中试控股技术研究院鲁工为您讲解：特种变压器阻抗电压测量

ZSCT-3900 变压器短路阻抗测试仪（三相）

零序阻抗的测量适用于高压侧星形接线带中性点的变压器
电压测量范围：20～1000V ，电流测量范围：0.1A～100A在仪器允许的测量范围可直接测量，超出测量范围可外接电压、电流互感器，仪器可设置外接电压、电流互感器的变比，直接显示施加的电压、电流的值

参考标准：GB1094.5-2003和IEC60076-5:2000 DL/T 1093—2008

ZSCT-3900 变压器短路阻抗测试仪低电压短路阻抗试验是鉴定运行中变压器受到短路电流的冲击，或变压器在运输和安装时受到机械力撞击后，检查其绕组是否变形的最直接方法，它对于判断变压器能否投入运行具有重要的意义；

也是判断变压器是否要求进行解体检查的依据之一，七寸高亮度触摸彩色液晶，强光下显示清晰，全触屏操作，中英文自由切；

中试控股始于1986年 ▪ 30多年专业制造 ▪ 国家电网.南方电网.内蒙电网.入围合格供应商

为满足《 dl/t1093-2008绕组变形电抗法检测与判断指南》的要求，进行了绕组变形检测与判断的试验与算法研究。

“DL / T1093-2008”明确规定：5.4.1a，“单相单相方法的参数测试的原理”; 5.4.1e“当测试结果为异常，来处理所有的单相方法复检的绕组的”。该仪器采用的单相测量，自动计算每个变压器相的短路阻抗为三相升压过程中，电抗，电感值。

仪器公司内部控制采用锁相环技术，同步采样交流信号，测量数据可以准确。该仪器测量电压，电流，功率，频率等。单机测量工作电压、电流保护范围宽，支持外接CT、PT进一步发展扩展测量研究范围。内置无断电记忆，长期存储测量数据，仪器自带打印机。

测试数据可以导入计算机进行进一步分析或存储。所有中国的菜单和操作提示，简单直观的操作。透反式结合大屏幕进行液晶，在太阳直射下可清晰数据显示。

变压器短路阻抗测量的方法有伏安法。此种方法对于单相、三相变压器较为适用。开始试验前，电力工作者需要把变压器一侧出线短接，短接的导线一定要有足够的截面积，才能保证出线端子接触良好，避免引线回路电阻过大。变压器另一侧，开始施加试验电压，此时产生经过阻抗的电流，可以测量加在阻抗上的电流和电压，此时，电压、电流的基波分量的比值就是被试变压器的短路阻抗。

现场试验是110KV级或以上的主变压器，我们通常会使用到变压器短路阻抗测试仪。此款测试仪内部自带可调电源输出，因此比较适合高电压等级的主变测试短路阻抗。此款仪器可以比较变压器收到短路电流冲击前和冲击后，测得的短路阻抗值，电力工作者可以通过短路阻抗值变化大小，来判断绕组变形程度。测试变压器短路阻抗的试验，是对运行中的变压器受到短路电流的冲击，或者变压器在运输和安装时，受到机械力撞击后，检查变压器绕组是否变形的非常有效的方法。这个试验对于变压器是否能投入运行，是有着非常重要的意义的。

ZSCT-3900 变压器短路阻抗测试仪（三相）主要技术指标  
(1)基本量程（最大范围）  
1．电压(量程自动)：  15～500V       ±（读数×0.2%+3字） 
2．电流(量程自动)：  0.5A～20A    ±（读数×0.2%+3字） 
3．功率：          COSΦ ＞0.15       ±（读数×0.5% +3字） 
4．频率(工频)：    45～55(Hz)   测量精度：±0.1%   
5．短路阻抗：      0～100% 测量精度：±0.5%   
6. 仪器显示： 4位数字
7：内置2000W交流可调电源。0-220V    10A
(2)仪器其他参数 
1．环境温度： -10℃～40℃
2．相对湿度： ≤85%RH  
3．工作电源： AC 220V±10%   50Hz±1Hz
4．外形尺寸： 主机   360×290×170（mm）      线箱    360×290×170（mm）
5、重量    主机4.9KG        线箱  5.2KG 
6．测试线长度：标配8米  长度可以定制

