1、p 2 .测试方法 （1）西林电桥简介1三三 . .介质损耗因数测量介质损耗因数测量 介损的测量一般都是通过西林电桥测量的，西林电桥（图5）是一种交流电桥，配以合适的标准电容，可以在高压下测量材料和设备的电容值和介质损耗角。西林电桥有四个臂，两个高压臂：一个代表被试品的ZX,一个代表无损耗标准电容Cn，两个低压臂处在桥体体内，一个是可调无感电阻R3，另一个是无感电阻R4和可调电容C4的并联回路。调节R3、 C4，使检流计G的电流为零。则可计算如下： 设被试品阻抗Zx为Z1；Cn为Z2；R3为Z3；R4并联C4为Z4。 计算为：412334443413243241333444441;111Xnn
2、nnRZZZZR Zj cj c RUUZZZZZZj cRZcZZRRRZj c Rcj c R图5、西林电桥按复数相等的定义：虚部、实部分别相等。则：4433;nXXnc RcRR CcR通过ZX的串、并联的等效变换，无论串联还是并联，介损都为：44tgc R 试验试验 介质损耗因数测量的技术方法介质损耗因数测量的技术方法 （2）西林电桥的应用西林电桥在实际测量中得到广泛的应用，根据西林电桥的特点，它用于变压器、电机、互感器等高压设备的tan以及电容量的测量。西林电桥有正接法和反接法两种，正接法（图6）适用于两端绝缘的产品，在变压器tan测量中，套管介损采用此方法；反接法（图7）适用于一端
3、接地的产品，变压器tan测量中，绕组介损测量采用此方法。其中在正接法中，电压加在被试品上，电桥上电压相对较低，使用安全；反接法中，电压加在电桥上的，对操作人员有一定的危险性。随着技术的不断进步，现在tan的测量是通过单板机和一系列电子设备，将矢量电流通过自动模/数转换，求出介质损耗角和电容量，方便快捷且精度高。2三三 . .介质损耗因数测量介质损耗因数测量图6、西林电桥正接法图7、西林电桥反接法 试验试验 介质损耗因数测量的技术方法介质损耗因数测量的技术方法p 2 .测试方法3三三 . .介质损耗因数测量介质损耗因数测量l 一般的，当绝缘介质优良时，试验电压即使升到很高， tan值也基本上没有
4、变化。但是，当绝缘介质工艺不好、绝缘中残留气泡或绝缘老化时，电压升高，试验电压超过局部放电起始电压时，绝缘介质中发生局部放电， tan值会迅速增大。所以，为了能有效的验证变压器的绝缘水平，对试验电压有一定的要求： a、额定电压为6KV及一下的试品，取额定电压； b、额定电压为1035KV的试品，取10KV； c、额定电压为63KV及以上的试品，取10KV或者大于10KV，但不超过绕组线端较低 电压的60%。CTC产品的试验电压一般取10KV。表1、变压器介损的测量部位序列号序列号双线圈变压器双线圈变压器三线圈变压器三线圈变压器被测线圈接地部分被测线圈接地部分1低压高压、外壳低压高压、中压、外壳
5、2高压低压、外壳中压高压、低压、外壳3高压中压、低压、外壳4高压、低压外壳高压、中压低压、外壳5高压、中压、低压外壳6其他特别指示部分其他特别指示部分 试验试验 介质损耗因数测量的技术方法介质损耗因数测量的技术方法p 3 .介损的影响因数4三三 . .介质损耗因数测量介质损耗因数测量1、电压特性 (1)tan与施加的电压的关系决定了绝缘介质的性能、绝缘介质工艺处理的好坏和产品结构。当绝缘介质工艺处理良好时，外施电压与tan之间的关系近似一条水平直线，且施加电压上升和下降时测得的tan值是基本重合的。当施加电压达到某一极限值时，tan曲线才开始向上弯曲，见图13曲线1。 (2)如果绝缘介质工艺不
