变压器试验知识

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1、 变压器试验基础知识 变压器试验基础知识 编制 吴永生 正泰电气股份有限公司 2008 年 5 月 主要针对 35kV 及以下油浸式配电变压器和干式变压器。 一、试验标准 一、试验标准 GB1094.11996 电力变压器 第 1 部分 总则 GB1094.21996 电力变压器 第 2 部分 温升 GB1094.32003 电力变压器 第 3 部分 绝缘水平、 绝缘试验和外 绝缘空气间隙 GB1094.52003 电力变压器 第 5 部分 承受短路的能力 GB/T1094.102003 电力变压器 第 10 部分 声级测定 GB1094.112007 电力变压器 第 11 部分 干式变压器

2、GB/T10228-1997 干式变压器技术参数和要求 GB/T73542003 局部放电测量 GB/T64511999 三相油浸式电力变压器技术参数和要求 GB/T72522001 变压器油中溶解气体分析和判断导则 DL/T9112004 电力变压器绕组变形的频率响应分析法 二、试验项目 二、试验项目 1、电压比试验 2、直流电阻测量 3、绝缘特性测量（绝缘电阻、吸收比、极化指数、介质损耗因数） 4、外施工频耐压试验 5、短路阻抗及负载损耗测量 6、空载损耗和空载电流的测量 7、感应耐压试验 8、温升试验 9、雷电冲击试验 10、声级测量 11、局部放电测量 12、密封试验 13、变压器油试

3、验 三、试验具体内容 三、试验具体内容 1、电压比测量 1、电压比测量 电压比测量是验证变压器能否达到预期的电压变换效果。 绝缘装配后的电压 比试验是检验绕组的匝数与绕向是否正确； 引线装配后的电压比是检查分接开关 与绕组的联结组标号是否正确； 总装后的电压比试验是检查变压器分接开关内部 所处位置是否一致及线端标志是否正确。一般使用变比电桥测量，测量应分别在 各分接上进行。 判定方法按 GB104.1-1996 第 9 条允许偏差之规定： 主分接 1 、规定电压比的0.5% 2、实际阻抗百分数的1/10 确 规定的第一对绕组 其它分接 按协议，但不低于 1 和 2 中较小者 电压比 允许误 差

4、 其它绕组 按协议，但不低于 1 和 2 中较小者 2、绕组直流电阻测量 2、绕组直流电阻测量 绕组电阻测量是检查线圈内部导线、引线与线圈的焊接质量，线圈所用导线 的规格是否符合设计，以及分接开关、套管等载流部分的接触是否良好。 一般使用直流电阻仪测量，应在所有分接下测量其绕组电阻。绕组电组测量 时，必须准确记录绕组温度；变压器引线装配完工后测量绕组电阻时，器身不应 停放在空气流动较快和周围空气温度变化较大的场所，此时记录环境温度；总装 配完工后，对于干式变压器，绕组温度应取绕组表面不少于三点温度的平均值； 对于油浸式变压器，在油温度己经稳定后，向被试变压器温度计座内注入至少 2/3 深度以上

5、的变压器油，并插入温度计；此时可将油顶层温度作为绕组温度， 对于大型变压器应取油平均温度人选为绕组温度。 油浸式配变判定方法按 GB/T6451-1999 第 6.1 条规定： 对 1600kVA 及以下的变压器，直流电阻不平衡率相为 4%，线为 2%；2000kVA 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。 干式变压器判定方法按 GB/T10228-1997 第 4.6 条规定： 对于 2500kVA 及以下的配电变

6、压器，其不平衡相为 4%，线为 2%；630kVA 及 以上的电力变压器，其不平衡率（有中性点引出时）为 2%，线（无中性点引出 时）为 2%。 注： （1） 、直流电阻不衡率应以三相实测最大值减最小值作分子，三相实测平均值作 分母计算。 （2） 、对所有引出的相应端子间的电阻值均应进行测量比较。 3、绝缘特性测量（绝缘电阻、吸收比、极化指数、介质损耗因数） 3、绝缘特性测量（绝缘电阻、吸收比、极化指数、介质损耗因数） 在变压器制造过程中，绝缘特性测量用来确定绝缘的质量状态，发现生产 中可能出现的局部或整体缺陷， 并作为产品是否可以进行绝缘强度试验的一个辅 助判断手段。 （1） 、绝缘电阻、吸