一：变压器两侧电流的大小及相位不同

中试控股技术博士为您解答：变压器正常运行时，若不计传输损耗，则流入功率应等于流出功率。但由于两侧的电压不同，其两侧的电流不会相同。

超高压、大容量变压器的接线方式，均采用YN,d方式。因此，流入变压器电流与流出变压器电流的相位不可能相同。当接线组别为YN,d11（或YN,d1）时，变压器两侧电流的相位相差300。

流入变压器的电流大小和相位与流出电流大小和相位不同，则就不可能等于零或很小。

二：稳态不平衡电流大

与发电机、电动机及母线的纵差保护相比，即使不考虑正常运行时某种工况下变压器两侧电流大小与相位的不同，变压器纵差保护两侧的不平衡电流也大。其原因是：

（1）变压器有激磁电流

变压器铁芯中的主磁通是由激磁电流产生的，而激磁电流只流过电源侧，在实现的纵差保护中将产生不平衡电流。

激磁电流的大小和波形，受磁路饱和的影响，并由变压器铁芯材料及铁芯的几何尺寸决定，一般为变压器额定电流的3%～8%。大型变压器的激磁电流相对较小。

（2）变压器带负荷调压

为满足电力系统及用户对电压质量的要求，在运行中，根据系统的运行方式及负荷工况，要不断改变变压器的分接头。变压器分接头的改变，相当于变压器两侧之间的变比发生了变化，将使两侧之间电流的差值发生了变化，从而增大了其纵差保护中的不平衡电流。

根据运行实际情况，变压器带负荷调压范围一般为±5%。因此，由于带负荷调压，在纵差保护产生的不平衡电流可达5%的变压器额定电流。

（3）两侧差动TA的变比与计算变比不同

变压器两侧差动TA的名牌变比，与实际计算值不同，将在纵差保护产生不平衡电流。另外，两侧TA的型号及变比不一，也将使差动保护中的不平衡电流增大。由于两侧TA变比误差在差动保护中产生的不平衡电流可取6%变压器额定电流。

ZSCT-3900 变压器短路阻抗测试仪自动计算出变压器折算到额定温度、额定电流下的阻抗电压百分比，以及与铭牌阻抗的误差百分比。

ZSCT-3900 变压器短路阻抗测试仪中文菜单提示；配备高速热敏打印机，大容量内部存储器，方便数据的存储和打印；保存的数据可通过USB转存到U盘。

仪器体积小、重量轻，便于携带，现场使用极为方便，大大减轻了试验人员的劳动强度，提高工作效率。

ZSCT-3900 变压器短路阻抗测试仪本试仪是本公司自主研发的新一代变压器参数测试仪器。用于现场和试验室条件下对35KV级及以上主变压器进行低电压短路阻抗测量的仪器。

该仪器设计精巧，功能强大，内置2000W可调电源，采用先进的A/D同步交流采样和数字信号处理技术，测量数据准确；

(1) 色谱分析.色谱分析结果该主变压器C2H2超标,从0.2上升至7.23μL/L,说明存在放电性故障.但从该主变压器的检修记录中得知,在发现该变压器 C2H2变化前绕组曾补焊过2次,而且未进行脱气处理.其它气体的含量基本正常,用三比值法分析,不存在过热故障,且历年预试数据反映除直流电阻不平衡率 超标外,其他项目均正常.

    (2)直流电阻超标分析.经换 算确定C相电阻值较大,怀疑是否由于断股引起,经与制造厂了解该绕组股数为24股,据此计算若断一股造成的误差与实际测量误差一致,判断故障为C相绕组内 部有断股问题.经吊罩检查,打开绕组三角接线的端子,用万用表测量,验证厂C相有一股开断.

