林屯水庫樞紐翻水站配電變壓器預防性試驗方法對比分析

劉 斌

（安徽界首市水利水電建筑安裝有限公司 界首 236505）

1 概況

林屯水庫樞紐翻水站位于安徽省宿州市碭山縣境內林屯村北側黃河故道處，是林屯水庫樞紐組成部分。水庫設計等級為小（1）型，總庫容924 萬m3。泵站設計流量7.2m3/s，設4 臺機組，單機功率為220kW，總裝機容量880kW。本站采用軸流泵，泵室布置在內河側。自上游開始，主要建筑物依次為：上游防沖槽—上游護底—鋪蓋—閘室—泵室—消力池—海漫—下游防沖槽，各建筑物位于同一縱軸線上。變電站及管理所位于內河側泵室上方。

2 絕緣電阻不同測量方法與結論差異

2.1 配電變壓器絕緣電阻測量方法與結論

（1）慣用法。測量時，將被試繞組短接后接絕緣電阻表的L 端子，非被試繞組短接后與外殼共同接接地端子E。這種接線可測出被試繞組與非被試繞組及外殼間的絕緣狀況，還可避免剩余電荷的影響。

（2）外殼屏蔽法。測量時，將高壓繞組短接后接絕緣電阻表的L 端子，低壓繞組短接后接接地端子E，外殼接屏蔽端子G。這種接線可測出高、低壓繞組間的絕緣狀況，并可消除高低繞組套管表面泄漏電流的影響。但不能測出繞組對外殼的絕緣電阻。

（3）套管屏蔽法。測量時，將高壓繞組短接后接絕緣電阻表的L 端子，高壓繞組的套管上加裝的屏蔽環接端子G，低壓繞組接接地端子E 或低壓繞組與外殼共同接接地端子E，這種接線可消除高壓套管表面泄漏電流的影響。

2.2 配電變壓器絕緣電阻測量

嚴格按測量要求，正確選擇絕緣電阻表的測量狀態、連接儀表端子與被測端，可按照表1 的測量部位逐項進行測量。

表1 測量部位表

2.3 應注意的問題

（1）高壓測試連接線應盡量保持懸空，以保證測量結果的可靠性。

（2）測量絕緣電阻時，首先要將絕緣電阻表調整水平，在不連接試品的情況下使絕緣電阻表的電源接通，其表指示應調整到∞，測量電纜接入時，絕緣電阻表指示應無明顯差異。

（3）正確使用絕緣電阻表的三個端子，待絕緣電阻表處于額定電壓后再接通線路，與此同時開始計時，手動絕緣電阻表的手柄轉速要均勻，位置在120r/min 左右。

（4）在空氣環境溫度計相對濕度較高、外絕緣表面泄露電流嚴重的情況下，應采用上述第（2）（3）中的測量方法，使用絕緣電阻表的屏蔽端子使外絕緣表面屏蔽，且試驗時應記錄環境溫度。

（5）在慣用法測量結果出現超出規程時，應結合設備工況變更試驗方法，不可盲目結論。

由表2 可知，在相同參照接線方式、相同接線組別下，不同測量方法，數據存在差異，慣用法由于未對外殼及套管進行屏蔽處理，其測試數值相對較小，如遇套管或泄露電流較大情況，易造成誤判，其他兩種方法，誤判率相對較低。

表2 林屯水庫翻水站配電變壓器絕緣電阻不同測量方法對比表

3 介質損耗因數的測量方法

變壓器的介質損耗一般是指磁介質損耗。主要包括磁滯損耗、渦流損耗。變壓器工作時，二次側和一次側流過的電流所產生的磁場是抵消的。抵消后剩下的磁場大致應該等于空載時（二次電流為零時）的磁場（假設忽略電阻和漏磁）。理想的情況，空載電流應該是比電壓滯后90°，是“無功”的。但是有了“磁滯回線”損耗，這個滯后就不夠90°了。這個滯后角的余角δ 就可以代表磁滯損耗的大小；渦流損耗也是基于感生電動勢和磁化電流之間相位差不等于90°而產生了“有功”的成分造成。

