220kV變壓器絕緣電阻偏低的原因及分析

1電力變壓器是電力系統(tǒng)最主要的電力設(shè)備之一，是傳遞電能的電器。主變絕緣電阻的測試是變壓器交接試驗(yàn)和例行試驗(yàn)的重要項(xiàng)目之一，測量繞組的絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)，能有效地檢查出變壓器絕緣整體受潮，部件表面受潮臟污，以及貫穿性的集中性缺陷，如瓷瓶破裂、引線接殼、器身內(nèi)有金屬接地等缺陷。經(jīng)驗(yàn)表明，變壓器的絕緣在干燥前后，其絕緣電阻的變化倍數(shù)比tan δ的大得多，故在變壓器在干燥的過程中，可以通過測量絕緣電阻和吸收比來了解設(shè)備的絕緣情況。

2影響絕緣電阻的因素及應(yīng)對措施

利用兆歐表能方便有效地檢測出變壓器絕緣的貫通性集中缺陷和受潮等分布式缺陷。然而在現(xiàn)場測量中，周圍電磁場干擾、測量時(shí)間、環(huán)境溫度、測量電壓、環(huán)境濕度、接線方法、絕緣油性能等都將影響絕緣電阻的測試結(jié)果。在試驗(yàn)中忽視一些小問題，可能會(huì)做出錯(cuò)誤的判據(jù)，給檢修工作帶來不必要的麻煩。特別是變壓器這類大型設(shè)備，在通過絕緣電阻來判斷其絕緣狀態(tài)時(shí)，應(yīng)該同時(shí)測量其吸收比和極化指數(shù)來作為輔助判據(jù)。

2.1外界干擾

對周圍有帶電運(yùn)行設(shè)備的變壓器進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，變壓器與帶電設(shè)備之間的電容耦合使主變帶有一定電壓等級的感應(yīng)電壓，測量回路中形成干擾電流，干擾電流可能會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)失真，或顯示數(shù)據(jù)不穩(wěn)，無法得到準(zhǔn)確的絕緣電阻值。在實(shí)際試驗(yàn)中，對大型變壓器等電容量大的設(shè)備進(jìn)行測試時(shí)，雖采用抗干擾能力強(qiáng)的測試設(shè)備，使外界干擾對試驗(yàn)數(shù)據(jù)影響較小，但仍不能忽視。

為了正確測量干擾環(huán)境下的絕緣電阻，可采用以下4種方法：

1遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁場進(jìn)行測量;

2采用高電壓級的兆歐表進(jìn)行測量;

3選用抗干擾能力強(qiáng)的兆歐表;

4利用整流設(shè)備，根據(jù)外加電壓和泄漏電流計(jì)算絕緣電阻。

2.2溫度變化

電力設(shè)備的絕緣電阻隨溫度的變化而變化。當(dāng)溫度升高時(shí)，絕緣介質(zhì)內(nèi)部離子運(yùn)動(dòng)加劇，其內(nèi)部水分、雜質(zhì)、鹽分等物質(zhì)呈擴(kuò)散趨勢，使電導(dǎo)增加，造成絕緣電阻降低。對于大型變壓器，要記錄環(huán)境溫度和變壓器本體油溫，并進(jìn)行換算，才能保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確性。

當(dāng)溫度增加時(shí)，絕緣電阻將按指數(shù)規(guī)律下降，它們的關(guān)系為

當(dāng)試設(shè)備溫度低于周圍空氣的 “露點(diǎn)” 溫度時(shí)，潮氣將在絕緣表面結(jié)露，形成水膜，降低了絕緣電阻，增加了表面泄漏。

2.3濕度和電力設(shè)備表面臟污

電力設(shè)備周圍環(huán)境濕度的變化及空氣污染造成的表面污穢對絕緣電阻的影響很大。當(dāng)絕緣材料受潮時(shí)，其表面吸附一些水分，使表面電導(dǎo)率增加，其體積電阻和表面電阻都顯著地減少，介質(zhì)損耗增大，耐壓強(qiáng)度降低。絕緣材料的受潮程度與周圍空氣的相對濕度及溫度有關(guān)，相對濕度愈大，溫度愈低，材料本身的受潮程度也愈大，絕緣電阻大大地降低。

