電力變壓器試驗(yàn)的外界影響因素及處理方法

高全+楊繼東+侯宜男

摘 要：電力變壓器試驗(yàn)大多受外界溫度、濕度、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等因素影響，試驗(yàn)中只有采取正確的處理方法才能得到準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)變壓器的“健康狀況”做出正確判斷。基于此，本文對(duì)電力變壓器試驗(yàn)的溫濕度條件和絕緣電阻、介質(zhì)損耗角正切（tanδ）、直流電阻試驗(yàn)中的外界影響因素及處理方法進(jìn)行了闡述和分析。

關(guān)鍵詞：電力變壓器 試驗(yàn) 處理方法

1、絕緣電阻試驗(yàn)

1.1溫度對(duì)絕緣電阻的影響

絕緣電阻值具有負(fù)的溫度系數(shù)，這是因?yàn)樽儔浩鞯慕^緣材料都在不同程度上含有水分和溶解于水的雜質(zhì)（如鹽類、酸性物質(zhì)）構(gòu)成導(dǎo)電物質(zhì)，隨著溫度的升高，介質(zhì)內(nèi)部分子和離子運(yùn)動(dòng)加劇，水分和雜質(zhì)沿電場(chǎng)兩極方向伸長(zhǎng)而增加導(dǎo)電性，絕緣電阻便按指數(shù)規(guī)律下降，對(duì)于絕緣受潮的設(shè)備，其絕緣電阻隨溫度變化侯更大。因此，測(cè)量絕緣電阻時(shí)需要記錄環(huán)境溫度和變壓器油溫，通常在10～40℃溫度下進(jìn)行測(cè)量。另外，在不同溫度下測(cè)得的絕緣電阻需換算到同一溫度（一般為20℃）下進(jìn)行比較。溫度換算可按表1和式（1）、（2）進(jìn)行。

1.2濕度對(duì)絕緣電阻的影響

當(dāng)空氣濕度較大、套管表面臟污時(shí)，表面泄漏電流增加會(huì)造成絕緣電阻值偏小。處理方法為用干燥的紙或干布將瓷套表面擦拭干凈，也可在套管瓷裙表面涂有機(jī)硅油或硅脂、石蠟或用電吹風(fēng)將瓷裙表面吹干，以及使用屏蔽環(huán)。使用屏蔽環(huán)時(shí)應(yīng)注意，屏蔽環(huán)的位置應(yīng)靠近加壓部分的火線而遠(yuǎn)離接地部分，一般選擇接近火線的第1～2個(gè)傘裙的位置。例如，對(duì)某500kV油浸式變壓器低壓-高壓繞組及地絕緣電阻測(cè)量，在套管表面未作處理、涂硅油和套管瓷套表面用電吹風(fēng)吹干并使用屏蔽環(huán)后的絕緣電阻測(cè)量值如表2所示。

由表2可見，當(dāng)空氣相對(duì)濕度較大時(shí)，套管瓷套表面采用涂硅油或吹干并使用屏蔽環(huán)能夠明顯減小空氣相對(duì)濕度對(duì)絕緣電阻數(shù)值的影響。

1.3殘余電荷對(duì)絕緣電阻的影響

變壓器中的殘余電荷會(huì)使絕緣電阻測(cè)量數(shù)據(jù)偏大或偏小。這是因?yàn)樽儔浩骼@組中的殘余電荷，會(huì)對(duì)兆歐表輸出電流大小及絕緣的吸收過程造成影響。當(dāng)殘余電荷的極性與兆歐表的極性相同時(shí)，測(cè)得的絕緣電阻較真實(shí)值偏大，當(dāng)殘余電荷的極性與兆歐表的極性相反時(shí)，測(cè)得的絕緣電阻較真實(shí)值偏小。

例如，某一大容量變壓器，充分放電后測(cè)得其繞組的絕緣電阻為5000MΩ，未經(jīng)充分放電再?gòu)?fù)測(cè)同一繞組，絕緣電阻為6000MΩ，充分放電10min后第三次測(cè)量，其絕緣電阻為5000MΩ。所以為消除殘余電荷的影響，測(cè)量絕緣電阻前必須對(duì)變壓器繞組充分放電，重復(fù)測(cè)量中也應(yīng)充分放電，放電方法為繞組短路并接地，放電時(shí)間要大于充電時(shí)間，對(duì)于大容量變壓器設(shè)備應(yīng)至少放電5min。

2、介質(zhì)損耗角正切（tanδ）試驗(yàn)

2.1溫度對(duì)tanδ的影響

溫度對(duì)tanδ的影響因絕緣的材質(zhì)不同而異。一般tanδ隨著溫度的升高而增加。變壓器現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)，溫度是變化的，為了便于分析，應(yīng)將不同溫度下側(cè)得的tanδ換算到20℃進(jìn)行比較。但在實(shí)際工作中，由于被試變壓器的頂層油溫很難準(zhǔn)確讀取，即使換算也往往存在很大誤差，因此，為了便于比較，應(yīng)盡可能在10～30℃的溫度下進(jìn)行測(cè)量。