另測量套管介質損耗因數及電容值時應選擇測量儀器的“正接法”，測量變壓器本身介質損耗因數及電容值時選擇測試儀器的“反接法”。

3.1 正接法

測量配電變壓器介質損耗因數的正確接線如圖1所示。

圖1 絕緣電阻表采用屏蔽法時的接線圖

這種接線測出的是被試繞組與非試繞組及地間的介質損耗因數，根據其數值大小， 可判斷其絕緣狀況。分析表明，若被試繞組不短接如圖2（b）所示，會造成測量結果偏大，可能導致誤判斷。若將繞組兩端短接后再加壓試驗時，則由于電容電流在電感繞組內方向相反，產生互相抵消的磁通，即L 值極小，將不致產生太大誤差。

3.2 反接法

由于QS1 電橋有正、反接線方式，通常選用圖2（a）測配電變壓器所損耗因數的接線反接線的接線，它不僅可測出繞組間的介質損耗因數，也能測出繞組對地的介質損耗因數。

圖2 測配電變壓器所損耗因數的接線圖

對于電容量及介損不同測量采用反接線，其接線試驗方法簡單，但是電容量偏大，不具備參考價值，介損值相比較于正接線存在較大偏差，因此，在反接線試驗結果異常時，應首先考慮接線是否正確，宜采用正接線再次進行試驗。

3.3 應注意的問題

（1）測量電源的頻率應為額定頻率，其偏差不大于±5%；電壓波形應為正弦波，測量時應注意非正弦的高次諧波分量對介質損耗因數及電容測量值的影響。

（2）當對電壓絕緣性能產生懷疑時，可在不同電壓下測量其介質損耗因數；良好絕緣的變壓器當電壓升高時，介質損耗因數不變或略有升高。

4 配電變壓器交流耐壓試驗方法

4.1 采用串聯諧振接線

配電變壓器所需的測試電壓和測試容量可能較高，當現場的測試變壓器的輸出電壓和輸出容量不能滿足試驗要求時，可采用串聯諧振接線。

即被測配電變壓器的被測繞組上所獲得的電壓為勵磁電壓的Q 倍，換言之，利用額定電壓較低的試驗變壓器，可以得到較高的輸出電壓。由于輸入功率P=IUcos?，諧振時，負荷為純電阻性的，即cos?=1，故P=IU。而加在被試變壓器被試繞組上的容量Ps 是施加的電壓Uc 和電流的乘積，即

可見，被試繞組上得到的容量為試驗變壓器容量的Q 倍，換言之，用小容量的試驗變壓器可對大容量的配電變壓器進行交流耐壓試驗。這種方法也稱為減容耐壓法，已在實踐中被廣泛應用。

4.2 交流耐壓試驗正確接線

配電變壓器進行交流耐壓試驗時被試繞組短接后加壓，非被試繞組短接后接地。該接線測量的是配電變壓器高、低壓繞組間主絕緣的絕緣水平。

4.3 應注意的問題

（1）被試繞組與非被試繞組均不短接。換言之，若繞組首端A 施加試驗電壓，則末端X 出現的電壓已超過了試驗電壓，則可能導致末端絕緣損壞。

（2）被試繞組與非被試繞組均短接，但非被試繞組不接地。由于繞組間的電容將試驗電壓傳遞到非被試繞組，在非被試繞組上產生懸浮電位，該電位若大于非被試繞組與地間的絕緣水平，可導致絕緣損壞。

（3）外施耐壓測試的頻率應不低于80%額定頻率，最好在45 ～55Hz 之間；其電壓波形應接近正弦。

（4）測試變壓器從不大于規定試驗值的1/3 的電壓開始，并與測量相配合盡快增加到測試值，維持其電壓恒定，持續60s；測試結束，應將電壓迅速降低到測試值的1/3 以下，然后切斷電源。

（5）另需注意測試用變壓器再測試電壓下的穩態短路電流值應不小于0.1A。

5 結語

由以上分析可知，配電變壓器預防性試驗，其測試方法（接線）不同，所得到的結果有一定差異，正確判定結果，關系到配電變壓器使用壽命，必須認真對待