試驗(yàn)時(shí)，若濕度較大，應(yīng)將被試品表面屏蔽;若設(shè)備表面臟污，應(yīng)用干燥清潔柔軟的布將被試品擦拭干凈。

2.4測試時(shí)間

對于大容量的電力設(shè)備，應(yīng)測量其吸收比和極化指數(shù)，來輔助判斷其絕緣情況。當(dāng)大容量的設(shè)備絕緣受潮時(shí)，泄漏電流分量會(huì)增加，設(shè)備輸出電流隨時(shí)間變化就比較小，這時(shí)泄漏電流和加壓時(shí)間沒有關(guān)系，吸收比很接近1，致使時(shí)間的誤差直接影響到測試結(jié)果。絕緣電阻隨加壓時(shí)間的延長而變大，可能使試驗(yàn)結(jié)論截然不同。

2.5剩余電荷

電力設(shè)備退行后，可能會(huì)遺留一部分殘余電荷，致使絕緣電阻偏大或偏小。當(dāng)殘余電荷的極性與與兆歐表的極性相同時(shí)，測得的絕緣電阻值比真實(shí)值增大，原因在于同性排斥，使兆歐表的輸出電荷減少，極性相反時(shí)，兆歐表的輸出電荷有一部分去中和殘余電荷。故測量前后均應(yīng)將實(shí)測繞組與外殼短路充分放電，放電時(shí)間應(yīng)不少于2min。

2.6測量順序

變壓器的絕緣電阻需多次反復(fù)的測量，測試過程中使測量繞組、繞組間的分布電容均被充電，當(dāng)按不同的順序測量各繞組絕緣電阻時(shí)，繞組間電容發(fā)生重新充電，對測量結(jié)果有影響，導(dǎo)致附加誤差產(chǎn)生。為消除此影響，要求測量必須有一定的順序，且一經(jīng)確定，每次試驗(yàn)均應(yīng)按此順序進(jìn)行。這樣，便于對測量結(jié)果進(jìn)行比較。

2.7兆歐表與被試品的連線絞接或接地

若兆歐表與被試品的連線絞接或接地，測出的絕緣電阻是兆歐表接線端與接地端兩根引線間的絕緣電阻。示意見圖1 。

圖 1 兆歐表與被試品間連線絞接示意圖及等值電路

R—導(dǎo)線絕緣電阻串聯(lián)值 (R = R 1 + R 2 );

R 1、R 2 單根導(dǎo)線絕緣電阻值 (R 1 - R 2 ) 為突出物理概念，這里分絞接和絞接又接地的情況。

由圖1(b)可知，若連線絞接，測量值 R ′ x 應(yīng)為 R ′ x = Rx ・ R/ (Rx + R) 由圖1(c)可知，若連線絞接后雙接地，則 R ″ x = Rx ・ R2/ (Rx + R)。

若 R 2 = Rx 則 R ′ x = 2/3Rx，R ″ x =1/2Rx

若 R 2 →∞，則 R ′ x ≈ Rx，R ″ x = R2 =1/2R 即連線本身絕緣電阻越高越好。

若 Rx →∞ ，則 R ′ x ≈ R，R ″ x ≈ Rx 即連線本身絕緣電阻越低絞接后測量誤差越大。絞接后又接地的測量值僅是 R ′ x 的一半。

采用專用屏蔽型測試線，測試時(shí)，可防止兆歐表與被試品的連線絞接或接地。為保證測量的準(zhǔn)確性，兆歐表的兩根測試線要盡量避免絞接和接地，另外，應(yīng)采用絕緣電阻高的導(dǎo)線作為兆歐表的測試線。

