变压器的运行 及继电保护有很密切的关系，短路阻抗影响输电线路的电压和变压器 的并联运行；而短路损耗与变压器的能耗及温升有关。4.3 标准要求,变压器短路阻抗的允许偏差,试验方法 负载损耗Pk是在变压器的一对绕组中，一侧绕组短路，另一侧

11、 绕组施加电压，通过额定电流时测到的损耗。 (1) 直流电阻损耗，包括一对绕组损耗加的和； (2) 附加损耗：包括以下几部分损耗：,在工频交流条件下，设单相电源电压是正弦变化的，电压 u可表示为,电流,瞬时功率,变压器的损耗功率是 P = UIcos,UIcos(2t一 )是以两倍交流频率变化的功率，其平均值为零。,P = U I cos( ), = K1 0.0291 tan ，%,4.4.2.1 单相变压器损耗测量的电压表、电流表和瓦特表(V, A, W)线路,图4-2 单相变压器损耗测量a)无互感器 b)有电压互感器、电流互感器 A 安培表 v 伏特表 w 功率表 CT 电流互感器 PT

12、电压互感器TT 被试变压器 ZT 中间变压器,4.4.2.2 三相变压器损耗测量的电压表、电流表和瓦特表(V, A, W)线路，三瓦特表法,三相损耗瞬时值是三相损耗之和,P= Wa + Wb + Wc = UaIacosa + UbIbcosb + UcIccosc,图4-3三相变压器损耗测试三瓦特表法测量接线图 (a)无互感器 b)有电压互感器、电流互感器 A一安培表 V一伏特表 w一功率表,三相三瓦特表法测量负载损耗时的相量图,4.4.2.3 三相变压器损耗测量的电压表、电流表和瓦特表(V, A, W)线路，二瓦特表法,两块功率表的瞬时功率是 p = uabia + ubcic p = (

13、ua - ub)ia + (uc ub)icia + ic = ib p = (ua - ub)ia + (uc ub)ic = ua ia + ub ib + uc ic,三相二瓦特表法的缺点 三相二瓦特表法测量三相损耗时，在功率因数角 大于60后瓦特表W1变为负值，实际损耗P是两块瓦特表指示W1和W2之差。图4-7表示在功率因数角 30后，实际损耗P 与瓦特表指示W1和W2的关系，而瓦特表指示W1和W2 在功率因数角 接近90时，变为大小接近相等，而符号相反，实际损耗P 的测量，变为两个大数相减，结果误差很大。所以在负载试验cos 低时，不能使用这种线路，,我国标准对损耗测量的偏差没有规定

14、，但有的国家标准规定了损耗测量的准确度为 3%，显然三相二瓦特表法测量三相损耗是不能满足这一要求。因此，测量三相变压器的损耗应尽可能不使用三相二瓦特表法，而使用三相三瓦特表法。,数字变压器损耗测量线路,系统的特点是使用电容分压器测量电压，使用零磁通或双级电流互感器测量电流，使用数字功率表，因而可在功率因数很低时达到较高的准确度。,标准损耗测量系统在不同功率因数cos下的功率测量误差,预计变压器负载损耗测量时可能将会遇到的cos 值如图4-9中以粗实线表示。,4.5.1短路阻抗(一对绕组的) ：按标准短路阻抗是 在额定频率和参考温度下，一对绕组中某一绕组端子之间的等效串联阻抗Z = R十jX (

15、)。确定此值时，另一绕组的端子短路，而其他绕组(如果有)开路。在实际工作中常使用短路阻抗的相对值，即%值。,.6 短路试验的容量,大型变压器短路试验时，所需的试验电源容量较大，以360 MVA / 220 kV双线圈变压器为例，设短路阻抗为15% ( 17.5%) = 16.12%。 施加到额定电流所需的电压是 220 0.1612 = 35.46 kV； 容量是 360000 0.1612 = 58030 kVA。 即使按标准允许的范围，施加1/2额定电流， 电压是35.46 /2 =17.73 kV； 容量是58030 / 4 = 14510 kVA。,短路试验线路原理图,4.7 短路试验