    2、有载调压切换开关故障的诊断

    某变压器110kV侧直流电阻不平衡,其中C相直流电阻和各个分接之间电阻值相差较大.A、B相的每个分接之间直流电阻相差约为10~11.7u欧,而C相每个分接之间直流电阻相差为4.9-6.4 u欧和14.1~16.4 u欧,初步判断C相回路不正常.

    中试控股电力讲解通过其直流电阻数据CO(C端到中性点O端)的直流回路进行分析,确定绕组本身缺陷的可能性小,有载调压装置的极性开关和选择开关缺陷的可能性也极小,所 以,缺陷可能在切换开关上.经对切换开关吊盖检查发现,有一个固定切换开关的一个极性到选择开关的固定螺丝拧断,致使零点的接触电阻增大,而出现直流电阻 规律性不正常的现象.

    3、无载调压开关故障的诊断

    在对某电力修造厂改造的变压器交接验收试验时,发现其中压绕组Am、Bm、Cm三相无载磁分接开关的直流电阻数据混乱、无规律,分接位置与所测直流电阻的数值不对应.

    经吊罩检查,发现三相开关位置与指示位置不符,经重新调整组装后恢复正常.

    4、绕组引线连接不良故障的诊断

    一台35kV变压器侧直流电阻不平衡率远大于2%,怀疑分 接开关有问题,所以转动分接开关后复测,其不平衡率仍然很大,又分别测其他几个分接位置的直流电阻,其不平衡率都在11%以上,而且规律都是A相直流电阻 偏大,好似在A相绕组中已串入一个电阻,这一电阻的产生可能出现在A相绕组的首端或套管的引线连接处,是否为连接不良造成.经分析确认后,停电打开A相套 管下部的手孔门检查,发现引线与套管连接松动(螺丝连接),主要由于安装时未装紧,且无垫圈而引起,经紧固后恢复正常.

    中试控股电力讲解通过上述案例可见,变压器绕组直流电阻的测量能发现回路中某些重大缺陷,判断的灵敏度和准确性亦较高,但现场测试中应遵循如下相关要求,才能得到准确的诊断效果.

    1)通过对变压器直流电阻进行测量分析时,其电感较大,一定要充电到位,将自感效应降低到最小程度,待仪表指针基本稳定后读取电阻值,提高一次回路直流电阻测量的正确性和准确性.

    2)测量的数据要进行横向和纵向的比较,对温度、湿度、测量仪器、测量方法、测量过程和测量设备进行分析.

    3)分析数据时,要综合考虑相关的因素和判据,不能单搬规程的标准数值,而要根据规程的思路、现场的具体情况,具体分析设备测量数据的发展和变化过程.

    4)要结合设备的具体结构,分析设备内部的具体情况,根据不同情况进行直流电阻的测量,以得到正确判断结论.

    5)重视综合方法的分析判断与验证.如有些案例中通过绕组分接头电压比试验,能够有效验证分接相关的档位,而且还能检验出变压器绕组的连接组别是否正确.中试控股电力讲解变压器故障的种类多种多样,按故障发生的部位可分为外部故障和内部故障;按故障发生的过程可分为突发性故障和长年累月逐步扩展而形成的故障,这些故障可能相互影响、转化,使故障更趋严重.

 

    变压器故障分析和诊断的方法很多,主要有直观检查方法、电气预防性试验方法、油中溶解气体分析法(DGOA)、专家系统(TFDES)及人工神经网络法(TFDANN)、智能型系统法(TFDAI)几种.

 

    1、直观检查方法

 

    (1)温度过高或声音异常

 

    其原因可能是过负荷运行、环境温度超过40℃、冷却系统故障、漏油引起油量不足等.

 

    (2)振动、响声异常及有放电声

 

    其原因可能是电压过高或频率波动,紧固件松动,铁芯紧固不良,分接开关动作机构异常,偏磁现象等,外部接地不良或未接地的金属部分出现静放电,瓷件、套管表面粘附污秽引起局部火花、电晕等.

 

    (3)气味异常或干燥剂变色

 

    其原因可能是套管接线端子不良或接触面氧化使触头过热产生异味和变色,漏磁通、涡流使油箱局部过热,风扇、潜油泵过热烧毁产生的异味,过负荷造成温升过高,外部电晕、闪络产生的臭氧味,干燥剂受潮变色等等.

