中试控股技术研究院鲁工为您讲解：介质损耗因数(tanδ)参数测量仪(电科院)

ZSDX-8000R高压介质损耗测试装置(CVT+绝缘电阻)

多重保护安全可靠仪器具备输入电压波动、高压电流、输出短路、电源故障、过压、过流、温度等多重保护措施，保证了仪器安全、可靠。

仪器还具备设置接地检测功能，确保不接地设备不允许操作启动测试。
参考标准：DL/T 962-2005，DL/T 474.3-2018

高压介质损耗测试装置(CVT+绝缘电阻)：ZSDX-8000R 高压介质损耗测试装置是发电厂、变电站等现场或实验室测试各种高压电力设备介损正切值及电容量的高精度测试仪器。

仪器为一体化结构，内置介损测试电桥，可变频调压电源，升压变压器和SF6 高稳定度标准电容器。测试高压源由仪器内部的逆变器产生，经变压器升压后
用于被试品测试。频率可变为50.0Hz、47.5Hz\52.5Hz、45.0Hz\55.0Hz、60.0Hz、57.5Hz\62.5Hz、55.0Hz\65.0Hz，采用数字陷波技术，避开了工频电场对测试的干扰，从根本上解决了强电场干扰下准确测量的难题。同时适用于全部停电后用发电机供电检测的场合。

该仪器配以绝缘油杯加温控装置可测试绝缘油介质损耗。

CVT测试
※ CVT分别测试：单独测试C1或C2。
首先根据相应的接线提示接好仪器外部的连线，然后点击主界面“CVT测试”选项，进入下一级CVT测试菜单（如图5—5）。然后可以点击“参数
设置”进去设置菜单选择“CVT分别测试”（如图5—6）进行详细的测试参数设置。分别点击每个需要设置的项目，按“增加”“减小”或“选择
”来修改。修改完成后点击“保存”即可保存刚才所修改的参数并返回CVT测试界面，点击“取消”则不保存本次修改并返回CVT测试界面。
相关参数设置好了后长按“启动测试”单，进入测试菜单（如图5—7）。测试过程中电压值一项是根据先前所选择的测试电压平滑至设置值后保
持不变，然后自动开始测试。开始测试后根据先前所选择的干扰频率自动变频到相应的频率进行测试，测试完成后自动显示测试结果（如图5—8
）。测试结果自动保存，可点击“打印”按钮打印本次测试结果。
CVT分别测试注意 : <HV红色高压线>外屏蔽应悬空，不允许放置地上使用，尽量减小HV线与地之间的分布阻容参数，否则其对地附加介损会引起
误差。
※ CVT同时测试：同时测试C1和C2。
首先根据相应的接线提示接好仪器外部的连线，然后点击主界面“CVT测试”选项，进入下一级CVT测试菜单（如图5—9）。然后可以点击“参数
设置”进去设置菜单选择“CVT同时测试”（如图5—10）进行详细的测试参数设置。分别点击每个需要设置的项目，按“增加”“减小”或“选
择”来修改。修改完成后点击“保存”即可保存刚才所修改的参数并返回CVT测试界面，点击“取消”则不保存本次修改并返回CVT测试界面。
相关参数设置好了后长按“启动测试”单，进入测试菜单（如图5—11）。测试过程中电压值一项是根据先前所选择的测试电压平滑至设置值后保
持不变，然后自动开始测试。开始测试后根据先前所选择的干扰频率自动变频到相应的频率进行测试，测试完成后自动显示测试结果（如图5—12
）。测试结果自动保存，可点击“打印”按钮打印本次测试结果。
CVT同时测试注意  : <HV红色高压线>外屏蔽应接地，可以不悬空，允许放置地上使用，仪器软件对测试线分布参数进行了修正。
注意：每一种测试的具体参数设置和接线方法请查看第六章“参考接线”。

工作原理
在交流电压作用下，电介质要消耗部分电能，这部分电能将转变为热能产生损耗。这种能量损耗叫做电介质的损耗。当电介质上施加交流电压时
，电介质中的电压和电流间成在相角差ψ，ψ的余角δ称为介质损耗角，δ的正切tgδ称为介质损耗角正切。tgδ值是用来衡量电介质损耗的参
数。仪器测量线路包括一标准回路（Cn）和一被试回路(Cx)，如图2—1所示。标准回路由内置高稳定度标准电容器与测量线路组成，被试回路由
被试品和测量线路组成。测量线路由取样电阻与前置放大器和A/D转换器组成。通过测量电路分别测得标准回路电流与被试回路电流幅值及其相位
差，再由数字信号处理器运用数字化实时采集方法，通过矢量运算得出试品的电容值和介质损耗正切值。仪器内部已经采用了抗干扰措施，保证
在外电场干扰下准确测量；
主要技术参数
1使用条件 -15℃∽40℃ RH＜80%
2抗干扰原理 变频法
3电    源 AC 220V±10% 允许发电机
4高压输出 0.5KV∽10KV 每隔0.1kV
精    度 2%
最大电流       200mA
容    量 2000VA
5自激电源 AC 0V∽50V/15A 单  频   50.0HZ、60.0HZ 
自动双变频
45.0HZ/55.0HZ   47.5HZ/52.5HZ 
55.0HZ/65.0HZ   57.5HZ/62.5HZ
6分 辨 率 tgδ: 0.001% Cx: 0.001pF
7精    度 △tgδ:±(读数*1.0%+0.040%)
△C x :±(读数*1.0%+1.00PF)
8测量范围 tgδ 无限制
C x 15pF ＜ Cx ＜ 300nF
10KV Cx ＜  60nF
 5KV Cx ＜ 150nF
  1KV Cx ＜ 300nF
CVT测试 Cx ＜ 300nF
9LCR测量范围 电感L>20H（2kV）             电阻R>10KΩ（2kV）
LCR测量精度 1% 角度分辨率 0.01
10CVT变比范围 10∽10000
CVT变比精度 1% CVT变比分辨率 0.01
11绝缘电阻 直流高压0.5-10KV     精度：±（读数×2%+10V）
100kΩ-1000GΩ时低于5%（试验电压不低于500V）
100GΩ-1000GΩ时为10%（试验电压不低于10000V）
12外型尺寸（主机(mm) 350（L）×270（W）×270（H）
外型尺寸(附件)(mm) 350（L）×270（W）×160（H）
13存储器大小 200 组 支持U盘数据存储
14重量（主机） 23.45Kg
重量（附件箱） 5.25Kg

