三相變壓器局攻試驗(yàn)方法

一．開(kāi)展變壓器局部放電的重要性

1

．

與變壓器局部放電有關(guān)系的參數(shù)主要有兩個(gè)，一個(gè)是施加在變壓器絕緣體上電場(chǎng)強(qiáng)度，

第二個(gè)是絕緣材料的介電強(qiáng)度。當(dāng)介電強(qiáng)度

>

電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，是不會(huì)發(fā)生放電的。但電力設(shè)備

在實(shí)際運(yùn)行中，

電場(chǎng)強(qiáng)度不是任何地方都均勻相等的，

絕緣體的介電強(qiáng)度也不是均勻相等的，

當(dāng)某個(gè)地方剛好電場(chǎng)強(qiáng)度偏強(qiáng)，而介電強(qiáng)度偏弱，也即電場(chǎng)強(qiáng)度

>

介電強(qiáng)度時(shí)它就很可能產(chǎn)

生局部放電，所以局部放電的原因基本上可歸結(jié)為兩大類(lèi)：

①電場(chǎng)不均勻

②電介質(zhì)不均勻。

2

．變壓器的絕緣內(nèi)部也會(huì)存在著氣隙（氣泡）

，

這些氣隙通常是在制造過(guò)程中形成的，比如電木筒和電木板的各紙層之間，由于真空浸

漆干燥工藝不好，就會(huì)在內(nèi)部形成空腔，從而形成了氣隙

3

．電介質(zhì)不均勻有：

①絕緣體中含有氣泡或雜質(zhì)

②不同固體組合的復(fù)合介質(zhì)

③另外變壓器絕緣結(jié)構(gòu)中由于設(shè)計(jì)或制造上的原因內(nèi)部有些部位存在針尖狀的導(dǎo)體或?qū)?/p>

體表面有毛刺則在針尖附近電場(chǎng)集中，

，會(huì)使某些區(qū)域的電場(chǎng)過(guò)于集中，在此電場(chǎng)集中的地

方，就可能使局部絕緣擊穿或沿固體絕緣表面放電。

絕緣試驗(yàn)在高壓試驗(yàn)中占有非常重要的地位，它直接關(guān)系到電力設(shè)備的安全運(yùn)行。

4 .

現(xiàn)有的絕緣試驗(yàn)有很多種，基本上可以歸為兩類(lèi)，

①一類(lèi)是耐壓試驗(yàn)：

如交流耐壓、直流耐壓、

串聯(lián)諧振耐壓，

操作沖擊波和雷電沖擊波試

驗(yàn)等。

一般耐壓試驗(yàn)都屬于考核試驗(yàn)，

它只能判斷試品的好和壞，

如果試品被擊穿并且不是

接頭或引線(xiàn)等能修復(fù)的，

那么試品基本上也就報(bào)廢了，

即使試驗(yàn)通過(guò)如果設(shè)備有缺陷有可能

加劇設(shè)備的老化和損壞程度，因此屬于破壞性試驗(yàn)。

②另一類(lèi)是特性試驗(yàn)：如絕緣電阻測(cè)試、極化指數(shù)，吸收比測(cè)試、泄漏電流測(cè)試、介質(zhì)

損耗測(cè)試、

變比試驗(yàn)以及局部放電測(cè)試。

由于絕緣電阻、

介質(zhì)損耗和泄漏電流的測(cè)試電壓一

般偏低，比較難發(fā)現(xiàn)一些的存在的異常隱患。

5

．局部放電試驗(yàn)是有著它*的優(yōu)點(diǎn)的

,

局部放電測(cè)試的基本上是絕緣損壞的前期過(guò)

程，

而且局部放電電壓比耐壓試驗(yàn)電壓低的多，

因此在試驗(yàn)過(guò)程損傷被試物的可能要小得多。

但比常規(guī)試驗(yàn)電壓要高的多，

并且時(shí)間可以長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)，

因此它可以有效地發(fā)現(xiàn)常規(guī)試驗(yàn)發(fā)

現(xiàn)不了的初期剛開(kāi)始出現(xiàn)的一些缺陷，它可以提前告之檢修人員有關(guān)設(shè)備的缺陷與老化程

度，使檢修人員及早進(jìn)行維修或采取相應(yīng)措施，從而延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，防止事故發(fā)生。

