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1、 1 变压器试验 n变压器历史 发展及形势 n变压器种类 结构 n变压器试验 变压器历史 发展及形势 n1912 110kV Lauchhammer Riesa n1929 220kV Rheinleitung RWE n1936 287kV Boulder Dam n1952 380kV Swedem n1959 500kV USSR n1965 735kV Canada n1985 1150kV USSR 变压器主要生产厂家 n国外 乌克兰扎布洛斯变压器厂 ABB 公司 英法GEC Alshtom 日本各厂 n我国 沈变 西变 保变 变压器种类 结构 变压器种类 结构 心式结构 心式结构
2、十字铁心变压器 铁心结构 绕组 部件名 称 作用材料结构 铁心形成磁路0 27 0 3 0 35mm厚度冷轧 硅钢片 心式 线圈包围铁心 简单 壳式 铁心包围线圈 方线圈 绕组变压器电路 部分 铜或铝导线圆筒式 饼式 连续式 和螺旋式线圈 装配 时低压绕组 靠铁心 油箱绝缘 散热 套管变压器引出 线的绝 缘部件 瓷质多级伞形 级数与电压 等级有关 三相变压器的磁路系统 n三相组式变压器 C A B 三相变压器的磁路系统 n三相心式变压器 三相变压器的电路系统 联接组 绕组 名称首端末端中性点 高压绕组A B CX Y ZO 低压绕组a b cx y zo 联接方法 n星型联接 角型联接 联接组
3、 n单相变压器联接组 nIi0 高低压绕组感应电动势同相位 标准联接 组 nIi6高低压绕组感应电动势同相位 n三相变压器联接组 nYy联接组号有0 2 4 6 8 10 nYd联接组号有1 3 5 7 9 11 n容量小于1600kVA时 用Yy0 or Dy11 容量 大于1600 kVA时 采用Yd11 or Dy11 YNd11d11 YNd11 Y0 11 11 原理 e1 e2 N1 N2 U1 U2 变压器的绝缘 n外部绝缘和内部绝缘 n主绝缘与纵绝缘 变压器试验种类 n电压比测量 连接组标号检定 n绕组连同套管的直流电阻 n绕组绝缘特性试验 变压器油的性能和试验方法 绝缘电阻
4、吸收比和极化指数测量 绕组绝缘系统电容的介质损耗因数和绕组 对地及绕组间的电容测量 n绝缘强度试验 外施耐压试验 感应耐压试验 局部放电试验 雷电冲击和操作冲击试验 n三相变压器零序阻抗测量 n短路承受能力试验 n声级测量 n空载电流的谐波测量 n有载分接开关试验 n空载试验 n绕组变形试验 n铁芯绝缘电阻 测量绕组连同套管的绝缘电阻 吸收比和 或 极化指数 n一 试验目的 检查变压器绝缘整体受潮 部件表 面受潮或脏污 以及贯穿性的集中性缺 陷 例如 各种贯穿性短路 瓷件破裂 引线接壳等现象 测量顺序和部位 顺序双绕组变压器三绕组变压器 被试绕组接地绕组被试绕组接地绕组 1低压外壳及高压低压外
5、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 吸收比 极化指数 n吸收比K为60s绝缘电阻值与15s绝缘电阻 值之比 可写成 R1min R15s n吸收比在一定程度上反映了绝缘是否受 潮 n极化指数PI为10min绝缘电阻值与1min绝 缘电阻值之比 可写成 R10min R1min 规程 规定的试验标准及要求 n1 使用2500V或5000V兆欧表 对220kV及以上变压器 兆欧表 输出电流应不小于3mA n2 测量前被试绕组应充分放电 n3 测量温度应以顶层油温为准 各次测量时的温度应尽量