 

    (4)油位计指示大大低于正常位置

 

    中试控股电力讲解其原因可能是阀门、密封圈部位焊接不好或密封不良漏油,油位计损坏漏油,以及内部故障引起喷油

 

    (5)瓦斯继电器的气室内有气体或瓦斯动作

 

    其原因可能是内部局部放电,铁芯不正常,导电部分过热.

 

    (6)防爆装置的防爆膜破裂、外伤及有放电痕迹

 

    其原因可能如瓦斯、差动等继电器动作,一般为内部故障.

 

    (7)瓷件、瓷套管表面出现龟裂、外伤和放电痕迹

 

    其原因可能是过电压或机械力引起.几乎所有的故障一开始都是经直观检查发现的,它是发现故障的最开始和必经的步骤.但要进一步分析原因,必须利用有效的检测手段来诊断.

 

    2、电气预防性试验方法

 

    试验项目次序基本上是按照项目的重要性排列的.在总共32个试验项目中,有些是在变压器解体后才能进行的,有些是与其它项目同时进行或附带进行的,有些是变压器投运前或投运后的例行检查、试验项目,有些项目在特殊情况下进行,而交流耐压试验是一种破坏性试验,对试验设备的要求很高,现场条件一般很难满足,所以是变压器绝缘水平的一种考核项目.

 

    有资料表明,同一电压等级、同样容量、同一规格的变压器,其绝缘电阻值有时会相差比较大,这并不能说明这些变压器绝缘水平有差距,而往往是因为变压器绝缘结构的设计、绝缘材料选用的不同所致.但是,对于铁芯、夹件、穿心螺栓等部件,测量绝缘电阻往往能反映故障、说明问题.

 

    这主要是因为这些部件的绝缘结构比较简单、绝缘介质单一,正常情况下基本上不承受电压,绝缘更多的是起"隔爆"作用,而不象绕组绝缘要承受高电压.

 

    实践表明,对于电容性设备,如电容型套管、电容式电压互感器、耦合器电容器等,测量tanδ和电容量Cx(实际上是根据Cx的变化量ΔCx进行判断)仍然是故障诊断的有效手段.不仅如此,tanδ和电容量Cx已经从离线测量发展到了在线监测阶段.

 

    绝缘油试验、油中含水量、油中含气量以及油中糠醛含量测量都属于油试验或油化验的范畴.而作为一种故障诊断方法,油试验似乎没有得到应有的重视.造成这种状况的原因之一在现场,在实际工作中,有时会发生这样的事情:对同一台设备取油样,高压试验班的结果与油化验班的结果有较大出入.

 

    实例:

 

    对110kV少油断路器做泄漏电流,试验时发现:泄漏电流值超标,初步判断绝缘拉杆受潮.而这时,油化验的结果也显示,油中含水量超标.最后的检查结果是,断路器顶部将帽有砂眼,下雨时进水.油化验的结果有一定分散性,这种分散性来源于取样、送检、化验全过程.其实,油中溶解气体分析也有类似的问题,例如分析CO2的含量时,要防止油中特征气体的逸出、回溶、外界气体的侵入.因为空气中本来就含有约0.3%的CO2.

 

    总的说来,油化验在变压器故障诊断中还是有较大价值的.比如:糠醛含量的大小能够反映绝缘的老化程度;绝缘油的耐压试验能说明油质的好坏等等.

 

    局部放电测量和绕组变形检测

 

    导致绕组变形的原因主要有:

 

    (1)绕组绝缘和机械结构强度先天不足,绕制工艺粗糙,承受正常容许的短路电流冲击能力差;

 

    (2)变压器出口短路,出口短路形成的巨大的短路冲击电流产生的电动力使绕组扭曲、变形.变压器绕组变形检测正成为一个研究热点,同时也是一项必须突破的故障诊断技术.根据资料介绍,可以采用频谱法等来检测变压器绕组变形,但目前还没有形成相应的判断标准和规范.