6、好、绝缘中残留气泡等，tan比良好时要大，而且会在电压比较低时而向上弯曲，施加电压上升和下降时测得的tan值不会重合，见图13曲线2。 (3)当绝缘老化时，tan反而比良好时要小，但tan曲线在较低的电压下向上弯曲，见图13曲线3 ；老化的的介质容易吸潮，一旦吸潮，tan随电压迅速增加，且施加电压上升和下降时测得的tan值是不会重合，见图13曲线4。2、温度特性 tan测量通常在1040 下进行，其值随温度上升而增加， 其与温度的关系：图13、绝缘介质tan的电压特性121021tantan1.3TT2211tan:tgtan:tgTT油温为时的的值，%油温为时的的值，%同样的，应对上述关系式
7、或其他一些换算系数采取谨慎使用的态度。 试验试验 介质损耗因数测量的技术方法介质损耗因数测量的技术方法p 4.测试注意点u 试验电源频率应为产品的额定频率，其偏差应不大于5%。试验电源的波形应为正弦波，在测量中应注意非正弦波的高次谐波分量给tan值及电容值带来的影响。u 测量过程中要注意高压连线可能的支撑物及产品外绝缘污秽，受潮等因素对测量结果带来的较大误差。u 测量通常在1040下进行，变压器产品测量结果一般不应超过下列值： a、35KV及以下的产品20 时不应大于2%； b、63KV220KV产品20 时不应大于1.5%； c、330KV及以上产品，在2025 时不应大于0.5%。u 变压
8、器产品在进行tan测量时，被试品均应短路，并应正确记录产品的油温。5三三 . .介质损耗因数测量介质损耗因数测量 试验试验 介质损耗因数测量的技术方法介质损耗因数测量的技术方法 空载损耗和空载电流测量是变压器的例行试验变压器的全部励磁特性是由空载试验确定的。 进行空载试验的目的是：测量变压器的空载损耗和空载电流，验证变压器铁心的设计计算、工艺制造是否满足标准和技术条件的要求；检查变压器铁心是否存在缺陷，如：局部过热、局部绝缘不良等。 变压器空载试验一般从电压较低的绕组（一般是低压绕组）施加波形为正弦波、额定频率的额定电压，其他绕组开路，在此条件下测量损耗和电流 变压器的声级测量也是空载励磁条件
9、下进行的。6空载试验的技术方法空载试验的技术方法4 4、空载损耗和空载电流测量、空载损耗和空载电流测量 一一. .概述概述 试验试验 p空载损耗空载损耗主要包括：磁滞损耗和涡流损耗，同时还包括一些附加损耗磁滞损耗主要取决于硅钢片的材质和铁心中磁密的幅值，当硅钢片材质一定时，磁滞损耗与磁密随时间变化无关，即与磁密波形无关；只与磁滞回线的面积有关，正比于磁滞回线的面积。涡流损耗分为经典涡流损耗和异常涡流损耗。经典涡流损耗与磁密幅值、频率和硅钢片的厚度的平方成正比；异常涡流损耗和硅钢片的材质有关。附加损耗包括漏磁在油箱中的损耗、空载电流在绕组上产生的电阻损耗以及由于铁心的接缝产生的旋转磁通而增加的损
10、耗等等，一般可以忽略。7二二. .空载损耗及空载电流介绍空载损耗及空载电流介绍p 空载电流 当在变压器低压侧绕组上施加正弦波形的额定电压时，在变压器铁心中产生的磁通 也为正弦波形，但由于铁心磁化曲线是非线性的，所以导致空载电流的波形也是非 正弦的。从而使空载电流的波形产生畸变，而产生高次谐波，如图（1）所示：图1、波形产生畸变原理图 试验试验 空载试验的技术方法空载试验的技术方法 由于非正弦波形空载电流的存在将造成发电机输出电压波形畸变，尤其当发电机输出的电压较低或发电机容量不足时，电压波形的畸变就更为严重，所以就破坏了正弦波的波形因数。由于铁心中的磁滞损耗与施加电压的平均值有关，即与电压波的
11、面积有关，而与电压的有效值无关，所以，电压波形将直接影响空载损耗和空载电流的测量。所以空载对电源的电压和容量的选择有一定的要求。且在空载试验时，尽量使发电机的输出电压接近发电机的额定电压。8三三. .空载电压波形的畸变空载电压波形的畸变图2、空载电压波形 现在一般使用高精度的功率分析仪对变压器的空载损耗及空载电流，甚至 电流谐波分量进行测量。 试验试验 空载试验的技术方法空载试验的技术方法p 单相变压器的测量线路9四四. .空载测量线路空载测量线路图4、单相变压器空载测量线路 试验试验 空载试验的技术方法空载试验的技术方法p 三相变压器的测量线路10四四. .空载测量线路空载测量线路图5、三相