6、接近 n4 尽量在油温低于50 测量 不同温度下的绝缘电阻值换算 n5 吸收比和极化指数不进行温度换算 n6 当绝缘电阻大于10000M 时吸收比和极化指数仅做参考 n7 绝缘电阻换算至同一温度下 与前一次测试结果相比应无明 显变化 一般不低于出厂值或初始值的70 n8 吸收比 10 30 不低于1 3或极化指数不低于1 5 测量铁心的绝缘电阻 测量铁心的绝缘电阻 n试验目的 n铁心的绝缘电阻反映铁心与地电位的金 属件之间的绝缘情况 n试验方法 n打开铁心接地连接片 测量铁心对地的 绝缘电阻值 规程 规定的试验标准及要求 n1 一般不低于100M n2 与以往测试结果相比无明显差别 一 般不低
7、于出厂值或初始值的70 测量绕组连同套管的介质损耗及电容量 n试验目的 n作为判断绝缘状态是否良好的重要手段 之一 它能对绝缘总体的干燥质量 吸 潮程度 清洁程度以及老化情况等进行 检查 绝缘介质中电流与电压间向量关系 当R4 103 时 测试频率50Hz C4是微法表示 Tg 0 1C4 当R4 104 时 测试频率50Hz C4是微法表示 Tg C4 西林电桥 规程 规定的试验标准及要求 n1 20 时tg 不大于下列数值 110 220kV 0 8 35kV及以下 1 5 n2 tg 值与历年的数值比较不应有显著变化 一般不大于30 n3 试验电压如下 n绕组电压10kV及以上 10kV
8、 n绕组电压10kV及以下 Un n4 电容量值与出厂值或上一次试验值的差别超出 10 时 应查 明原因 n5 测量温度应以顶层油温为准 尽量使每次测量温度相近 n6 尽量在油温低于50 测量 不同温度下的值一般可按下式换 算 ntg 2 tg 1 1 3 t2 t1 10式中tg 1 tg 2分别为t1 t2时的tg 值 温度升高 介损增加 绕组连同套管的直流电阻 n试验目的 n1 检查绕组焊接质量 n2 检查分接开关各个位置接触是否良好 n3 检查绕组或引出线有无折断处 n4 检查并联支路的正确性 是否存在由几条 并联导线绕成的绕组发生一处或几处断线的情 况 n5 检查层 匝间有无短路现象
9、 绕组连同套管的直流电阻 n试验方法 n测量绕组按相别夹线 非被测绕组开路 测量应在各分接头的所有位置上进行 规程 规定的试验标准及要求 n1 1 6MVA以上变压器 各相绕组电阻相互间的差别 不应大于三相平均值的2 无中性点因出的绕组 线 间差别不应大于三相平均值的1 n2 1 6MVA以下变压器 各相绕组电阻相互间的差别 不应大于三相平均值的4 无中性点因出的绕组 线 间差别不应大于三相平均值的2 n3 与以前相同部位测得值比较 其变化不应大于2 n4 按公式R2 R1 T t2 T t1 将测量值换算到同一 温度 式中R1 R2分别为在温度t1 t2下的电阻值 t1可取为交接试验时的变压
10、器绕组温度 T为电阻温度 常数 铜导线取235 铝导线取225 缩短测量时间的方法 n恒流源法 n减小时间常数法 n绕组串连法 n感应电势法 n短路另一侧绕组法 绕组串连法 短路另一侧绕组 n在直流电阻测试时 可以短路另一侧绕组时断 开测试绕组 例如 测量高压侧绕组直流电阻 时 可以在测量一个分接结束后短路低压绕组 断开高压绕组调换分接 在测量另一侧分接 的直流电阻 n注意 变压器在测量电阻时 不要切换无励磁 分接开关来改变分接 无励磁分接开关改变分 接时将在触头间发生电弧 引起油的分接 并 形成可燃性气体和炭 使变压器油质变坏 变比试验 n变压比试验的目的 n1 检查变压比是否与铭牌值相符
11、以保证达 到要求的电压变换 n2 检查分接开关位置和分接引线的连接是否 正确 n3 检查各绕组的匝数比 可判断变压器是否 存在匝间短路 n4 提供变压器实际的变压比 以判断变压器 能否并列运行 n试验方法 n 变压比试验的方法有双电压表法 变 比电桥法和标准互感器法 一般在变压 器交接试验时 分接引线拆装后和更换 绕组后 需要对绕组所有分接位置进行 变压比试验 n试验结果的判断分析 n1 各相所有分接位置的变压比与铭牌值相比 不应有 显著差别 且符合规律 n2 电压在35KV以下 变压比小于3的变压器变压比允 许偏差为 1 其它所有变压器 额定分接变压比允 许偏差为 0 5 其它分接的变压比应