16、结果的计算 按标准负载损耗和短路阻抗均规定是75C的，因此在环境温度下的测量结果要换算到75C。4.7.1 75C的短路阻抗,温度t C下的短路阻抗的有功分量,urt =,ur75 = K urt,短路阻抗的无功分量不随温度改变，无功分量ux可由下式计算,=,=,4.7.2 负载损耗折算到75 C,Pkt = I2R + PF t,直流电阻损耗, I2R75 = K I2Rt,4.7.2.2附加损耗校正到参考温度,PF75 = PF t / K,4.7.2.3 负载损耗校正到参考温度,4.9 负载损耗测量时注意：大容量变压器负载损耗测量时cos 低，准确测量损耗难度较大；大容量变压器负载损耗测

17、量时所需试验电源容量大；建议使用三瓦特表法测量短路损耗；短路损耗测量时，注意准确测量温度。,短路试验注意：Cosf低试验电源容量大温度,5.变压器空载损耗和空载电流测量5.1标准5.2 试验目的 空载损耗和空载电流是变压器的重要参数。空载损耗与变压器的能耗及温升有关，空载电流中的谐波和变压器的运行及继电保护有很密切的关系。 空载损耗的允许偏差+15% 空载电流的允许偏差是 + 30% 5.3 试验线路 空载损耗和空载电流的试验线路基本同短路损耗和短路阻抗的试验线路, 但测量空载损耗和空载电流是以平均值电压表为准,所以在线路图4-1、4-2、4-3和图4-5中和电压表并联有平均值电压表,三相变压

18、器的铁心三相是不对称的，,励磁绕组Y接,5.4.2.1 空载电流,励磁绕组D接,5.4.2.2 空载损耗,5.4.2.3 空载特性的试验,1）空载试验时，施加电压开始应尽可能小，防止变压器的励磁涌流，,）逐渐升高电压到110 %额定电压，然后降低电压到最低电压，重复1 2次，,3）空载试验电压的波形,空载电流的波形是非正弦的。,发电机组中引起非正弦的电枢反应,非正弦的空载电流还在试验线路中所有设备中引起非正弦的电压降,试验电压应以平均值电压表读数为准,，平均值电压表的读数记为U ,方均根值电压表读数记为U,设测得的空载损耗为Pm，则校正后的空载损耗P0为： P0 = Pm（1 + d）,d =

19、（U 一U) / U ,如果读数U与 U 之差大于3%，应按协议确认试验的有效性。,6. 绝缘特性测量,6.1 绝缘电阻、吸收比和极化指数,图6-1 变压器绝缘的等值线路,图6-2 在变压器施加直流后的电流,变压器绝缘电阻的吸收比和极化指数 绝缘电阻规定测量60秒时的电阻值。,吸收比规定为60秒时的电阻值和15秒时的电阻值之比，,极化指数是10 min绝缘电阻和1min绝缘电阻之比,变压器的绝缘电阻和温度关系,R2 = Rl el.5 (t1 t2) / 10,R1、R2分别为温度t1 ， t2时的绝缘电阻值,6.1.3 绝缘电阻测量,对试品施加一次直流电压以后，必须将电极短路接地10 min

20、以上，将剩余电荷尽量放完，然后再进行下一组合的试验。否则，残存的电荷将对测量结果产生影响，并可能危及人身安全。,6.2 介质损耗因数(tan )测量,油浸变压器使用油纸绝缘，在交流电压作用下，其中发生极化损耗和电导损耗，,6.2.2.1 电桥法测量变压器,西林电桥,图6-4西林电讶基本原理图 a) 正接法 b)反接法 Cx被试变压器，CN标准电容，R3, R4,C4电桥桥体中元件，G指零仪表,由于变压器产品在测量tan时，其油箱对地绝缘有一定困难，所以反接法应用广泛。,国产的QSl电桥,tan测量：范围 0.5% 60% 误差：当电容量为l00 pF 0.4 F时tan值自0.5% 3%， 绝