2.8兆歐表最大輸出電流

兆歐表最大輸出電流值對吸收比和極化指數(shù)測量有一定的影響。對于大容量的電力設(shè)備應(yīng)選用大容量的兆歐表測量，以保證其測量精度。

2.9設(shè)備本身

變壓器繞組連同套管的絕緣電阻包括套管、繞組和有載調(diào)壓開關(guān)的絕緣，其中任一部分都會(huì)影響絕緣的測量結(jié)果，對于套管，主要是絕緣不良、整體受潮、絕緣油嚴(yán)重劣化、外部絕緣臟污、空氣濕度較大等;對于繞組和有載調(diào)壓開關(guān)，主要是整體受潮、層間匝間絕緣件劣化、絕緣油劣化等。

一般情況下，絕緣電阻偏低和吸收比、極化指數(shù)不合格可以考慮是：測量絕緣不良、整體受潮、絕緣油嚴(yán)重劣化、外部絕緣部分臟污、空氣濕度較大等;絕緣電阻偏高和吸收比、極化指數(shù)不合格可以考慮是測量線斷線、絕緣老化等。

3實(shí)例分析

2011年4月，在某200kV變電站1#主變改造后進(jìn)行出廠試驗(yàn)過程中，出現(xiàn)高壓繞組連同套管絕緣電阻偏低的情況，排除測量技術(shù)上的因素，絕緣電阻仍偏低，15s、60s、600s時(shí)的阻值分別為924MΩ、928MΩ、937MΩ，測試結(jié)果不合格?！峨娏υO(shè)備交接和預(yù)試性試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定：變壓器高壓套管絕緣電阻值大于10000 MΩ;繞組絕緣電阻無明顯下降，吸收比≥1.3或極化指數(shù)≥1.5或絕緣電阻≥10000 MΩ。

變壓器高壓側(cè)接線復(fù)雜，高壓側(cè)的接線結(jié)構(gòu)順序是引出線接線帽→套管內(nèi)下引線→高壓側(cè)繞組→轉(zhuǎn)換開關(guān)→分接開關(guān)→調(diào)壓繞組→中性點(diǎn)，可能是由于繞組、套管、鐵芯、絕緣油、分接開關(guān)等方面的因素影響絕緣電阻阻值。取油樣進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果是油的各項(xiàng)指標(biāo)都符合標(biāo)準(zhǔn)。由于吊芯工作量大，又需停放很長時(shí)間，決定進(jìn)行分解實(shí)驗(yàn)后再進(jìn)行吊芯檢查繞組。分解試驗(yàn)是將分接開關(guān)吊出變壓器本體，對高壓繞組連同套管進(jìn)行絕緣電阻測試，測試結(jié)果：絕緣電阻>10000 MΩ，吸收比為1.4，與歷次測試數(shù)據(jù)相近，有測試結(jié)果判斷問題可能出在分接開關(guān)上。對分接開關(guān)進(jìn)行絕緣電阻測試，測試結(jié)果：520MΩ，絕緣電阻偏低。經(jīng)放油后檢查，發(fā)現(xiàn)在分接開關(guān)底部有雜質(zhì)，開關(guān)芯子附有積碳。由于變壓器在運(yùn)行時(shí)，有載調(diào)壓開關(guān)在換擋過程中，觸頭由于起弧、滅弧的原因，使觸頭氧化，油劣化。在改造過程中，在分接開關(guān)進(jìn)行處理過程中，沖洗的不夠徹底，在死角處仍存有積碳等雜質(zhì)。對分接開關(guān)再次處理后注油，靜置再次進(jìn)行絕緣電阻的測試，測試結(jié)果：>10000 MΩ。重新組裝后，測量變壓器繞組連同套管的絕緣電阻，測試結(jié)果：>10000 MΩ，符合相關(guān)規(guī)程的規(guī)定。

4結(jié)束語

根據(jù)多年的試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，影響主變絕緣電阻的主要因素有剩余電荷、濕度、測量時(shí)間、環(huán)境溫度、測量電壓、潮濕環(huán)境、接線方法等。在試驗(yàn)中，應(yīng)注意對試驗(yàn)方法結(jié)果進(jìn)行分析判斷，測出準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，避免不必要的重復(fù)和誤判斷，找出原因所在，較快正確的處理，保證變壓器的正常運(yùn)行。

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