变压器预防性试验
摘要：变压器投入运行后，能否稳定、可靠地工作取决于变压器出厂时的预防性试验的全面性与准确性。根据过去长期的运行经验及试验研究，已逐步确立了很多变压器预防性试验项目。本文将就其中比较重要的预防性试验项目，以及其做法进行综述性的总结。
关键词：变压器；预防性试验；变压比试验；绝缘电阻试验；吸收比试验；泄露电流试验；tanδ试验；交流耐压试验；直流电组试验；油中溶解气体色谱分析；局部放电试验
0 引言
多年来，在我国电力系统和电力设备制造部门，对高压电气设备已形成了一系列的检验、试验制度和规范：电气设备在出厂前要按照有关标准进行严格而又合理的型式试验及例行试验；在投放前要进行交接试验；在运行中要定期进行预防性试验。上述试验的进行较好的保证了设备的安全运行[1]
。其中，关于预防性试验已积累了一套比较成熟的试验项目和内容。例如，变压比试验、绝缘电阻试验、吸收比试验、泄露电流试验、tanδ试验、交流耐压试验、直流电组试验、油中溶解气体色谱分析、局部放电试验等。
1 变压器变压比试验
1.1双电表法测量变压器变压比
1、直接双电压表法
在变压器的一侧施加电压，并用电压表在一次、二次绕组两侧测量电压(线电压或用
相电压换算成线电压)．两侧线电压之比即为所测变压比。
测量变压比时要求电源电压稳定，必要时需加稳压装置，二次侧电压表引线应尽量短，且接触良好，以免引起误差。测量用电压表准确度应不低于0.5级，一次、二次侧电压必须同时读数。
2、经电压互感器的双电压表法
在被试变压器的额定电压下测量电压比时，一般没有较准确的高压交流电压表，
必须经电压互感器来测量。所使用的电压表准确度不低于0.5级，电压互感器准确度应为0.2级，其试验接线如图1—1所示。其中．图1—1(b)为用两台单相电压互感器组成的V形接线，此时，互感器必须极性相同。
（a）单相变压器测量 （b）三相变压器测量
图1-1 经电压互感器测量变压比 当大型电力变压器瞬时全压励磁时，可能在变压器中产生涌流，因而在二次侧产生过电压，所以测量用的电压表在充电的瞬间必须是断开状态。为了避免涌流可能产生的过电
压，可以用发电机调压，这在发电厂容易实现，而变电所则只有利用变压器新投入运行或大修后的冲击合闸试验时一并进行。 对于l10／10kv的高压变压器，如在低压侧用380V励磁，高压侧需用电压互感器测量电压。电压互感器的推确度应比电压表高一级，电压表为0．5级，电压互感器应为0.2级。
1.2变比电桥法测变压器变压比
利用变比电桥能很方便的测出被试变压器的电压比。变比电桥的工作示意图如图
1—2所示，测量原理如图1—2所示。由图1—3可见，只需在被试变压器的一次侧加电压U1，则在变压器的二次侧感应出电压U2，调整电阻R1，使检流计指零，然后通过简单的计算求出电压比K。
图1-2 变比电桥工作示意图
图1-3 变比电桥测量原理图
图1-4 测量变比误差原理图
U1—被测变压器一次侧电压 RMC—M点至C点电阻
U2—被测变压器二次侧电压 RCN —C点至N点电阻
P—检流计
R1—变比调节电阻 R2—标准电阻
测量电压比K的计算公式为
K?U1R1U??R2?1?R1 (1-1) 2R2R2为了在测量电压比的同时读出电压比误差，在R1和及R2之间串人一个滑盘式电阻R3，如图1—4所示。滑盘式电阻R3(400)的接触点为C。 假定R
MC= RCN=
12R3,如果被试品电压比完全符合标准电压比K，调整R2使检流计指零，则电压比按下式计算
K?R1?R2?R3?1?R1?R3/2R1112?2R3R2?2R3R2?2R3（1-2）
如果被试变压器的电压比不是标准电压比尺，而是带有一定误差的K’，这时，不必
去改变电阻R1，只需改变滑杆C点的位置即可。如果被试变压器的电压比误差在一定范
围内，则在R3上一定可以找到使检流计指零的一点，这时被试变压器的实测电压比K’
可用下式计算
K?K'?KK'?K?100?(K?1)??100?RR12?2R3??R
因为
1
R2?2R3???R 所以
?K??100?R （1-3） 1R2?R32为了方便，取只R2+1/2R3=1000欧姆，若最大百分误差K=?2%，则
1-?K（R2?R3）（?2）2?-1000??R???20?
