電力變壓器試驗的外界影響因素及處理方法

高全+楊繼東+侯宜男

摘 要：電力變壓器試驗大多受外界溫度、濕度、電場、磁場等因素影響，試驗中只有采取正確的處理方法才能得到準確的試驗數據，進而對變壓器的“健康狀況”做出正確判斷?；诖耍疚膶﹄娏ψ儔浩髟囼灥臏貪穸葪l件和絕緣電阻、介質損耗角正切（tanδ）、直流電阻試驗中的外界影響因素及處理方法進行了闡述和分析。

關鍵詞：電力變壓器 試驗 處理方法

1、絕緣電阻試驗

1.1溫度對絕緣電阻的影響

絕緣電阻值具有負的溫度系數，這是因為變壓器的絕緣材料都在不同程度上含有水分和溶解于水的雜質（如鹽類、酸性物質）構成導電物質，隨著溫度的升高，介質內部分子和離子運動加劇，水分和雜質沿電場兩極方向伸長而增加導電性，絕緣電阻便按指數規律下降，對于絕緣受潮的設備，其絕緣電阻隨溫度變化侯更大。因此，測量絕緣電阻時需要記錄環境溫度和變壓器油溫，通常在10～40℃溫度下進行測量。另外，在不同溫度下測得的絕緣電阻需換算到同一溫度（一般為20℃）下進行比較。溫度換算可按表1和式（1）、（2）進行。

1.2濕度對絕緣電阻的影響

當空氣濕度較大、套管表面臟污時，表面泄漏電流增加會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硅油或硅脂、石蠟或用電吹風將瓷裙表面吹干，以及使用屏蔽環。使用屏蔽環時應注意，屏蔽環的位置應靠近加壓部分的火線而遠離接地部分，一般選擇接近火線的第1～2個傘裙的位置。例如，對某500kV油浸式變壓器低壓-高壓繞組及地絕緣電阻測量，在套管表面未作處理、涂硅油和套管瓷套表面用電吹風吹干并使用屏蔽環后的絕緣電阻測量值如表2所示。

由表2可見，當空氣相對濕度較大時，套管瓷套表面采用涂硅油或吹干并使用屏蔽環能夠明顯減小空氣相對濕度對絕緣電阻數值的影響。

1.3殘余電荷對絕緣電阻的影響

變壓器中的殘余電荷會使絕緣電阻測量數據偏大或偏小。這是因為變壓器繞組中的殘余電荷，會對兆歐表輸出電流大小及絕緣的吸收過程造成影響。當殘余電荷的極性與兆歐表的極性相同時，測得的絕緣電阻較真實值偏大，當殘余電荷的極性與兆歐表的極性相反時，測得的絕緣電阻較真實值偏小。

例如，某一大容量變壓器，充分放電后測得其繞組的絕緣電阻為5000MΩ，未經充分放電再復測同一繞組，絕緣電阻為6000MΩ，充分放電10min后第三次測量，其絕緣電阻為5000MΩ。所以為消除殘余電荷的影響，測量絕緣電阻前必須對變壓器繞組充分放電，重復測量中也應充分放電，放電方法為繞組短路并接地，放電時間要大于充電時間，對于大容量變壓器設備應至少放電5min。

2、介質損耗角正切（tanδ）試驗

2.1溫度對tanδ的影響

溫度對tanδ的影響因絕緣的材質不同而異。一般tanδ隨著溫度的升高而增加。變壓器現場試驗時，溫度是變化的，為了便于分析，應將不同溫度下側得的tanδ換算到20℃進行比較。但在實際工作中，由于被試變壓器的頂層油溫很難準確讀取，即使換算也往往存在很大誤差，因此，為了便于比較，應盡可能在10～30℃的溫度下進行測量。

