电力变压器试验的外界影响因素及处理方法

高全+杨继东+侯宜男

摘 要：电力变压器试验大多受外界温度、湿度、电场、磁场等因素影响，试验中只有采取正确的处理方法才能得到准确的试验数据，进而对变压器的“健康状况”做出正确判断。基于此，本文对电力变压器试验的温湿度条件和绝缘电阻、介质损耗角正切（tanδ）、直流电阻试验中的外界影响因素及处理方法进行了阐述和分析。

关键词：电力变压器 试验 处理方法

1、绝缘电阻试验

1.1温度对绝缘电阻的影响

绝缘电阻值具有负的温度系数，这是因为变压器的绝缘材料都在不同程度上含有水分和溶解于水的杂质（如盐类、酸性物质）构成导电物质，随着温度的升高，介质内部分子和离子运动加剧，水分和杂质沿电场两极方向伸长而增加导电性，绝缘电阻便按指数规律下降，对于绝缘受潮的设备，其绝缘电阻随温度变化侯更大。因此，测量绝缘电阻时需要记录环境温度和变压器油温，通常在10～40℃温度下进行测量。另外，在不同温度下测得的绝缘电阻需换算到同一温度（一般为20℃）下进行比较。温度换算可按表1和式（1）、（2）进行。

1.2湿度对绝缘电阻的影响

当空气湿度较大、套管表面脏污时，表面泄漏电流增加会造成绝缘电阻值偏小。处理方法为用干燥的纸或干布将瓷套表面擦拭干净，也可在套管瓷裙表面涂有机硅油或硅脂、石蜡或用电吹风将瓷裙表面吹干，以及使用屏蔽环。使用屏蔽环时应注意，屏蔽环的位置应靠近加压部分的火线而远离接地部分，一般选择接近火线的第1～2个伞裙的位置。例如，对某500kV油浸式变压器低压-高压绕组及地绝缘电阻测量，在套管表面未作处理、涂硅油和套管瓷套表面用电吹风吹干并使用屏蔽环后的绝缘电阻测量值如表2所示。

由表2可见，当空气相对湿度较大时，套管瓷套表面采用涂硅油或吹干并使用屏蔽环能够明顯减小空气相对湿度对绝缘电阻数值的影响。

1.3残余电荷对绝缘电阻的影响

变压器中的残余电荷会使绝缘电阻测量数据偏大或偏小。这是因为变压器绕组中的残余电荷，会对兆欧表输出电流大小及绝缘的吸收过程造成影响。当残余电荷的极性与兆欧表的极性相同时，测得的绝缘电阻较真实值偏大，当残余电荷的极性与兆欧表的极性相反时，测得的绝缘电阻较真实值偏小。

例如，某一大容量变压器，充分放电后测得其绕组的绝缘电阻为5000MΩ，未经充分放电再复测同一绕组，绝缘电阻为6000MΩ，充分放电10min后第三次测量，其绝缘电阻为5000MΩ。所以为消除残余电荷的影响，测量绝缘电阻前必须对变压器绕组充分放电，重复测量中也应充分放电，放电方法为绕组短路并接地，放电时间要大于充电时间，对于大容量变压器设备应至少放电5min。

2、介质损耗角正切（tanδ）试验

2.1温度对tanδ的影响

温度对tanδ的影响因绝缘的材质不同而异。一般tanδ随着温度的升高而增加。变压器现场试验时，温度是变化的，为了便于分析，应将不同温度下侧得的tanδ换算到20℃进行比较。但在实际工作中，由于被试变压器的顶层油温很难准确读取，即使换算也往往存在很大误差，因此，为了便于比较，应尽可能在10～30℃的温度下进行测量。

2.2湿度对tanδ的影响

与绝缘电阻一样，tanδ试验也受空气湿度、套管表面脏污影响，当空气湿度较大、套管表面脏污时，表面泄漏电流增加会造成tanδ值偏大，而且凝露和水膜还可能导致套管表面电场发生畸变，使电场分部更加不均匀，从而产生电晕，也会造成tanδ值偏大，因而往往引起误判断。处理方法主要用干燥的纸或干布将瓷套表面擦拭干净，也可在套管部分瓷裙表面涂有机硅油或硅脂、石蜡或用电吹风将瓷裙表面吹干，避免使用屏蔽环。因为测量tanδ的试验电压较高，使用屏蔽环会改变试品内部的电场分布，影响数据准确性。例如， 分别对某35kV和66kV油浸式变压器进行tanδ测量，在套管表面未作处理，和三支套管瓷套表面分别涂硅油、石蜡后的tanδ测量值如表3所示。

