電力變壓器絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)的綜合分析
一、吸收比與極化指數(shù)的定義
吸收比就是1min的絕緣電阻與15s的絕緣電阻的比值。
極化指數(shù)就是10min的絕緣電阻與1min的絕緣電阻的比值。
二、測(cè)量絕緣電阻、吸收比的極化指數(shù)的意義
測(cè)量繞組連同套管一起的絕緣電阻和吸收比或極化指數(shù)，用檢查變壓器整體的絕緣狀況具有較高的靈敏度，能有效地檢查出變壓器絕緣整體受潮、整體劣化、部件表面受潮或臟污以及貫穿性的集中缺陷。例如，各種貫穿性短路、瓷件破裂、引線接殼、器身內(nèi)有銅線搭橋等現(xiàn)象引起的半貫穿性或金屬性短路等。
經(jīng)驗(yàn)：變壓器絕緣在干燥前后其絕緣電阻的變化倍數(shù)比介質(zhì)損失角正切值變化倍數(shù)大得多。
三、絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)的試驗(yàn)方式
1、絕緣電阻表的選擇
測(cè)量絕緣電阻時(shí),對(duì)額定電壓為1000V以上的繞組，用2500V或5000V絕緣電阻表測(cè)量，其量程一般不低于10000MΩ；對(duì)額定電壓為1000V以下的繞組，用1000V或2500V絕緣電阻表測(cè)量。
2、測(cè)量接線
測(cè)量繞組絕緣電阻時(shí)，應(yīng)依次測(cè)量各繞組對(duì)地和其他繞組間絕緣電阻值。被測(cè)繞組各引線端應(yīng)短路，其余各非被測(cè)繞組都短路接地。采用空閑繞組接地的方式，其主要優(yōu)點(diǎn)是可以測(cè)出被測(cè)部分對(duì)接地部分和不同電壓部分間的絕緣狀態(tài)，且能避免各繞組中剩余電荷造成的測(cè)量誤差。
對(duì)于雙繞組變壓器，應(yīng)分別測(cè)量高壓繞組對(duì)低壓繞組及地，低壓繞組對(duì)高壓繞組及地，共測(cè)量2次。
對(duì)于三繞組變壓器，應(yīng)分別測(cè)量高壓繞組對(duì)中、低壓繞組以及地，中壓繞組對(duì)高、低壓繞組及地，低壓繞組對(duì)高、中壓繞組及地，共測(cè)量3次。
3、測(cè)量注意事項(xiàng)
1)測(cè)量前，被測(cè)繞組應(yīng)充分放電。為避免繞組上殘余電荷導(dǎo)致測(cè)量誤差，測(cè)量前應(yīng)將被測(cè)繞組與油箱短路接地，其放電時(shí)間應(yīng)不少于10min。
2)如果外絕緣(如瓷套)表面受潮、污穢，需在外絕緣表面接屏蔽環(huán)，接入絕緣電阻表屏蔽柱，消除表面影響，保證測(cè)量值正確性。
3)測(cè)量溫度以頂層油溫為準(zhǔn)，并注意盡量使用每次測(cè)量的溫度相近。
4)絕緣電阻試驗(yàn)時(shí)要同時(shí)記錄儀表讀數(shù)、試驗(yàn)時(shí)間、上層油溫，決不能隨意估計(jì)。
5)對(duì)于新投入的大修后的變壓器，應(yīng)在充滿合格油并靜止一定時(shí)間，帶氣泡消除后，方可進(jìn)行試驗(yàn)。
4、絕緣電阻試驗(yàn)結(jié)果的分析判斷
1)絕緣電阻
絕緣電阻在一定程度上能反映繞組的絕緣情況，但是它受絕緣結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式、環(huán)境和設(shè)備溫度、絕緣油的油質(zhì)狀況及測(cè)量誤差等因素的影響很大。不同電壓等級(jí)變壓器的測(cè)試數(shù)據(jù)分散性很大，很難規(guī)定一個(gè)統(tǒng)一判斷標(biāo)準(zhǔn)，因此往往強(qiáng)調(diào)綜合判斷、相互比較。
溫度對(duì)絕緣電阻有很大影響，當(dāng)溫度增加時(shí)，絕緣電阻值將按指數(shù)規(guī)律下降，為便于比較各次測(cè)量所得的數(shù)據(jù)，Z好能在相近的溫度下進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)測(cè)試溫度不同時(shí)，應(yīng)對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正。
變壓器油中含水量對(duì)絕緣電阻的影響比較顯著，含水量增大，絕緣電阻減小，吸收比下降。
