双夏介损试验讲义

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1、2008 年双夏介损测试讲稿1介质损耗试验1、测量介损的意义介损测量已被广泛地应用于高压电气设备的出厂检验和运行设备的预防性试验中。实践证明它是一种灵敏度较高的试验方法。特别是对绝缘老化、受潮等普通性缺陷，效果尤其明显。如：纯净的变压器油好油耐压约为 250kV/cm，坏油低的为 25kV/cm，相差 10 倍。但测量介损，好油可小至 0.0001，而坏油可大至 0.1,相差 1000 倍。也就是说介损试验比击穿强度试验灵敏度提高了 100 倍。测量设备绝缘的介损，不仅可以从介损的数值上来鉴定绝缘的优劣程度，发现 缺陷。也可以从介损的历年变化趋势及同类型设备的互相比较中，以及介损随电压、温度升

2、高的增量等方面来判断绝缘缺陷。这对于保证电气设备的安全运行是十分有意义的。2、介损测量的原理测量仪表：西林电桥、电流比较型电桥、智能电桥西林电桥的四个桥臂由四组阻抗元件所组成，采用标准阻抗作为标准桥臂进行比较（电位比较），其原理接线如图 1 所示。电桥平衡时：CRxn43(1) tgx4 (2) 2008 年双夏介损测试讲稿2图 1 西林电桥原理接线图 (a)正接线；(b) 反接线 在工频试验电压下，式(2)中 210f取 R 4为 10000/3184 则 tgx =C4，即 C 4的 F值就是 tgx 值。电流比较型电桥采用标准电流互感器作为标准桥臂进行电流比较。它的准确度比较高，平衡速度

3、快，操作简单，但由于互感器和平衡回路的绝缘问题，它无法进行高压测量。图 2 电流比较型电桥原理接线图图 2 是电流比较型电桥原理接线图。图中 Cn 为标准电容，Cx 表示被试品的电容，Rx 表示被 试品介质损耗等值电 阻，U 为试验电压，R 为十进可调电阻箱，C 为 可选电容。 Wn 和 Wx 分别表示电流比较型电桥标准臂和被测臂匝数。当电桥平衡时，由安匝平衡原理可得： 2008 年双夏介损测试讲稿3CWxnx(3) tgR(4) 式(4)中， 100，C 分别等于 1/10-6F和 0.1/10-6 F。智能型电桥是介于西林电桥和电流比较型电桥之间，以采用了单片机进行数据处理，所以这类电桥测

4、量简单，也可以进行高压测量，准确度比西林电桥高。3、电气设备的介损试验31 电力变压器试验试验接线 因变压器的外壳直接接地，所以现场测量时采用交流电桥反接法(或用 M 型介质试验器)进行。为避免绕组电感和激磁损耗给测量带来的误差，试验时 需将测量绕组各相短路，非测量绕组各相短路接地( 用 M型介质试验器时接屏蔽)。电力变压器试验接 线如表 1 所示。表 1 电力变压器介损试验接线 双绕组变压器 三绕组变压器顺序加压绕组 接地部位 加压绕组 接地部位1 高压 低压和外壳 高压 中 压、低压和外壳2 低压 高压和外壳 中压 高压 低压和外壳3 低压 高 压、中压和外壳说明：a、非被试绕组应短接接地

5、（或屏蔽）；b、同一变压器各绕组 tg的要求相同；c、测量温度以顶层油温为准；2008 年双夏介损测试讲稿4d、尽可能在油温低于 50时测量，不同温度下的 tg值要换算到同一温度下进行比较。换算公式： 10/)(2123.tgtt试验结果的判断 变压器的 tg在大修及交接时，相同温度下比较不大于出厂试验值的 1.3 倍，历 年预防性试验比较，数值不应有显著变化，大修及预防性试验结果按照规程规定进行综合判断。省企业标准 Q/GDW-11-120-2007，20时的 tg应不大于下列数值：500kV 为 0.5%； 220kV 及以下为 0.8%;32 变压器高压套管试验 试验接线: 测量装在三相