21、对误差应不大于士0.3%； tan自3% 60%时，相对误差应不大于测定正切值的士10%,新型tan测量仪器,测量范围(l2 kV) 电容 12 pF 44 nF tan 10-4 2.000 (200%)准确度： 电容 0.05% 1个数字 tan 1 % 1 10-4,6.2.3 tan 电压关系,图6-7 tan 电压特性的典型曲线,6.2.4 tan 温度关系,tan2 = tan l e 1.3 (t2 t1) / 10,tan l 、tan2 分别为温度t1 ， t2时的tan值,6.4 套管的介质损耗因数tan,变压器的tan 测量值和测量时的温度有关，但大量数据表明，套管的ta

22、n 值和温度的关系不是很明显的，图6-8表示套管tan 值和温度的关系,图中自下而上的4条曲线分别表示绝缘中的含水量为0.1 0.3%、0.4 0.5%、1%、和4%。,7. 外施耐压(工频)试验,7.1 标准,7.2 试验目的,外施耐压试验的目的是考核绕组对地和绕组之间的主绝缘强度。,外施耐压试验不考核绕组的纵绝缘强度。,7.3 试验要求,7.4 试验线路及设备,图7-1外施耐压试验接线原理图 1 电源 2 试验变压器 3 被试品 4 保护系统 5、6 测试系统,7.4.2.1 试验变压器,被试变压器在试验线路中相当于一个电容，也就是试验变压器所带负载是容性的。,x1和r1为试验变压器低压绕

23、组的电抗与电阻，x2和r2为折算到低压的高压绕组的电抗与电阻，xm和rm为励磁阻抗的电抗与电阻，U1为低压侧电压，I0为空载电流，I1为低压绕组电流，I2为折算到低压侧的高压绕组电流，E1为低压绕组感应电动势，E2为折算到低压侧的高压绕组感应电动势，U 2为折算到低压侧的高压绕组端电压，Cx为被试变压器的等值电容,图7-3 外施耐压试验时试验变压器及被试变压器的等值电路图,图7-4 试验变压器的矢量图,式中 U 电压变化%值； I1 试验变压器低压侧电流 (A)； IN试验变压器低压侧额定电流 (A)； e r 试验变压器短路阻抗有功分量 (%)； e x 试验变压器短路阻抗无功分量 (%)。

24、 cos l 电压U1和电流I1的功率因数,例：试品为一台SFP一360000/220变压器，试验目的为考核高压中性点耐压水平，试验电压值为200kV。试验变压器选用YDJ500/500，其高压额定电压为500 kV，高压额定电流为l A，低压额定电压6 kV，阻抗电压eK=8%。已知中性点对地的电容量为50000 pF。 设e x = 7%，则e r = 3。87%。 cos = 0.05, sin = 0.999； 试验变压器电容电流 Ic = UC = 200000 314 50000 10-12 = 3.14 A。,即电压变化 (容升)为0.2107 500 = 105.4 kV,2）

25、试验变压器容量及短路阻抗的选择,(1) 容量：,(2) 短路阻抗,3） 试验变压器输出波形,7.4.2.2 试验电源,1） 同步发电机组,2）调压器,7.4.3 工频耐压试验时的保护装置,7.4.3.1 球隙和它的保护电阻,7.4.3.2 试验变压器的保护电阻,7.4.3.3 试验变压器低压侧保护,7.4.4 工频耐压试验中的电压测量装置,7.4.4.1 利用试验变压器的特性进行测量,7.4.4.2 球隙,7.4.4.3 静电电压表,7.4.4.4 高压分压器,被测电压和低压臂上的电压之比称为分压比,图7-5 电容分压器原理图,式中 U1被测电压； U2低压臂上的电压； Z1高压臂阻抗； Z2