絕緣電阻與變壓器容量和電壓等級(jí)的關(guān)系。在變壓器容量相同的情況下電壓等級(jí)越高，絕緣距離越大，絕緣電阻升高。在變壓器電壓等級(jí)相同的情況下，絕緣電阻值隨容量的增大而降低，這是因?yàn)槿萘吭酱?，等效極板面積也增大，在電阻系數(shù)不變的情況下，絕緣電阻必然降低。
2)吸收比
當(dāng)測(cè)量溫度在10~30℃時(shí)，未受潮變壓器的吸收比應(yīng)在1.3~2.0范圍內(nèi)，受潮或結(jié)緣內(nèi)部有局部缺陷的變壓器的吸收比接近于1.0。變壓器的固體絕緣主要為纖維質(zhì)絕緣，因此在注入弱極性的變壓器油以后，其吸收特性并不顯著。
3)極化指數(shù)
隨著電力變壓器電壓的提高、容量的增大，在吸收比的測(cè)量中回遇到下列一些問(wèn)題：
1)出現(xiàn)絕緣電阻高、吸收比反而不合格的極不合理現(xiàn)象。
2)對(duì)于一般工廠新生產(chǎn)的變壓器，當(dāng)吸收比偏低時(shí)，多數(shù)絕緣電阻值缺比較高。
3)運(yùn)行中的變壓器，吸收比低于1.3，但一直安全運(yùn)行，未曾發(fā)生過(guò)問(wèn)題。
這些現(xiàn)象究竟是何原因造成的，有各種各樣的分析，一時(shí)難以統(tǒng)一。但有的看法是共同的，即吸收比不是一個(gè)單純的特征數(shù)據(jù)，而是一個(gè)易變動(dòng)的測(cè)量值，其特點(diǎn)如下：
1)吸收比隨著變壓器的絕緣電阻值升高而減小。
2)絕緣正常情況下，吸收比隨溫度升高而增大。
3)絕緣有局部問(wèn)題時(shí)，吸收比會(huì)隨溫度上升而下降。
拓普電氣認(rèn)為，由于干燥工藝的提高、油紙絕緣材質(zhì)的改善和變壓器的大型化，吸收過(guò)程明顯變長(zhǎng)，出現(xiàn)絕緣電阻提高、吸收比小于1.3而絕緣并非受潮的情況是可以理解的。因此，當(dāng)絕緣電阻高于一定值時(shí)，可以適當(dāng)放松對(duì)吸收比的要求。
基于上述原因，若仍然按傳統(tǒng)的吸收比來(lái)判斷超高壓變壓器的絕緣狀況已不能有有效地加以判斷。因此，采用極化指數(shù)來(lái)判斷大型變壓器的絕緣狀況，極化指數(shù)一般不小正常值。
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吸收比就是1min的絕緣電阻與15s的絕緣電阻的比值。
極化指數(shù)就是10min的絕緣電阻與1min的絕緣電阻的比值。
二、測(cè)量絕緣電阻、吸收比的極化指數(shù)的意義
測(cè)量繞組連同套管一起的絕緣電阻和吸收比或極化指數(shù)，用檢查變壓器整體的絕緣狀況具有較高的靈敏度，能有效地檢查出變壓器絕緣整體受潮、整體劣化、部件表面受潮或臟污以及貫穿性的集中缺陷。例如，各種貫穿性短路、瓷件破裂、引線接殼、器身內(nèi)有銅線搭橋等現(xiàn)象引起的半貫穿性或金屬性短路等。
經(jīng)驗(yàn)：變壓器絕緣在干燥前后其絕緣電阻的變化倍數(shù)比介質(zhì)損失角正切值變化倍數(shù)大得多。
三、絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)的試驗(yàn)方式
1、絕緣電阻表的選擇
測(cè)量絕緣電阻時(shí),對(duì)額定電壓為1000V以上的繞組，用2500V或5000V絕緣電阻表測(cè)量，其量程一般不低于10000MΩ；對(duì)額定電壓為1000V以下的繞組，用1000V或2500V絕緣電阻表測(cè)量。
2、測(cè)量接線
測(cè)量繞組絕緣電阻時(shí)，應(yīng)依次測(cè)量各繞組對(duì)地和其他繞組間絕緣電阻值。被測(cè)繞組各引線端應(yīng)短路，其余各非被測(cè)繞組都短路接地。采用空閑繞組接地的方式，其主要優(yōu)點(diǎn)是可以測(cè)出被測(cè)部分對(duì)接地部分和不同電壓部分間的絕緣狀態(tài)，且能避免各繞組中剩余電荷造成的測(cè)量誤差。
對(duì)于雙繞組變壓器，應(yīng)分別測(cè)量高壓繞組對(duì)低壓繞組及地，低壓繞組對(duì)高壓繞組及地，共測(cè)量2次。
對(duì)于三繞組變壓器，應(yīng)分別測(cè)量高壓繞組對(duì)中、低壓繞組以及地，中壓繞組對(duì)高、低壓繞組及地，低壓繞組對(duì)高、中壓繞組及地，共測(cè)量3次。
3、測(cè)量注意事項(xiàng)