6、 变压器上的任一只电容型套管的 tg和电容时，相同 电压等级的三相绕组及中性点(若中性点有套管引出者 )，必须短接加压，将非测量的其它绕组三相短路接地。否则会造成较大的误差。现场常采用介损电桥正接线测量，将相应套管的测量用小套管引线接至电桥的 Cx 端，在高压套管的端部连接后加电压，一个一个地进行测量（注意同一绕组不测量的测量用小套管必须接地，否则末屏绝缘可能被击穿）。影响测量的因素： a. 当相 对湿度较大(如在 80%以上)时 ，正接 线使测量结果偏小，甚至 tg测值出现负值；反接线使测量结果往往偏大。b. 潮湿气候时，不宜采用加接屏蔽环，来防止表面泄漏电流的影响，否则电场分布被改变，会得

7、出难于置信的测量结果。有条件时可采用电吹风吹干瓷表面或待阳光暴晒后进行测量。2008 年双夏介损测试讲稿5c.套管附近的木梯、构架、引线等所形成的 杂散损耗，也会对测量结果产生较大影响，应予搬除。套管电容越小，其影响也越大，试验结果往往有很大差别。 d.自高压电源接到试品导电杆顶端的高压引线，应尽量远离试品中部法兰，有条件时高压引线最好自上部向下引到试品，以免杂散电容影响测量结果。 判断及标准套管测得的 tg(%)按规 程进行综合判断。省企业标准：油纸电容型 500kV 为 0.6%; 220kV 及以下为 0.7%;判断时应注意： a.tg值与出厂值或初始值比较不应有显著变化；b.电容式套管

8、的电容值与出厂值或初始值比较，变化达5%时应查明原因。33 电容型电流互感器试验 试验接线: 电容型电流互感器的结构如图 3 所示：图 3 电容型电流互感器结构原理图 1一次绕组；2电容屏；3二次绕组及铁芯；4末屏2008 年双夏介损测试讲稿6最外层有末屏引出。试验时可采用高压电桥正接线进行一次绕组对末屏的 tg及电容的测 量电流互感器进水受潮以后，水分一般沉积在底部，最容易使底部和末屏绝缘受潮。采用反接线测量末屏对地的 tg和电容，加压 在末屏与油箱座之间，另外将初级绕组接到电桥的“E”端屏蔽，试验时施加电压根据末屏绝缘水平和测量灵敏度选用，一般可取23kV。判断及标准电容型电流互感器一次绕

9、组对末屏的试验结果判断标准应按规程要求进行判断，采用反接线测量末屏对地的 tg, 省企业标准为1.5%。高电压介损试验时介损值的变化量应不大于0.003(测量电压从10kV 到 Un/ 3)。34 倒置式电流互感器试验倒置式电流互感器的绝缘结构与一般的电容式电流互感器不同，铁芯和二次绕组装配好后，包上绝缘纸，内置在圆形铝金属环内，结构类似于穿心电流互感器，圆形铝金属环的下部通过非磁性金属管与底座固定，二次绕组 及铁芯接地引出线经金属管内引出到底座接线盒，圆形铝金属环的外部包上绝缘纸，与穿过的一次导电杆绝缘。金属管的外部用电容屏均压，最内的一层电容屏（零屏）用引线引出供试验用，最外的一层电容屏（

10、末屏）用引线与一次绕组的电位相连。图 4 所示为常规电容型电流互感器绝缘等效电路，C1 为电容屏的等效电容， C2 为末屏 对二次绕组、 铁芯及底座的等效电容。采取常2008 年双夏介损测试讲稿7规的一次绕组短接加电压，末屏抽取信号的正接线，测量其介损及电容量，则测得的是主电容屏 C1 的介损及其电容量。图 4：常规电容型电流互感器等效电路 图 5：倒置式电流互感器等效电路图 5 所示为倒置式电流互感器绝缘等效电路，C11 为包在金属管外的电容屏的等效电容，C12 为圆形铝金属 环经过包在外部绝缘纸层与一次绕组间的等效电容，C2 为零屏对非磁性金属管及底座的等效电容。若采取常规的一次绕组短接加

11、电压，零屏抽取信号的正接线，测量其介损及电容量，则测得的是 C11 的介 损及其电容量，而作为主绝缘一部分的 C12 没有测量进去（因为金属管在互感器内部已经固定连接在底座上）。因此生产厂家出厂试验时多采用零屏、二次绕组、底座接地，用电桥反接线在一次绕组测量，测得的结果是 C11 与 C12的并联等效电容。若用正接线测量 C11 与 C12 的并联等效电容，则必须将互感器底座对地绝缘方可进行。该方法在产品还没有安装运行时还比较容易做到，而对已经运行的互感器则是不现实的。因此在现场对倒置式电流互感器进行介损及电容量测量必须采用反接线。但是 现场的互感器一次绕组连有一次引线及断路器、隔离开关，若直