7、收比及极化指数测定 电压为 35kV、容量为 4000kVA 和 66kV 及以上的变压器应提供绝缘电阻值 （R60）和吸收比（R60/R15） ，电压等级为 330kV 及以上应提供绝缘电阻值、吸 收比及极化指数 （R10min/R1min） ； 测量时使用 5000V、 指示量程不低于 100000M 的绝缘电阻表；其他中小型变压器只提供绝缘电阻值，测量时使用 2500V、指示 量程不低于 10000M 的绝缘电阻表。 （2）介质损耗因数测量 电压为 35kV、容量为 8000kVA 及以上和 66kV 及以上，应测量。根据试品的 电压等级施加相应电压，当试品额定电压为 10kV 及以上时

8、，取 10kV；当试品额 定电压低于 10kV 时，取试品额定电压。 绝缘特性测量部位 双绕组变压器 三绕组变压器 顺序号 被试绕组 接地部位 被试绕组 接地部位 1 低压 外壳及高压 低压 外壳、 高压及中 压 2 高压 外壳及低压 中压 外壳、 高压及低 压 3 高压 外壳、 中压及低 压 4 高压及低压 外壳 高压及中压 外壳及低压 5 高压、 中压及低 压 外壳 注：顺序号 4 和 5 的项目，只对 16000kVA 及以上的变压器进行。 4、外施工频耐压试验 4、外施工频耐压试验 目的： 考核绕组对地和绕组之间的主绝缘强度。 方法： 外施耐压试验时，被试产品铁芯及外壳必须可靠接地；试

9、品的油面指示必须 高于穿缆式套管或套管的升高座。试验前应对所有与主体油连通的套管放气，对 低压接线盒，手孔盖板、升高座等所有凸起部份均需放气，直到油溢出为止；应 将试品的被试绕组所有端子连接至试验变压器高压线端， 非被试验绕组所有端子 连接并可靠接地。 判定方法： 试验过程中，如果电压不空然下降、电流指示不摆动、没有放电声，则认为 试验合格。如果有轻微放电声，在重复试验中消失，也视为试验合格；如果有较 大的放电声，在重复试验中消失，需吊习检查寻找放电部位，采取必要的措施， 根据放电部位决定是否复试。 各电压等级的额定耐受电压按 GB1094.3-2003 表 1： 单位：kV 额定雷电冲击耐受

10、电压 系统标称 电压 设备最高电压 Um 全波 截波 外施耐受电压 3 3.6 40 45 18 6 7.2 60 65 25 10 12 75 85 35 15 17.5 105 115 45 20 24 125 140 55 35 40.5 200 220 85 Um1.1kV 的低压绕组应承受 5kV 外施耐受电压试验。 干式变压器绝缘水平按 GB1094.11-2007 表 3： 单位：kV 额定雷电冲击耐受电压（峰值）标称系统电压 设备最高电压 Um 额定短时外施耐 受电压 组 1 组 2 1 1.1 3 3 3.6 10 20 40 6 7.2 20 40 60 10 12 35

11、60 75 15 17.5 38 75 95 20 24 50 95 125 35 40.5 70 145 170 5 短路阻抗及负载损耗测量 5 短路阻抗及负载损耗测量 测量变压器的负载损耗和短路阻抗，确定这两个重要性能参数是否满足标 准、技术协议的要求，以及变压器绕组内是否存在缺隐。 短路阻抗及负载损耗的测量，应当在试品的一个绕组的线端施加额定频率， 且近似正弦的电流，另一个绕组短路，各相处于同一个分接位置。测量应在 50%100%额定电流下进行；为避免绕组发热对试验结果产生明显误差，试验测量 应迅速进行；同时准确记录试验时绕组温度。 试验接线图 短路阻抗计算公式： 短路阻抗计算公式： 2