26、低压臂阻抗,一般情况下分压器测量电压的幅值误差应为士1%。,峰值电压表基本上是利用电容电流整流,7.5 变压器工频耐压试验7.5.1 试验接线,7.5.1.1 正确接线,图7-7 高压绕组短路、低压绕组短路接地的 外施耐压试验接线图,7.5.1.2 不正确接线,图7-11 非被试绕组悬浮时的电容等值线路 H高压绕组， L低压绕组， C1、C2高、低压绕组对地电容 C12高、低压绕组之间电容,77 外施耐压试验结果的判断,GB 1094.3一2003第10条规定 “如果末发现内部绝缘击穿或局部损伤，则试验合格,8. 感应耐压和局部放电试验,分为短时交流感应耐压试验(ACSD试验)和长时交流感应耐

27、压试验(ACLD试验)。,表8-2 ACSD及ACLD试验带PD测量时的U1和U2值及PD量的限值,8.2.2 高压绕组为全绝缘的变压器短时感应耐压试验(ACSD),8.2.2.1 Um 72.5 kV和Um = 72.5 kV且额定容量小于10000 kVA 的变压器,通常在变压器不带分接绕组两端之间的试验电压应尽可能接近额定电压的2倍 .在本试验中一般不进行局部放电测量。,8.2.2.2 Um = 72.5 kV且额定容量为10000 kVA及以上和Um 72.5 kV的变压器,所有这些变压器均应进行局部放电测量。,A = 5min； B = 5min； C = 试验时间； D 5min；

28、 E = 5min图8-1 局部放电测量的时间顺序,局部放电测量电压 U2应为,相对地：1.3 Um /,相间：1.3 Um,背景噪声水平应不大于100 pC,在U2下的第二个5min期间，所有测量端子上的视在电荷量“的连续水平不超过300 pC,8.2.3高压绕组为分级绝缘的变压器短时感应耐压试验(ACSD),对于三相变压器，要求两种试验，即： a) 带有局部放电测量的相对地试验，相对地的额定耐受电压 按GB 1094.3； b) 带有局部放电测量的中性点接地的相间试验，相间额定耐受 电压按GB 1094.3。,三相变压器试验顺序包括三次逐相施加单相试验电压，每次的绕组接地点是不同的。,为评

29、估局部放电特性，在相间试验时，应在 U2 = 1.3 U m下进行测量。,对于单相试验，在U2 = 1.5 U m /,，所有测量端子上的,“视在电荷量”的连续水平在第二个5min期间不超过500 pC，或者，对于相间试验，在U2 = 1.3 U m下不超过300 pC，或可能要求在1.2Um时有一个相当低的视在电荷量的协商值。,8.2.4 高压绕组为分级绝缘(或)全绝缘的变压器长时感应耐压试验(ACLD),一台三相变压器，既可以按图8-3用单相连接方式逐相地将电压加在线路端子上进行试验，也可以采用对称三相连接方式进行试验。,图8-3 星形或三角形联结三相变压器的逐相试验,被试绕组的中性点端子

30、(如果有)应接地。对于其他的独立绕组如为星形联结，应将其中性点端子接地；如果为三角形联结应将其一个端子接地，或通过电源的中性点接地。除非另有规定，带分接的绕组应连接到主分接。,电压应为： 在不大于U2/3的电压下接通电源；, 上升到1.l Um/,，保持5min, 上升到U2，保持5 min； 上升到U1，其持续试验时间按8.2.2规定；, 试验后立刻不间断地降低到U2，并至少保持60 min (对于Um 300 kV),测量局部放电, 降低到1.l Um/,，保持5min；, 当电压降低到U2/3以下时，方可切断电源。,如果满足下列要求，则试验合格： 试验电压不产生突然下降； 在U2下的长时