12、接用反接线测量势必将引线电容、断路器的几何电容、均压电末屏C1C2底座一次绕组底座C12底座C2零屏C11一次绕组2008 年双夏介损测试讲稿8容、隔离开关瓷瓶的对地电容全部测量进去。因此只能通过接屏蔽的方法进行消除。35 电容式电压互感器试验电容式电压互感器由电容分压器、电磁单元( 包括中间变压器和电抗器)和接线端子盒组成，其原理接线如图 6。图 6 电容式电压互感器结构原理图 C1主电容；C 2分压电容；L电抗器：P保护间隙； ZYH中间变压器；R 0阻尼电阻；C 3防振电容器；K接地刀闸； J载波耦合装置；C 2分压电容低压端；XT中间变压器低压端； ax中间变压器二次绕组；a fxfZ

13、YH 的三次绕组有一种电容式电压互感器是单元式结构，分压器和电磁单元分别为一单元，可在现场组装，另有一种电容式电压互感器为整体式结构，分压器和电磁单元合装在一个瓷套内，无法使电磁单元同电容分压器两端断开。试验接线 a.主电 容的 C1 和 tg1的测量 测量主电容的 tg1和 C1 的接线如图 7 所示。由中间变压器励磁加压。 XT 点接地，分压电容 C2 的“”点接高 压电桥的标准电容器高压端，主电 容 C1 高压 端接高压电桥的“Cx”端，按正接线法测量。由于“” 点绝缘 水平所限，试验电压不超过 3kV。此时 C1 与 Cy 串联组2008 年双夏介损测试讲稿9成标准支路。一般 Cn 的

14、 tg0，而 C2 Cn，故不影响测量结果。 图 7 测量 C1、tg 1接线图图 8 测量 C2、tg 2的接线图b.分压电容 C2 和 tg2的测量 测量分压电容 C2 和 tg2的接线图如图 8 所示。由中间变压器励磁加压。XT 点接地，分压电容 C2 的“”点接高 压电桥的“Cx”端，主电容 C1 高压端与标准电容 Cn 高压端相接，按正接线法测量。试验电压 10kV 应在高压侧测量。此时，C1 与 Cn 串联组成标准支路。c.测量中 间变压器的 C 和 tg用反接线法 将 C2 末端 与 C1 首端相连， XT 悬空，中间变压器二次绕组、三次绕组短路接地按反接线测量。由于 点 绝缘水

15、平限制，外施交流电压 3kV，其试验接线和等值电路见图 9(a)、(b)。 2008 年双夏介损测试讲稿10图 9 测量中间变压器 tg 和电容的接线和等值电路 (a)试验接线图； (b) 等值电路图 判断和标准 电容分压器的试验标准按相关的规定进行判断，省企业标准分压电容器预试为0.5%，膜纸复合为0.25% 。中间变压器的试验标准按规程中电磁式电压互感器规定判断。36 串级式电压互感器试验图 9 为 220kV 串级式电压互感器的绕组及结构布置图。图 9 220kV 串级式电压互感器原理接线图 1静电屏蔽层；2一次绕组(高压) ；3铁芯；4平衡绕组； 5连耦绕组；6二次绕组；7三次绕组；8支架一次绕组分成 4 段，绕在两个铁芯上；两个铁芯被支撑在绝缘支2008 年双夏介损测试讲稿11架上，铁芯对地分别处于 3/4 和 1/4 的工作电压，一次绕组最末一个静电屏(共有 4 个静电屏)与末端“X”相连接， “X”点运行中直接接地。末电屏外是二次绕组 ax 和三次绕组 aDxD。“X”与 ax 绕组运行中的电位差仅 100/ 3V，它们之间的电容量约占整体电容量的 80%。110kV级的绕组及结构布置与 220kV 级类似，一次绕组共分 2 段，只有一个铁芯，铁芯对地电压为 1/2 的工作电压测量串级式电压互感器 tg和电容的主要方法有：末端加压法、末端屏蔽法、常规试验法和自激法。