12、22 ()( 10 kt kt k r p eek S =+1) 式中： ek:参考温度时的短路阻抗，% ekt绕组温度为 t时的阻抗电压% Pktt时的负载损耗校正值 W Sr额定容量 kVA K温度系数 100% ktr kt rk uI e uI = 式中： Ukt绕阻 t时流过试验电流 Ik 的电压 kV Ik试验电流 A Ir施加电压侧的额定电流 A 2 () r ktkt k I pp I = 式中： Pkt试验电流下的负载损耗 W 负载损耗计算公式： 负载损耗计算公式： 22 (1 ktr k pI RK p K )+ = 式中： Pk参考温度下的负载损耗 Ir 2R被测一对绕组

13、的电阻损耗 三相变压器一对绕组的电阻损耗应为两绕组电阻损耗之和三相变压器一对绕组的电阻损耗应为两绕组电阻损耗之和。 “Y”或“Yn”联结组的绕组 Pr =1.5Ir 2R xn =3Ir 2R xg “D”联结组的绕组 Pr =1.5Ir 2R xn =Ir 2R xg 式中： Pr绕组的电阻损耗 Rxn线电阻 Rxg相电阻 注：计算负载损耗时，当测量电阻温度和负载损耗温度有差别是，需要对电 阻损耗进行校正，校正公式为： 注：计算负载损耗时，当测量电阻温度和负载损耗温度有差别是，需要对电 阻损耗进行校正，校正公式为： 235 () 235 p r r t p t + + 温度系数 K 计算 温

14、度系数 K 计算 对于铜绕组 23575 235 K t + = + 对于铝绕组 22575 225 K t + = + 式中：75 为变压器的参考温度，一般油变为 75，SC 系列的干式变压器为 120， SG 系列的干式变压器为 145。t 为环境温度。 6、空载损耗和空载电流的测量 6、空载损耗和空载电流的测量 空载损耗及空载电流的测量，应从试品各绕组中的一侧绕组（一般为低压绕 组）线端供给额定频率的额定电压（应尽可能为对称的正弦波电压） ，其余绕组 开路；如果施加电压的绕组是带有分接的，则应使分接开关处于主分接位置；如 果试品绕组中有开口三角形联结绕组，应使其闭合。运行中的地电位处（分

15、级绝 缘变压器其中性点、铁心、拉带等）和油箱或外壳应可靠接地。 试验接线图 一般额电压下实测值即为空载损耗，当施加的电压小于额定电压时（不应低 于 90%）应按下面公式计算： 00 () n r u pp u = 式中： P0试验电压下实测空载损耗 U 试验电压 n校正系数（取决于铁心硅钢片的种类，对于冷轧硅钢片，n=1.92。 空载电流计算 0 100% k r I I I = 式中： Ik试验电流 Ir励磁绕组额定电流 7、感应耐压试验 7、感应耐压试验 本试验通常在一个绕组的端子上施加尽可能接进正弦波的交流电压， 试验频 率应适当大于额定频率； 除非另有规定， 当试验电压频率等于或小于

16、2 倍频率时， 全电压的试验时间为 60S；当频率超过两倍额定频率时，试验持续时间 t 按下公 式计算： 120 r f t f = 式中： Fr额定频率，Hz f试验频率，Hz t试验时间，S 如果试验频率超过 400Hz，持续时间应不小于 15s。 感应接线图： 在试验过程中，没有发现放电声，电压表指示不摆动，电流表指针不突然上 升或下降，并通过空载试验，损耗及空载电流不变化，则认为变压器感应试验通 过。 8、温升试验 8、温升试验 一般采用短路法进行温升试验，对于油浸式变压器，将试验品的一侧绕组 短路，另一侧绕组供电，施加总损耗，当顶层油温升的变化每小时小于 1K，并 持续 3 小时，可以认为温升己经达到稳定状态，再降至额定电流，持续 1 小时， 断电，测量绕组的热态电阻。 对于干式变压器，分为空载温升和负载温升两个部分，空