31、试验期间，局部放电量的连续水平不大 于 500pC； 在U2下，局部放电不呈现持续增加的趋势，偶然出现的较 高幅值脉冲可以不计入；, 在1.1 Um/,下，视在电荷量的连续水平不大于100pC。,只要不产生击穿并且不出现长时间的特别高的局部放电，则试验是非破坏性的。当局部放电不能满足验收判断准则时，用户不应简单地断然拒绝验收，而应与制造厂就下一步的研究工作进行协商。,8.3 局部放电的现象,局部放电是变压器内部绝缘系统中部分绝缘击穿，绝缘系统的贯穿性击穿。,图8-4中将变压器的绝缘系统(包括绕组对地、绕组之间、绕组对铁心等)分为三个并联的绝缘，其中两个C3 表示完好的绝缘，第3个是两个C2 和

32、C1 串联组成，C1 因为绝缘强度不够，在一定电场强度下，发生击穿。,图8-4 局部放电模型 a) 绝缘内部气隙放电模型 b) 放电等效电路,当外施电压逐渐上升，达到C1发生击穿时，,即为局部放电起始电压，以有效值U i 表示,当外施电压逐渐降低到C1恢复绝缘时，,外施电压的最高值即为局部放电熄灭电压，以有效值U e 表示。,8.3.1 实际放电量和视在放电量,放电过程中在介质内部移动的电荷量称为实际放电量，以 qi表示。,在施加电压的介质两端出现的脉动电荷称为视在放电量，以 qa表示。,前者在变压器内部无法测量，后者可以从变压器的出线套管测量。,设气泡放电时，,由于气泡一般较小，即C1 C2

33、，所以视在放电量际放电量qa 可能比实际放电量qi小得多。,8.3.2 放电重复率,8.3.3 放电能量,8.3.4 平均放电电流和放电功率,8.4 局部放电测量方法,局部放电测量方法分为电测法和非电测法两大类。,电测法应用较多的是脉冲电流法 (ERA法)和无线电干扰电压法 (RIV法)。,非电测法主要有声测法、光测法、红外摄像法和色谱分析法等。,8.4.1 脉冲电流法 (ERA法)测试原理,脉冲电流法的测试原理图如图8-5所示。,当试品Cx产生一次局部放电时，在其两端就会产生一个瞬时的电压变化u，此时在被试品Cx、耦合电容Ck和检测阻抗Zd组成的回路中产生一脉冲电流i。脉冲电流i流经检测阻抗

34、Zd，在其两端产生一脉冲电压，将此脉冲电压进行采集、放大和显示等处理，就可测定局部放电的一些基本量，尤其是视在放电量。,图8-5 ERA法基本测试回路,脉冲电流法主要利用局部放电频谱中的较低频部分，一般为数kHz至数百kHz,可在被试品两端注入已知电荷量的脉冲信号进行校准定量，测出视在放电量。,此脉冲电流法在世界范围内得到了最广泛的应用，已成为局部放电测试中最基本的方法。,8.4.2 脉冲电流法测试回路,脉冲电流法按其试验接线方法的不同分为直接法和平衡法两大类。,直接法又分为串联法 (检测阻抗Zd与试品Cx 串联)和并联法,图8-13 脉冲电流法测试回路a)串联法 b)并联法 c)平衡法,8.

35、4.3 脉冲电流法 (ERA法)和无线电干扰电压法 (RIV法)的 主要区别,(2) 仪器主体为无线电干扰场强仪，实质上是一种窄频带调谐选频式仪器，,无线电干扰电压法与脉冲电流法主要不同之处为：,(1) 检测阻抗一般为150 左右的电阻。,具有规定的窄带带宽 f 及可调节的中心频率 f 0(通常频带从4.25 9.35 kHz，f 0为l MHz),8.5 变压器局部放电的特点,油浸式变压器绝缘结构主要由油、纸、纸板和其他一些固体绝缘材料组成。,由于这些绝缘材料的性质不同，加上设计或制造上的原因以及绝缘内部存在气泡及杂质等因素，造成了绝缘结构中电场分布不均匀，甚至在局部区域电场过于集中，如在某