2.2濕度對(duì)tanδ的影響

與絕緣電阻一樣，tanδ試驗(yàn)也受空氣濕度、套管表面臟污影響，當(dāng)空氣濕度較大、套管表面臟污時(shí)，表面泄漏電流增加會(huì)造成tanδ值偏大，而且凝露和水膜還可能導(dǎo)致套管表面電場(chǎng)發(fā)生畸變，使電場(chǎng)分部更加不均勻，從而產(chǎn)生電暈，也會(huì)造成tanδ值偏大，因而往往引起誤判斷。處理方法主要用干燥的紙或干布將瓷套表面擦拭干凈，也可在套管部分瓷裙表面涂有機(jī)硅油或硅脂、石蠟或用電吹風(fēng)將瓷裙表面吹干，避免使用屏蔽環(huán)。因?yàn)闇y(cè)量tanδ的試驗(yàn)電壓較高，使用屏蔽環(huán)會(huì)改變?cè)嚻穬?nèi)部的電場(chǎng)分布，影響數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。例如， 分別對(duì)某35kV和66kV油浸式變壓器進(jìn)行tanδ測(cè)量，在套管表面未作處理，和三支套管瓷套表面分別涂硅油、石蠟后的tanδ測(cè)量值如表3所示。

由表3可見，涂硅油、石蠟后效果十分明顯。這是因?yàn)楣栌汀⑹灳哂性魉裕捎谒慕缑鎻埩Γ顾つY(jié)成不相連的水珠，起到了隔離表面泄漏電流通道的作用。另外，現(xiàn)場(chǎng)采用電吹風(fēng)吹干瓷套表面后5分鐘內(nèi)的測(cè)量結(jié)果與涂硅油、石蠟后的測(cè)量結(jié)果基本一致。

2.3外界電場(chǎng)對(duì)tanδ的影響

當(dāng)采用傳統(tǒng)的西林電橋測(cè)量tanδ，即使電橋本身采用屏蔽，連接導(dǎo)線采用屏蔽導(dǎo)線，有時(shí)外界干擾仍然明顯。為了消除干擾，通常采取下列措施。

（1）采取屏蔽措施

用屏蔽罩將被試品罩住，并將屏蔽罩與介損電橋的屏蔽相連，以消除影響。但此法只適用于體積較小的設(shè)備，如套管、互感器等，且采取屏蔽后會(huì)帶來電場(chǎng)分布改變以及寄生電容，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)造成一定影響。

（2）采用移相法

（4）采用異頻電源

當(dāng)工頻電場(chǎng)干擾較大而倒相、移相效果都不理想時(shí)，可以考慮使用非工頻試驗(yàn)電源。例如使用45～55Hz的變頻電源，在45Hz和55Hz下測(cè)得的介損分別為 、 ，則可認(rèn)為在50Hz下的tanδ為二者的算術(shù)平均值。

2.4外界磁場(chǎng)對(duì)tanδ的影響

當(dāng)電橋靠近運(yùn)行中空心電抗器等漏磁通較大的設(shè)備時(shí)很容易受到磁場(chǎng)干擾，這主要是由于磁場(chǎng)作用于檢流計(jì)電流線圈引起的。為了消除影響，可以將電橋搬離干擾區(qū)域，若不可能，則可使檢流計(jì)極性開關(guān)分別處于正、反兩種不同位置分別測(cè)量一次，得到兩組電容及介損數(shù)據(jù) 、 和 、 。則實(shí)際試品的介損為 和 的算術(shù)平均值，電容可按式（8）計(jì)算。

3、直流電阻試驗(yàn)

直流電阻試驗(yàn)是變壓器的一項(xiàng)重要試驗(yàn)，通過該試驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)變壓器繞組接頭焊接不良、匝間短路、分接開關(guān)接觸不良、多股導(dǎo)線并繞的繞組斷股和引線與導(dǎo)電桿接觸不良等眾多問題。

直流電阻試驗(yàn)主要受溫度影響，其數(shù)值隨著溫度的升高而增大。當(dāng)變壓器未運(yùn)行處于冷態(tài)時(shí)，測(cè)量油溫即可認(rèn)為是繞組的平均溫度。當(dāng)變壓器剛退出運(yùn)行或因太陽直射造成上下層油溫相差較大時(shí)，需要對(duì)比變壓器繞組與右面溫度計(jì)指示，只有當(dāng)兩者溫差小于5℃時(shí)，可以認(rèn)為油面溫度即為繞組溫度，另外也可測(cè)油平均溫度作為繞組平均溫度，對(duì)于油浸式變壓器，油平均溫度等于頂層油溫減去冷卻裝置進(jìn)出口油溫差的1/2。當(dāng)無法準(zhǔn)確測(cè)量繞組溫度時(shí)，只能按照相間是否平衡進(jìn)行判斷，絕對(duì)值僅供參考。為了與歷史值進(jìn)行對(duì)比，應(yīng)將不同溫度下的直流電阻換算到同一溫度（一般為75℃）下進(jìn)行比較，換算公式見式（9）。

式中Rx-溫度為tx時(shí)的電阻（Ω）Ra-溫度為ta時(shí)的電阻（Ω）T-溫度換算系數(shù)，銅取235，鋁取225Tx-需換算Rx的溫度（℃）Ta-測(cè)量Ra時(shí)的溫度（℃）

某500kV油浸式電力變壓器高壓側(cè)繞組直流電阻測(cè)試數(shù)據(jù)如表5所示，頂層油溫為15℃。

由表4試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，變壓器高壓側(cè)繞組直流電阻現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值（15℃）與初始值（75℃）相比數(shù)值相差很大，變化率接近-20%，不符合規(guī)程要求，但換算到同一溫度（75℃）后二者數(shù)值相差很小，變化率滿足規(guī)程要求不大于1%的規(guī)定。

4、總結(jié)

電力變壓器的許多試驗(yàn)項(xiàng)目除受溫濕度、電磁場(chǎng)等外界因素影響外，還因試驗(yàn)儀器、試驗(yàn)方法、變壓器結(jié)構(gòu)不同而產(chǎn)生試驗(yàn)數(shù)據(jù)差異。只有綜合考慮各種影響因素，采取正確的處理方法，才能對(duì)變壓器的“健康狀況”做出正確判斷。

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