二．局放放電試驗(yàn)測(cè)試

局部放電測(cè)試技術(shù)有脈沖電流法、超聲波法、超高頻法、光測(cè)法、紅外熱像、色譜分

析等等。

但目前世界上

90%

的局放儀都是采用脈沖電流法

（

ERA

）

，

因?yàn)樗悄壳办`敏度zui高、

zui成熟的測(cè)試手段，也是

IEC

和我國(guó)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)推薦的測(cè)試方法。

局部放電時(shí)會(huì)產(chǎn)生電、光、熱、聲等現(xiàn)象，而這些現(xiàn)象都可以檢測(cè)到局部放電；

1

．脈沖電流法：

脈沖電流法的基本原理：如果將試品接入高壓回路，當(dāng)試品加上高壓如果發(fā)生局部放電，

試品

C

x

兩端將產(chǎn)生一個(gè)幾乎瞬間的電壓

U

1

變化，

試品兩端的電壓變化在檢測(cè)回路中形成一

脈沖電流

I

，此時(shí)利用耦合電容和檢測(cè)阻抗可以與試品構(gòu)成回路，回路中就有一個(gè)脈動(dòng)電流

流過(guò)檢測(cè)阻抗，脈沖電流

I

流經(jīng)檢測(cè)阻抗產(chǎn)生的脈沖電壓予以采集，放大和顯示等處理，就

可測(cè)定局部放電視在放電量

q

（皮庫(kù)

pc

表示）

。

①脈沖電流法主要利用局部放電頻頻譜中的較低頻段部分，一般為數(shù)

kHz

至數(shù)百

kHz

，

以避免無(wú)線(xiàn)電干擾；

而局部放電測(cè)試儀一般均配有脈沖峰值表指示脈沖峰值，

并有示波管顯

示脈沖大小，個(gè)數(shù)與相位、一般局放儀放大器增益可以做得很大，

其測(cè)試靈敏度相當(dāng)高，可

用已知電荷量的脈沖注入到試品中進(jìn)行校正定量，從而可測(cè)出放電量

q

。

②實(shí)際測(cè)試時(shí)，

我們采用的是對(duì)比法，

首先在試品上加一標(biāo)準(zhǔn)電荷來(lái)調(diào)節(jié)局放儀的靈敏度，

并建立標(biāo)尺，

然后將實(shí)際加壓時(shí)檢測(cè)到的試品放電脈沖與標(biāo)尺進(jìn)行對(duì)比，

從而得出視在放電

量。

2

．

校準(zhǔn)的基本原理

①直接校準(zhǔn)

將已知電荷量

Q

0

注入試品兩端稱(chēng)為直接校準(zhǔn)，其目的是直接求得指示系統(tǒng)和以視在放

電量

Q

表征的試品內(nèi)部放電量之間的定量關(guān)系，即求得換算系數(shù)

K

。

。

接好整個(gè)試驗(yàn)回路，將已知電荷量

Q

0

=

U

0

C

0

注入被試變壓器高壓線(xiàn)圈對(duì)地兩端，則指示

系統(tǒng)響應(yīng)為

L

′。取下校準(zhǔn)方波發(fā)生器，加電壓試驗(yàn)，當(dāng)試品內(nèi)部放電時(shí)，指示系統(tǒng)響應(yīng)為

L

。由此則可得換算系數(shù)

K

h

為

K

h

=L/L

/



則視在放電量

Q

為

 Q=U

0

C

0

K

h



式中

Q

——視在放電量，

pC

；

U

0

——方波電壓幅值，

V

；

C

0

——電容，

pF

；

K

h

——換算系數(shù)。

②校準(zhǔn)方波發(fā)生器每次使用前應(yīng)檢查校準(zhǔn)方波發(fā)生器電池是否充足電。

③

從

C

0

到

C

X

的引線(xiàn)應(yīng)盡可能短直，

C

0

與校準(zhǔn)方波發(fā)生器之間的連線(xiàn)選用同軸電纜，以

免造成校準(zhǔn)方波的波形畸變。

3.

當(dāng)更換被試變壓器相位時(shí)或變?cè)囼?yàn)回路任一參數(shù)時(shí)，必須重新校準(zhǔn)。

4.

測(cè)定回路的背景噪聲水平。背景噪聲水平應(yīng)低于試品允許放電量的

50%

，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)，

如以上條件達(dá)不到，可以允許有較大干擾，但不得影響測(cè)量讀數(shù)。

5.

在整個(gè)試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)應(yīng)連續(xù)觀察放電波形，并按一定的時(shí)間間隔記錄放電量

Q

。

，以相對(duì)穩(wěn)

定的zui高重復(fù)脈沖為準(zhǔn)，偶爾發(fā)生的較高的脈沖可忽略，但應(yīng)作好記錄備查。整個(gè)試驗(yàn)期

間試品不發(fā)生擊穿；在

U

2

的第二階段的

30

（

60

）

min

內(nèi)，所有測(cè)量端子測(cè)得的放電量

Q

，連

續(xù)地維持在允許的限值內(nèi)，并無(wú)明顯地、不斷地向允許的限值內(nèi)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，則試品合格。

如果放電量曾超出允許限值，但之后又下降并低于允許的限值，則試驗(yàn)應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，直到