36、些油隙、油角、空气隙、有悬浮电位的金属体、金属尖角和固体绝缘表面等处，极易产生局部放电。,8.5.1 变压器中产生局部放电的几神典型结构及因素,8.5.1.1 引线,变压器绝缘结构中，引线的布置是很多的，引线与引线之间的电场分布是极不均匀的。,8.5.1.2 端部绝缘结构,超高压电力变压器端部绝缘结构中，通常在绕组端部放置静电环，一方面改善绕组冲击电压分布，另一方面作为屏蔽均匀端部电场。但静电环与端圈间形成的楔形油隙,图8-14 端部绝缘结构,8.5.1.3 突出的金属电极,8.5.1.4 杂质,在变压器绝缘结构中，与纸、纸板相比，油的介电常数最低，使得复合绝缘结构中油所承受的场强较高。,图8

37、-15所示为半径R的球形杂质在均匀电场中引起的电场畸变情况。,图8-15 球形杂质对均匀电场的影响 a) 2 1 b) 2 1,当 2 1 时，E2 E1，即杂质球内的场强大于油中场强，如图8-15a所示，,当 2 1 时，E2 E1，即杂质球内的场强小于油中场强，如图8-15b所示。,当杂质介电常数大于油的介电常数时，即 2 1 ，电场畸变会使油中场强增大。油中最大电场强度,油中含有悬浮状水珠时，E1max = 2.84 E1；,8.5.2 典型放电源,9. 油中溶解气体分析,9.2.1 油中溶解气体分析的特征气体,对判断充油电气设备内部故障有价值的气体：氢气(H2)、甲烷(CH4)、乙烷(

38、C2H6)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)。,9.2.2 总烃,烃类气体含量的总和，即甲烷、乙烷、乙烯和乙炔含量的总合。,9.3 产气原理,9.3.1 绝缘油的分解,绝缘油是由许多不同分子量的碳氢化合物分子组成的混合物，,由于电或热故障的结果可以使某些C-H键和C-C键断裂，,伴随生成少量活泼的氢原子和不稳定的碳氢化合物,乙烯是在大约为500C(高于甲烷和乙烷的生成温度)下生成的,乙炔的生成一般在800C 1200C 的温度，,9.3.2 固体绝缘材料的分解,纸、层压纸板或木块等固体绝缘材料分子内含有大量的无水右旋糖环和弱的C一O键及葡萄糖贰键，它们的

39、热稳定性比油中的碳氢键要弱，,聚合物裂解的有效温度高于105C ，完全裂解和碳化高于300C，,在生成水的同时生成大量的CO和CO2以及少量烃类气体和呋喃化合物，同时油被氧化。,表9-2不同故障类型产生的气体,9.5 故障识别,9.5.2 新设备,表9-4 对出厂和投运前的设备气体含量的要求 L/L,9.5.3 运行中设备油中溶解气体的注意值,表9-5 变压器、电抗器和套管油申溶解气体含量的注意值 L/L,9.5.3.2 设备中气体增长率注意值,仅仅根据分析结果的绝对值是很难对故障的严重性做出正确判断的。,必须考虑故障的发展趋势，也就是故障点的产气速率。,绝对产气速率：即每运行日产生某种气体的

40、平均值，按下式计算：,式中： a绝对产气速率，mL/d； Ci2一一第二次取样测得油中某气体浓度，L/L； Ci1一一第一次取样测得油中某气体浓度，L/L； t 二次取样时间间隔中的实际运行时间(日)，d； G一一设备总油量，t ； 油的密度，t/m3。,表9-7 变压器和电抗器的绝对产气速率的注意值 mL/d,相对产气速率：,式中： r 相对产气速率，%/月； Ci2第二次取样测得油中某气体浓度，L/L； Ci1第一次取样测得油中某气体浓度，L/L； t 二次取样时间间隔中的实际运行时间，月。,9.6 故障类型判断9.6.1 特征气体法,表9-8 编码规则,表9-9 障类型判断方法,表9-1