2.2濕度對tanδ的影響

與絕緣電阻一樣，tanδ試驗也受空氣濕度、套管表面臟污影響，當空氣濕度較大、套管表面臟污時，表面泄漏電流增加會造成tanδ值偏大，而且凝露和水膜還可能導致套管表面電場發生畸變，使電場分部更加不均勻，從而產生電暈，也會造成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硅油或硅脂、石蠟或用電吹風將瓷裙表面吹干，避免使用屏蔽環。因為測量tanδ的試驗電壓較高，使用屏蔽環會改變試品內部的電場分布，影響數據準確性。例如， 分別對某35kV和66kV油浸式變壓器進行tanδ測量，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。這是因為硅油、石蠟具有憎水性，由于水的界面張力，使水膜凝結成不相連的水珠，起到了隔離表面泄漏電流通道的作用。另外，現場采用電吹風吹干瓷套表面后5分鐘內的測量結果與涂硅油、石蠟后的測量結果基本一致。

2.3外界電場對tanδ的影響

當采用傳統的西林電橋測量tanδ，即使電橋本身采用屏蔽，連接導線采用屏蔽導線，有時外界干擾仍然明顯。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備，如套管、互感器等，且采取屏蔽后會帶來電場分布改變以及寄生電容，對試驗數據造成一定影響。

（2）采用移相法

（4）采用異頻電源

當工頻電場干擾較大而倒相、移相效果都不理想時，可以考慮使用非工頻試驗電源。例如使用45～55Hz的變頻電源，在45Hz和55Hz下測得的介損分別為 、 ，則可認為在50Hz下的tanδ為二者的算術平均值。

2.4外界磁場對tanδ的影響

當電橋靠近運行中空心電抗器等漏磁通較大的設備時很容易受到磁場干擾，這主要是由于磁場作用于檢流計電流線圈引起的。為了消除影響，可以將電橋搬離干擾區域，若不可能，則可使檢流計極性開關分別處于正、反兩種不同位置分別測量一次，得到兩組電容及介損數據 、 和 、 。則實際試品的介損為 和 的算術平均值，電容可按式（8）計算。

3、直流電阻試驗

直流電阻試驗是變壓器的一項重要試驗，通過該試驗，可以發現變壓器繞組接頭焊接不良、匝間短路、分接開關接觸不良、多股導線并繞的繞組斷股和引線與導電桿接觸不良等眾多問題。

直流電阻試驗主要受溫度影響，其數值隨著溫度的升高而增大。當變壓器未運行處于冷態時，測量油溫即可認為是繞組的平均溫度。當變壓器剛退出運行或因太陽直射造成上下層油溫相差較大時，需要對比變壓器繞組與右面溫度計指示，只有當兩者溫差小于5℃時，可以認為油面溫度即為繞組溫度，另外也可測油平均溫度作為繞組平均溫度，對于油浸式變壓器，油平均溫度等于頂層油溫減去冷卻裝置進出口油溫差的1/2。當無法準確測量繞組溫度時，只能按照相間是否平衡進行判斷，絕對值僅供參考。為了與歷史值進行對比，應將不同溫度下的直流電阻換算到同一溫度（一般為75℃）下進行比較，換算公式見式（9）。

式中Rx-溫度為tx時的電阻（Ω）Ra-溫度為ta時的電阻（Ω）T-溫度換算系數，銅取235，鋁取225Tx-需換算Rx的溫度（℃）Ta-測量Ra時的溫度（℃）

某500kV油浸式電力變壓器高壓側繞組直流電阻測試數據如表5所示，頂層油溫為15℃。

由表4試驗數據可以看出，變壓器高壓側繞組直流電阻現場實測值（15℃）與初始值（75℃）相比數值相差很大，變化率接近-20%，不符合規程要求，但換算到同一溫度（75℃）后二者數值相差很小，變化率滿足規程要求不大于1%的規定。

4、總結

電力變壓器的許多試驗項目除受溫濕度、電磁場等外界因素影響外，還因試驗儀器、試驗方法、變壓器結構不同而產生試驗數據差異。只有綜合考慮各種影響因素，采取正確的處理方法，才能對變壓器的“健康狀況”做出正確判斷。

參考文獻

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