100100（1-4）
即误差在?2%范围内变动时，滑杆C点需在离R3中点?20欧姆范围内变动。
当滑杆C点在R3上滑动时，C点的电位也将相应变化，在一定的范围可和U2达到 平衡。
我国[2]生产的QJ35型变比电桥，测量电压比范围为1.02—111.12，准确度为?0.2%
完全可以满足我国电力系统测量电压比的要求，用起来方便、准确。
2变压器接线组别和单线引出线的极性试验
2.1变压器接线组别试验方法及原理 变压器接线组别试验方法有很多，包括直流法、双电表法等，本部分主要就直流法对变压器进行接线组别试验 如图2—1所示，用一低压直流电源(通常用两节1.5v干电池串联)轮流加入变压器的高压侧AB、BC、AC端子，并相应记录接在低压端子ab、bc、ac上仪表指针的指示方向及最大数值。测量时应注意电池和仪表的极性，例如AB端子接电池，A接正，B接负。表针是一样，a接正，b接负。图2—1是对接线组别为Y，y0的变压器进行的9次测量的情况。图中正负符号表示的是：高压侧电源开关合上瞬间的低压表计指示的数值和方向的正负；如是分闸瞬间，符号均应相反。
现将变压器各连接组的测量情况列成表2—1，将实测结果与表对照，便可确定变压器
的接线组别。
图2-1 直流法对Y，y0连接组的9次测量
表2-1 用直流法判断变压器接线组别 从表2—1中可以看到，在单数组中，仪表读数有的为零。这是由于二次绕组感应电动势平衡所造成的，如图2—2所示情况.但在实际测量时．由于磁路、电路不能绝对相等，因而该值不会为零，常有较小起数。为此，工作中应十分仔细地分析对比，避免差错。
从表2—l中还可看出，如在高压侧AB端通电，则低压侧ab、bc、ac的表计指示，对12个组别都互不重复。因此，每一组别只用一行读数，即3次测量就可确定，其余6次测量是为了验证前3次测量的正确性而进行的。为使直流法测量可靠，应注意以下两点：
(1)在测量变压比大的变压器时，应加较高的电压(如6V)并用小量程表计，以便
仪表有明显的指示(一般占表盘刻度1/3为宜)，最好能采用中间指零的仪表。 (2)操作时要先接通测量回路，然后再接通电源回路。读完数后，要先断开电源回 路，然后再断开测量回路表计。
图2-2 电压表指零的原理举例 (a)B相通电；(b)C相通电
2.2变压器单线引出线的极性试验方法及原理
1、直流法
如图2—3所示，将1.5—3v直流电池经开关S接在变压器的高压端子A、X上，在变压器二次绕组端子上连接一个直流毫伏表(或微安表、万用表)。注意，要将电池和表计的同极性端接往绕组的同名端。例如电池正极接绕组A端子，表计正端要相应地接到二次a端子上。测量时要细心观察表计指针偏转方向，当合上开关瞬间指针向右偏(正方向)，而拉开开关瞬间指针向左偏时，则变压器是负极性。若偏转方向与上述方向相反，则变压器就是正极性。
试验时应反复操作几次，以免误判断。在开、关的瞬间，不可触及绕组端头，以防触电。
图2-3 直流法检测极性 （a）负极性 （b）正极性
2、交流法
如图2—4所示，将变压器一次的A端子与二次的a端子用导线连接。在高压侧加交流电压，测量加入的电压UAX、低压侧电压Uax和未连接的一对同名端子间的电压UXx。若UXx=UAX-Uax，则变压器为负极性；若UXx=UAX+Uax，则变压器为正极性。
图2-4 交流法检测极性
3变压器绕组绝缘电阻和吸收比试验
3.1变压器绕组绝缘电阻和吸收比试验方法