12、在变压器阻抗 电压值 的1 10以内 但不得超过 1 n3 变压比不合格时 最常见的故障是分接引线连接错 误 分接开关指示位置与内部引线不对应造成 n4 故障后由于匝间短路也会造成变压比改变 绕组变形试验 n试验目的 n能够在变压器不吊罩 仅需拆除母线 的情况下 方便迅速地检测出其内部绕 组可能发生的扭曲 鼓包 移位等变形 现象以及绕组匝间 相间可能发生的接 触性短路故障 n试验方法 原理 n频率响应分析法诊断变压器绕组变形 是比较变压器遭受短路冲击前后的频率 响应特性 若两者一致 则表明该次短 路故障没有导致绕组变形 反之 则可 根据其频响特性的变化情况判断出发生 变形的绕组以及变形的严重程
13、度 绕组变形事例 n用一个信号发生源S 发出 电压为400V 上升沿为 2 S 下降沿为40 S的脉冲 信号 在被试品的注入端检 测注入到被试品上的信号 y t 同时也检测被试品输 出端的输出信号x t 通过 快速傅立叶变换得到 y t Y f x t X f nH f Y f X f n得到一组以对数形式表现的 频率响应数据 将数据记录 画出曲线得到被试变压器的 频谱图 n试验条件 n 被试品本体必须可靠接地 n 被试品的各个接线端子必须悬空 如 果有铁芯和夹件引出线 则必须可靠接 地 n 被试品的各个接线端子必须清洁 以 保证接线接触良好 例子 工频耐压试验 n试验目的 n变压器工频耐压试
14、验是在高电压下鉴定 绝缘强度的一种试验方法 它能反映出 变压器部分主绝缘存在的局部缺陷 受 潮 开裂 脏污及引线距离不够 在运 输中引起的绕组松动 绕组绝缘上附着 污物等 局部放电试验 n局部放电是指在高压电器中的绝缘介质 在高电压的作用下 发生在电极之间但 并未贯通的放电 这种放电可在导体附 近发生 也可能不在导体附近发生 它 可以发生在固体绝缘的空穴中 液体绝 缘气泡中或不同介质特性绝缘的分界面 上 局部放电原理 电容型试品局部放电等效回路 Ca内放电时的等效回路 Q UCa C1中放掉的电荷为q1 为C1两边的电压 降 放电能量 n局部放电所消耗的能量经常是用以估计 局部放电的一个参数
15、放电能量的大小 可能与介质老化的程度有关 局部放电引起介质的击穿 n局部放电式介质应用中的一种强场效应 它在电介质 现象和电气绝缘领域均有重要意义 通常介质在局部 放电的作用下能引起电气性能的老化 电老化 和击 穿 n现已查明 油纸型复合介质的长期击穿强度在很大程 度上决定于局部放电 对于油纸 或薄膜 绝缘电容 器 电缆和变压器都是如此 如油纸电力电容器 其 寿命常决定于局部放电而非短时击穿强度 因此这类 介质的工作电场强度受到限制 如果采用真空干燥去 气后浸入液体介质 则允许工作的电场强度可以大大 升高 n1 电的作用 即带电粒子的直接轰击作 用 n2 热的作用 n3 化学作用 n变压器绕组
16、是一个分布参数的元件 为 简化试验 我们目前仍把整个绕组看成 一个集中参数的电容试品 在绕组首端 进行测量 n测量原理和基本测试回路 n伴随着局部放电产生电的 声的 热的现象 原则上 都可作为检测信号进行局部放电测量 检测方法可分 为电测法和非电测法 电测发应用较多的是脉冲电流 法和无线电干扰电压法 非电测法主要有声测法 光 测法 红外摄像法和色谱分析法 n在国内 脉冲电流法是普遍采用的 因为采用这种方 法仪器简单 灵敏度高 而非电测法没有一个标准对 局部放电定量方法 因此其使用收到了限制 但超声 定位技术已经普遍用于电力电容器 电力变压器等电 工设备的局部放电测量 n测试原理 n如前所述 当试品Ca内任一点有局部放电发生 时 在试品两端会产生一个电压脉动 U 如 果用一个耦合电容Ck和接收阻抗Zm与Ca串联 构成一个回路 那么在 U的作用下 回路内 就会有一个脉冲电流 同时在Zm上会产生一 个脉冲电压um 测得um就可推算出 u以至 Q的大小 当Zm为L C性阻抗时 um为一高 频衰减振荡 当Zm为R性阻抗时 um为一指 数衰减脉冲 并联测试回路 串联测试回路 测试线路与装置 图 脉