由表3可见，涂硅油、石蜡后效果十分明显。这是因为硅油、石蜡具有憎水性，由于水的界面张力，使水膜凝结成不相连的水珠，起到了隔离表面泄漏电流通道的作用。另外，现场采用电吹风吹干瓷套表面后5分钟内的测量结果与涂硅油、石蜡后的测量结果基本一致。

2.3外界电场对tanδ的影响

当采用传统的西林电桥测量tanδ，即使电桥本身采用屏蔽，连接导线采用屏蔽导线，有时外界干扰仍然明显。为了消除干扰，通常采取下列措施。

（1）采取屏蔽措施

用屏蔽罩将被试品罩住，并将屏蔽罩与介损电桥的屏蔽相连，以消除影响。但此法只适用于体积较小的设备，如套管、互感器等，且采取屏蔽后会带来电场分布改变以及寄生电容，对试验数据造成一定影响。

（2）采用移相法

（4）采用异频电源

当工频电场干扰较大而倒相、移相效果都不理想时，可以考虑使用非工频试验电源。例如使用45～55Hz的变频电源，在45Hz和55Hz下测得的介损分别为 、 ，则可认为在50Hz下的tanδ为二者的算术平均值。

2.4外界磁场对tanδ的影响

当电桥靠近运行中空心电抗器等漏磁通较大的设备时很容易受到磁场干扰，这主要是由于磁场作用于检流计电流线圈引起的。为了消除影响，可以将电桥搬离干扰区域，若不可能，则可使检流计极性开关分别处于正、反两种不同位置分别测量一次，得到两组电容及介损数据 、 和 、 。则实际试品的介损为 和 的算术平均值，电容可按式（8）计算。

3、直流电阻试验

直流电阻试验是变压器的一项重要试验，通过该试验，可以发现变压器绕组接头焊接不良、匝间短路、分接开关接触不良、多股导线并绕的绕组断股和引线与导电杆接触不良等众多问题。

直流电阻试验主要受温度影响，其数值随着温度的升高而增大。当变压器未运行处于冷态时，测量油温即可认为是绕组的平均温度。当变压器刚退出运行或因太阳直射造成上下层油温相差较大时，需要对比变压器绕组与右面温度计指示，只有当两者温差小于5℃时，可以认为油面温度即为绕组温度，另外也可测油平均温度作为绕组平均温度，对于油浸式变压器，油平均温度等于顶层油温减去冷却装置进出口油温差的1/2。当无法准确测量绕组温度时，只能按照相间是否平衡进行判断，绝对值仅供参考。为了与历史值进行对比，应将不同温度下的直流电阻换算到同一温度（一般为75℃）下进行比较，换算公式见式（9）。

式中Rx-温度为tx时的电阻（Ω）Ra-温度为ta时的电阻（Ω）T-温度换算系数，铜取235，铝取225Tx-需换算Rx的温度（℃）Ta-测量Ra时的温度（℃）

某500kV油浸式电力变压器高压侧绕组直流电阻测试数据如表5所示，顶层油温为15℃。

由表4试验数据可以看出，变压器高压侧绕组直流电阻现场实测值（15℃）与初始值（75℃）相比数值相差很大，变化率接近-20%，不符合规程要求，但换算到同一温度（75℃）后二者数值相差很小，变化率满足规程要求不大于1%的规定。

4、总结

电力变压器的许多试验项目除受温湿度、电磁场等外界因素影响外，还因试验仪器、试验方法、变压器结构不同而产生试验数据差异。只有综合考虑各种影响因素，采取正确的处理方法，才能对变压器的“健康状况”做出正确判断。

参考文献

[1]严璋，朱德恒.高电压绝缘技术[M]北京：中国电力出版社，2007.

[2]李建明，朱康.高压电气设备试验方法[M]北京：中国电力出版社，2001.

[3]陈化钢.电力设备预防性试验实用技术问答[M].北京：中国水利水电出版社2011.endprint