12、变压器空载测量线路 试验试验 空载试验的技术方法空载试验的技术方法 在测量开始前，一般需先进行预励磁，以消除残留磁通。原因是在进行其他试验时（如直流电阻测量和操作冲击），铁心被磁化后产生残留磁通，此磁通会影响空载电流进而影响空载测量。 由于空载电压波形发生的畸变直接影响了空载损耗和空载电流的测量，所以要对空载损耗进行波形校正。如果d在3%之内，则空载损耗Po按下式（4）进行校正： 式中： Po空载损耗测量值， Ur电压有效值，U电压平均值。 如果d大于3%，则按照协议确定试验的有效性。 在空载损耗校正前还可以扣除仪器损耗以及测量电缆的损耗，CTC空载试验时一般不扣除而直接使用测量到的损耗值。
13、11五五. .空载测量注意点空载测量注意点1()oorPPdUUddU （4）通常为负值 试验试验 空载试验的技术方法空载试验的技术方法125 5、负载损耗和短路阻抗测量、负载损耗和短路阻抗测量 一一. .概述概述负载试验的技术方法负载试验的技术方法 负载损耗和短路阻抗测量是变压器的例行试验变压器在带负荷后负荷电流引起的变压器损耗由负载试验来确定。 进行负载试验的目的是：测量变压器的负载损耗和短路阻抗，看其是否符合产品有关标准跟技术协议要求，并对不符合标准要求的原因进行分析，找出变压器结构和制造上的缺陷。 变压器负载试验一般是在相应分接位置和额定频率下对变压器的一侧绕组（通常为被试一对绕组中电
14、压较高的一侧绕组）施加近似正弦波形的额定电流或不小于50%额定电流的任一电流，另一绕组用足够大界面的导体短路（三绕组变压器的非被试绕组应开路），在此条件下测量损耗和阻抗 变压器负载试验线路及方法基本上与空载试验线路及方法相同，条件允许的情况下也尽量使用自动测量系统。不同的是由于没有波形畸变问题，所以不需要进行波形校正。 试验试验 13二二. .负载损耗介绍负载损耗介绍p负载损耗负载损耗主要包括：绕组的电阻损耗（主要部分）和漏磁场引起的附加损耗。电阻损耗跟所施加的电流及绕组电阻有关，这时就要利用到直流电阻测量时绕组的直流电阻测量值，由于绕组电阻值跟温度有关，而在大电流的影响下温度带来的损耗绝对偏
15、差就较大，所以准确的读取绕组温度在负载测量时很关键。附加损耗主要是由电流产生的漏磁场引起，由于铁心励磁磁通很小，电流产生的磁通便大部分成为了漏磁通而引起较大的附加损耗，其中包括： 1）漏磁场在绕组导线内的涡流损耗。 2）漏磁场在绕组并联导线内的不平衡电流损耗。 3）漏磁场在铁心内引起的涡流损耗，及漏磁场使铁心内磁通分布不均引起的损 耗增加。 4）漏磁场在油箱、油箱屏蔽内的损耗。 5）漏磁场在夹件、拉板等结构件内的损耗。 试验试验 负载试验的技术方法负载试验的技术方法p 以CTC单相变压器负载加压回路为例:14三三. .负载测量回路介绍负载测量回路介绍 试验试验 负载试验的技术方法负载试验的技术
16、方法 试验电源容量的正确选择。 测量试验时的功率因数。 测量的持续测量时间。 测量时使用的短路连接线。15四四. .负载测量需注意的问题负载测量需注意的问题 试验试验 负载试验的技术方法负载试验的技术方法 绝缘强度试验是对变压器绝缘的严格考核，只有通过强度试验的变压器才有资格算是合格的变压器。这是为了变压器能在电网中长期稳定安全运行所做的前期必要措施。 绝缘强度试验主要就是耐压试验，其包括：雷电冲击耐压试验、外施耐压试验、感应耐压试验以及局部放电试验。通过共同考核达到检验变压器绝缘的最终状态的目的。 局部放电试验是对变压器绝缘进行总结性判断的试验，所以其他耐压试验需在其之前完成，之后不再对变压