(1)测量绕组连同套管一起的绝缘电阻和吸收比时使用仪表：应用2500V及以上兆欧表进行测量。其量程不得小于10000M?。 (2)测量绕组连同套管一起的绝缘电阻和吸收比的方法为：断开被试变压器备侧的电源并拆除其一切对外连线，被侧绕组应短路，其余各非被测各绕组都应短路接地，依次测量各绕组对其他绕组及对地间的绝缘电阻值。测量时，为避免绕组上残余电荷导致偏大的测量误差，在测量前应将被试绕组与油箱短路接地，其放电时间应不少于2min。 (3)测量绕组连同套管一起的绝缘电阻及吸收比测量顺序、部位。 1)双绕组变压器。
(a)被测绕组：高压绕组；接地部分：低压绕组及外壳。
(b)被测绕组：低压绕组；接地部分：高压绕组及外壳。
2)三绕组变压器。
(a)被测绕组：高压绕组；接地部分：中压
绕组、低压绕组及外壳。
(b)被测绕组：中压绕组；接地部分：高压绕组、低压绕组及外壳。
(c)被测绕组：低压绕组；接地部分：高压绕组、中压绕组及外壳。
(4)测量变压器绕组绝缘电阻和吸收比时，应记录R15s和R60s时的绝缘电阻值，若吸收比
R60s/R15s小于1.3时，应测量极化指数
R10min/R1min。
3.2变压器绕组绝缘电阻和吸收比试验标准 (1)绝缘电阻位应换算至同一温度下，与前一次或历次测试结果相比无明显变化。绝缘电阻换算公式为 R2?R1?1.5(t1?t2)/100 （3-1）
式中 Rl、R2——t1、t2时刻的绝缘电阻值。
(2)吸收比(10—30?C)不低于1.3，极化指数不低于1.5。吸收比和极化指数都不进行温度换算．当吸收比大于或等于1.3时，可不进行极化指数测量。
3.3变压器绕组绝缘电阻和吸收比试验综合判断
绝缘电阻在一定程度上能反映绕组的绝缘情况，但它受绝缘结构、运行方式、环境、设备温度、绝缘油以及测量误差等因素的影响很大。各种不同电压等级的变压器的测试数据分散性很大。因此很难规定一个统—的判断标准。因而，应强调综合判断和相互比较。为了便于综合判断和互相比较，参考有关资料提出下列数据供参考。 (1) 变压器新安装时，绝缘电阻值R60s不应低于出厂试验时绝缘电阻值的70％。
(2) 变压器在预防性试验时，绝缘电阻值
R60s不应低于安装或大修后或投运前
的测量值的
50％：对于500kV变压器，在相同温度下其绝缘电阻值不应低于出厂的70％。
20?C时最低绝缘电阻值不得小于2000 M?。
(3)吸收比及极化指数：随着电力变压器电压的提高和容量的增大，在吸收比的测量中，遇到了许多矛盾，如绝缘电阻高、吸收比反而不合格；运行中吸收比低于1.3但一直能安全运行：造成这些现象的原固有以下几方面：
1)高电压、大容量的变压器的吸收比有随着变压器绕组的绝缘电阻值升高而减小的趋势。
2)变压器绝缘正常情况下，吸收比随温度升高而增大。
3)变压器绝缘局部有问题时，吸收比全随温度升高而呈下降趋势。
4)变压器纸绝缘含水量越大，其绝缘状况越差，绝缘电阻的温度系数越大，此时吸收比数值较低，而且随温度上升而下降。 基于以上原因，多数研究者认为，由于干燥工艺的提高、油纸绝缘材料质量的改善以及变压器的大型化，使吸收明显变长，出现了绝缘电阻提高，吸收比小于1.3而绝非受潮的现象，故当绝缘电阻高到一定值时，可以适当放松对吸收比的要求。根据经验利积累的资料，当温度为10?C时，110、220kV变压器的绝缘电阻R60s大于3000 M?时，可以认为绝缘没有受潮，吸收比可以不作为考核要求。另外受潮的变压器绝缘电阻R60s、R15s之差一般只有十兆欧，最大小会超过200 M?。因此，若仍然按吸收比来判断超高压变压器的绝缘状况，已不能有效、正确地判断．而应采用极化指数来判断大型变压器的绝缘状况。故在吸收比小于1.3时，应进行极化指数测量。而且极化指数R10min/R1min不应小于1.5。
4变压器绕组连同套管泄露电流试验
4.1变压器绕组连同套管泄露电流试验方