此后

3min

的期間內(nèi)局部放電量不超過(guò)允許的限值，試品才合格。

四．表征變壓器局部放電參數(shù)

局部放電

：在電場(chǎng)的作用下電氣設(shè)備中絕緣只有部分區(qū)域發(fā)生放電現(xiàn)象，而沒(méi)有貫穿施加

電壓的導(dǎo)體之間（尚末擊穿）

，這種現(xiàn)象稱(chēng)為局部放電。

主絕緣：

變壓器相間的絕緣、繞組之間的絕緣、以及繞組對(duì)地絕緣、高壓套管對(duì)外殼的絕

緣

縱絕緣：

變壓器繞組匝間、層間、段間絕緣

全絕緣

：高壓、中壓、低壓繞組間和對(duì)油箱、鐵心等接地部分的絕緣。

分級(jí)絕緣：

降低了中點(diǎn)絕緣水平的變壓器叫做分級(jí)絕緣變壓器（即中性點(diǎn)絕緣水平與線(xiàn)端

不同）

起始放電電壓

：

當(dāng)施加于試品上的試驗(yàn)電壓從還末在測(cè)量?jī)x器上觀察到局部放電

（放電量

剛剛超過(guò)局放規(guī)定值）

的較低電壓遂漸上升，

到剛好到能觀察到局部放電信號(hào)時(shí)的zui低電壓

稱(chēng)為局部放電起始放電電壓。

熄滅放電電壓

：

當(dāng)施加于試品上的試驗(yàn)電壓從開(kāi)始在測(cè)量?jī)x器上觀察到局部放電電壓

（起

始放電電壓）繼續(xù)上升到較高電壓后（一般高

10

℅）

，在將電壓緩慢均勻下降到局部放電測(cè)

量?jī)x器上觀察不到局部放電信號(hào)剛好消失時(shí)的試驗(yàn)電壓稱(chēng)為局部放電熄滅電壓

背景噪聲：

在局放試驗(yàn)中檢測(cè)到的不是由試品產(chǎn)生的信號(hào)干擾：

是除設(shè)備的局放信號(hào)以外

的一切信號(hào)。

當(dāng)噪聲信號(hào)達(dá)到對(duì)測(cè)試產(chǎn)生不良反應(yīng)的程度時(shí)就成為干擾。

測(cè)量回路的背景噪

聲水平應(yīng)低于允許放電水平的

50%

。

當(dāng)試品的允許放電水平為

10PC

或以下時(shí)

,

背景噪聲水平

可達(dá)到允許放電水平的

。

 電暈

：若導(dǎo)體附近的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到了周?chē)髿獾膿舸﹫?chǎng)強(qiáng)，于是就在導(dǎo)體附近出現(xiàn)電暈。

電氣設(shè)備主要的特征就是在絕緣體表面且周?chē)菤怏w的，我們則稱(chēng)之為電暈。

電暈的放電脈沖就出現(xiàn)在外加電壓負(fù)半周的

90

0

相位附近，幾乎是對(duì)稱(chēng)于

90

0

，出現(xiàn)的放電

脈沖幾乎是等幅值、等間隔的，隨著電壓的提高，放電大小幾乎不變，而次數(shù)增加，當(dāng)電壓

足夠高時(shí)，在正半周也會(huì)出現(xiàn)少量幅值較大的放電，正負(fù)半周波形是極不對(duì)稱(chēng)的。

局部放電：

在電場(chǎng)的作用下電氣設(shè)備中絕緣只有部分區(qū)域發(fā)生放電現(xiàn)象，

而沒(méi)有貫穿施加

電壓的導(dǎo)體之間（尚末擊穿）

，這種現(xiàn)象稱(chēng)為局部放電。

局部放電可以發(fā)生在絕緣結(jié)構(gòu)內(nèi)部氣隙、油膜、或?qū)w（電極）邊緣電場(chǎng)比較集中的部

位，但在電極之間末形成貫穿性放電通道。

內(nèi)部放電：

一般來(lái)說(shuō)，如果局部放電是在絕緣體內(nèi)部發(fā)生的，則稱(chēng)之為內(nèi)部放電

表面放電：

如果局部放電是在絕緣體表面的，我們稱(chēng)之為表面放電。

五．干式變壓器試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于三相干式變壓器來(lái)說(shuō)

,

根據(jù)

GB1094.11

—

2007

、

22

規(guī)定：干式變壓器的預(yù)加電壓相

間要升到

1.8U

n

,

時(shí)間為

30s,

試驗(yàn)電壓相間

1.3U

n

,

時(shí)間為

3min,

局放要求小于

10pc,

U

n

額定電壓

U

1

=1.8U

n

U

2

=1.3U

n

U(kV)

U

1

30

秒

3

分

U

2

0

t