17、器绝缘再进行考核，通过局部放电试验的变压器即认为其绝缘质量合格，能在电网中长期稳定运行。165 5、绝缘强度试验、绝缘强度试验 一一. .概述概述 试验试验 绝缘强度试验的技术方法绝缘强度试验的技术方法17IGIG： ：Impulse Generator TRImpulse Generator TR： ：变压器变压器(Transformer)(Transformer)Cs:Cs:主静电容量主静电容量(Main capacitance) Ct:(Main capacitance) Ct:侵入静电容量侵入静电容量(Surge capacitance)(Surge capacitance)RsRs:
18、 :制动电阻制动电阻(Dumping resistance) (Dumping resistance) Lt:Lt:漏阻抗漏阻抗(Leakage inductance)(Leakage inductance)RpRp: :并联电阻并联电阻(Parallel resistance) (Parallel resistance) LexLex： ：外部阻抗外部阻抗(External inductance)(External inductance) 印加以及接地电缆的阻抗印加以及接地电缆的阻抗 CexCex: :外部静电容量外部静电容量(External capacitance) (External
19、capacitance) 截波用间距、分压器等的静电容量截波用间距、分压器等的静电容量 RsCsCexLtRpCtIGTRLex雷电冲击试验雷电冲击试验二二. .雷电冲击耐压介绍雷电冲击耐压介绍 试验试验 p 1 .基本原理图18三三. .局部放电试验介绍局部放电试验介绍ZLCsCkZCxMZL-线路滤波阻抗；Cs-线路杂散电容；Cx-试品电容；Ck-套管（或耦合）电容；Z-检测阻抗；M-局放仪。 试验试验 局部放电试验的技术方法局部放电试验的技术方法19三三. .局部放电试验介绍局部放电试验介绍p 2 .试验回路图介绍 以CTC单相变压器局放试验加压回路为例： 试验试验 局部放电试验的技术方
20、法局部放电试验的技术方法 （1）检验变压器安装后的质量状况； （2）建立变压器长期运行的比较基准。二二. .试验项目及程序试验项目及程序u 试验项目基本同出厂试验，除了一些由于现场条件不允许进行的试验，比如雷电冲击耐压试验、空负载试验等。u 交接试验的程序一般可大致分成四个步骤： 第一步是性能参数测定，包括直流电阻、变压比、检查接线组别和极性。 第二步是绝缘性能试验，包括绝缘电阻、介损、绝缘油等试验。 第三步是绝缘耐压试验，包括交流耐压试验和局部放电试验。 第四步是试运行的试验，包括有载分接开关检查、冲击合闸等试验。205 5、现地交接试验、现地交接试验一一. .目的目的 试验试验 现地交接试
21、验现地交接试验 绕组直流电阻与出厂试验时相比，可能发生两种变化：一种是向坏的方向变化，另一种是向好的方向发展。u 向好的方向发展主要是发生在低压绕组上，原因是这种变压器低压引线接头的接触电阻对于低压绕组本身的直流电阻不再是可以忽略不计。在工厂装配时可能做了临时性的连接，由于操作原因导致接触电阻的数值和分散性都较大；而在安装时彻底清理接触面，并控制压紧力后使得接触电阻变得可以忽略，最终使直流电阻有所改善。u 向坏的方向发展主要是由于测量方法问题引起的。当然也有可能由分解开关没有到位，或者螺栓联接接头的接触不良。三三. .绕组直流电阻测定绕组直流电阻测定四四. .绕组直流电阻测量注意点绕组直流电阻测量注意点 准确测量绕组的温度。一般采用变压器顶层油温的方法，但这只试用油温和绕组温度达到平衡、并趋于稳定的情况。因此，在真空注油刚结束，或在热油循环的过程中不允许进行。 测准各分接间的直流电阻差值。这在准确判断具有指导意义。 试验试验 现地交接试验现地交接试验22EndEnd 试验试验