1)測(cè)量前，被測(cè)繞組應(yīng)充分放電。為避免繞組上殘余電荷導(dǎo)致測(cè)量誤差，測(cè)量前應(yīng)將被測(cè)繞組與油箱短路接地，其放電時(shí)間應(yīng)不少于10min。
2)如果外絕緣(如瓷套)表面受潮、污穢，需在外絕緣表面接屏蔽環(huán)，接入絕緣電阻表屏蔽柱，消除表面影響，保證測(cè)量值正確性。
3)測(cè)量溫度以頂層油溫為準(zhǔn)，并注意盡量使用每次測(cè)量的溫度相近。
4)絕緣電阻試驗(yàn)時(shí)要同時(shí)記錄儀表讀數(shù)、試驗(yàn)時(shí)間、上層油溫，決不能隨意估計(jì)。
5)對(duì)于新投入的大修后的變壓器，應(yīng)在充滿合格油并靜止一定時(shí)間，帶氣泡消除后，方可進(jìn)行試驗(yàn)。
4、絕緣電阻試驗(yàn)結(jié)果的分析判斷
1)絕緣電阻
絕緣電阻在一定程度上能反映繞組的絕緣情況，但是它受絕緣結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式、環(huán)境和設(shè)備溫度、絕緣油的油質(zhì)狀況及測(cè)量誤差等因素的影響很大。不同電壓等級(jí)變壓器的測(cè)試數(shù)據(jù)分散性很大，很難規(guī)定一個(gè)統(tǒng)一判斷標(biāo)準(zhǔn)，因此往往強(qiáng)調(diào)綜合判斷、相互比較。
溫度對(duì)絕緣電阻有很大影響，當(dāng)溫度增加時(shí)，絕緣電阻值將按指數(shù)規(guī)律下降，為便于比較各次測(cè)量所得的數(shù)據(jù)，Z好能在相近的溫度下進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)測(cè)試溫度不同時(shí)，應(yīng)對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正。
變壓器油中含水量對(duì)絕緣電阻的影響比較顯著，含水量增大，絕緣電阻減小，吸收比下降。
絕緣電阻與變壓器容量和電壓等級(jí)的關(guān)系。在變壓器容量相同的情況下電壓等級(jí)越高，絕緣距離越大，絕緣電阻升高。在變壓器電壓等級(jí)相同的情況下，絕緣電阻值隨容量的增大而降低，這是因?yàn)槿萘吭酱?，等效極板面積也增大，在電阻系數(shù)不變的情況下，絕緣電阻必然降低。
2)吸收比
當(dāng)測(cè)量溫度在10~30℃時(shí)，未受潮變壓器的吸收比應(yīng)在1.3~2.0范圍內(nèi)，受潮或結(jié)緣內(nèi)部有局部缺陷的變壓器的吸收比接近于1.0。變壓器的固體絕緣主要為纖維質(zhì)絕緣，因此在注入弱極性的變壓器油以后，其吸收特性并不顯著。
3)極化指數(shù)
隨著電力變壓器電壓的提高、容量的增大，在吸收比的測(cè)量中回遇到下列一些問(wèn)題：
1)出現(xiàn)絕緣電阻高、吸收比反而不合格的極不合理現(xiàn)象。
2)對(duì)于一般工廠新生產(chǎn)的變壓器，當(dāng)吸收比偏低時(shí)，多數(shù)絕緣電阻值缺比較高。
3)運(yùn)行中的變壓器，吸收比低于1.3，但一直安全運(yùn)行，未曾發(fā)生過(guò)問(wèn)題。
這些現(xiàn)象究竟是何原因造成的，有各種各樣的分析，一時(shí)難以統(tǒng)一。但有的看法是共同的，即吸收比不是一個(gè)單純的特征數(shù)據(jù)，而是一個(gè)易變動(dòng)的測(cè)量值，其特點(diǎn)如下：
1)吸收比隨著變壓器的絕緣電阻值升高而減小。
2)絕緣正常情況下，吸收比隨溫度升高而增大。
3)絕緣有局部問(wèn)題時(shí)，吸收比會(huì)隨溫度上升而下降。
拓普電氣認(rèn)為，由于干燥工藝的提高、油紙絕緣材質(zhì)的改善和變壓器的大型化，吸收過(guò)程明顯變長(zhǎng)，出現(xiàn)絕緣電阻提高、吸收比小于1.3而絕緣并非受潮的情況是可以理解的。因此，當(dāng)絕緣電阻高于一定值時(shí)，可以適當(dāng)放松對(duì)吸收比的要求。
基于上述原因，若仍然按傳統(tǒng)的吸收比來(lái)判斷超高壓變壓器的絕緣狀況已不能有有效地加以判斷。因此，采用極化指數(shù)來(lái)判斷大型變壓器的絕緣狀況，極化指數(shù)一般不小正常值。
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