41、0 溶解气体分析解释表,9.6.3 对一氧化碳和二氧化碳的判断,当故障涉及到固体绝缘时，会引起CO和CO2的明显增长。根据现有的统计资料;固体绝缘的正常老化过程与故障情况下的劣化分解，表现在油中CO和CO2含量上，一般没有严格的界限，规律也不明显,当怀疑设备固体绝缘材料老化时，一般CO2/CO 7。,当怀疑故障涉及到固体绝缘材料时(高于200C)，可能CO2/CO 3,当怀疑纸或纸板过度老化时，应测试油中糠醛含量，或在可能的情况下测试纸样的聚合度。,9.6.5 充油电气设备典型故障9.6.5.1 电力变压器的典型故障,10. 变压器绕组变形的检查,目前从变压器外部检测变压器内部变形的方法有：测

42、量短路阻抗、频率响应分析 (FRA) 法和低压脉冲分析 (LVI) 法。,10.2 测量变压器短路阻抗,GB 1094.5 2003电力变压器 第5部分：承受短路的能力,第I类：不大于 2500 kVA； 第II类：2501 100 000 kVA； 第III类：100 000 kVA以上。,第I类和第II类变压器,具有圆形同心式线圈的变压器和交叠式的非圆形线圈的变压器，为2%。,容量为 10000 kVA及以下的变压器，如果其阻抗电压为3%及以上，则允许有较大的值，但不大于4%。,第III类变压器,每相短路电抗值与原始值之差不大于1%。,如果电抗变化范围在1% 2%之间，应经用户与制造厂协商

43、一致后，方可验收。,10.3 频率响应分析 (FRA) 法,其基本原理为：当电源信号频率超过 1 kHz时，变压器每个绕组均可视为一个由电阻、电感、电容等分布参数构成的无源线性二端口网络。,h (t) = v0 (t) / vi (t) H (j) = v0 (j) / vi (j) 图10-1 单相变压器绕组简化等值电路,以L、K、C分别表示绕组单位长度的分布电感、纵向电容和对地电容，,如果绕组的轴向或辐向发生机械变,形，均会引起网络L、K、C的变化，,导致传递函数H(j)的零、极点分布发生变化。,频率响应分析法 (FRA法),在变压器绕组的一端施加扫频电压信号,Vs (可依次输出不同频率的

44、正弦波电压信号)，,同时检测不同扫描频率,下绕组两端的对地电压信号V i (n) 和V o (n)，并进行相应处理，,最终得到绕组的传递函数H(n),H(n) = 20log (V o (n) / V i (n),图10-2 频率响应分析法测试原理图,变压器绕组的频率响应特性通常在l0 kHZ l MHz的频率范围内具有较多的谐振点。,采用FRA法进行变压器绕组变形测试时，选用l0 kHZ l MHz的扫频测量范围和1000个左右的线性分布扫描频点通常会获得较好的测试效果。,图10-3 三相高压绕组的频率响应,图10-4 三相低压绕组的频率响应,10.4 低压脉冲分析 (LVI) 法,低压脉冲

45、法 (LVI法)的测试原理如图10-5所示,在变压器绕组的一端对地施加标准脉冲电压信号(通常不超过300V)，利用数字化记录设备同时测量绕组两端的对地电压V0 (t)和Vi (t)，并进行相应处理，得到该变压器绕组的脉冲响应特性h (t),或传递函数H (j),h (t) = V0 (t) / Vi (t) H (j) = V0 (j) / Vi (j),由于LVI法采用的是时域脉冲分析技术，现场使用时较易受到外界干扰和灵敏度校正过程的影响，因此往往需要使用一个特殊结构和精细调整的测试系统，以消除脉冲传递过程中的折反射问题和脉冲信号源的不稳定性问题。,10.5 频率响应分析 (FRA) 法和低压脉冲分析 (LVI) 法 LVI法和FRA法均是通过比较波形进行判断的，可快速测出变压器短路阻抗0.2% 0.3%的变化，灵敏度是比较高的。但如何从量值上判断绕组的变形并与现行标准测量电抗值的变化统一起来，尚须积累经验。,