清洗的步骤如下：

a.将油杯彻底拆开，依次用化学纯的石油醚（馏程60～90℃）和苯清洗所有部件。

b.用丙酮对所有部件进行漂洗，然后用中性洗涤剂清洗。

c.将所有部件放在5%的磷酸三钠的蒸馏水溶液中煮沸5分钟，再用蒸馏水漂洗几次。

d.把所有部件放在蒸馏水中煮沸至少1小时。

e.将所有部件放入温度控制在105～110℃的烘箱内烘干，烘干时间不少于1小时。

f.待所有部件冷至不烫手时，组装油杯。

面板说明
1、紧急停机按钮及高压指示灯
2、U盘接口
3、总电源开关
4、AC220V电源输入插座
5、Cn标准电容输入插座
6、Cx试品输入插座
7、触摸显示屏
8、接地接线柱
9、ES自激输出
10、打印机
11、接线图
12、高压输出HV插座
13、高压线屏蔽接地端子

下面介绍下变压器直流电阻测试仪使用中需要注意的细节：

 1、使用直流电阻测试仪时，请勿堵住或封闭机身的通风口，要知道，仪器也是有生命的，也需要精心的维护，一般将仪器站立放置即可，定期检查扇叶是否堵塞。

2、 面板上有USB插口，允许热拨插USB口设备（如U盘等），以及打印设备，但注意拨插时一定要在数据传输结束后进行，以免数据丢失带来的不便。

3、 在测试短路阻抗小于整定定值的时候保护才会出口，所以一般取定值的0.95倍来做试验，可保证保护能够可靠出口；在模拟接地距离故障的时候，零序补偿系数一定要设置正确；

4、如果在使用过程中变压器直流电阻测试仪界面出现数据出错或设备无法连接等问题，可以这样解决：向下触按复位按钮键，使DSP复位；或退出运行程序回到主菜单，重新运行程序，则界面所有数据均恢复至默认值，就是这么简单！

5、注意环境因素，试验之前，如果现场干扰较强或安全要求较高，请将变压器直流电阻测试仪电源线的接地端接地或装置接地孔接地。

6、一定要注意禁止将外部的交直流电源引入到变压器直流电阻测试仪的电压、电流输出插孔。否则，变压器直流电阻测试仪将直接面临损耗的威胁，或直接烧坏元器件。1 前言

电力变压器是电力系统中的核心设备之一，其稳定、可靠运行对电力系统安全起着非常重要的作用。但由于本身变压器设计、工艺、制造技术以及运行维护水平问题，尤其近年来，变压器出口或近距离短路故障时有发生，而且有增长趋势，严重影响了电力系统的安全稳定运行。统计表明，此类短路事故已成为变压器事故的首要原因。出口短路事故突然发生时，在变压器绕组内流过的短路电流与漏磁场的相互作用产生了较大的电动力，尽管这种暂态过程持续时间很短，但变压器还是会受到不同程度的损坏，若对于轻微变形不能及时发现和修复，多次冲击后累积效应也会导致变压器的损坏。目前，在变压器遭受了短路冲击后迅速诊断电力变压器是否能继续运行是运行中急需解决的问题。因此，加强电力变压器运行维护，采取切实有效措施防止变压器出口短路，对确保变压器尤其是整个电网的安全稳定运行具有重要的意义。

 

2014年6月6日，某变电站一条10kV出线1#杆A相避雷器击穿，造成线路A相直接接地。10kV乙母线PT因A相直接接地，B、C两相电压升高，PT发生铁磁谐振，B相PT，造成10kV乙母线短路。乙变低后备保护复压过流I段I时限保护启动（动作逻辑是时限0.3s调分段90开关，当时运行方式是90在断开位置，10kV甲、乙母线分列运行），乙变低后备限时速度保护启动（动作逻辑是时限0.3s调分段90开关，当时运行方式是90在断开位置，10kV甲、乙母线分列运行），本体轻瓦斯发告警信号，本体重瓦斯动作，变压器两侧开关跳闸。变压器型号为SFZ11-31500/110，接线组别为YNd11，短路阻抗为10.65%，该产品为2007年产品。

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2 变压器试验分析

 

2.1 油中溶解气体色谱分析

 

电力变压器油中溶解气体色谱分析结果如表1所示。重瓦斯动作后，瓦斯气样折算到油中的理论值大大高于油样值，一氧化碳、二氧化碳及总烃明显超标，这些碳的氧化物的产生可能与变压器结构中某些含碳材料涉及故障有关，初步判断变压器经短路冲击故障后内部存在热性故障，可能为涉及固体绝缘热性故障。除此之外，氢气、甲烷、乙炔、乙烯明显超标，三比值法对应编码102，说明变压器内部存在高能量电弧放电，并有金属性放电。

 

2.2 绕组介质损耗与电容量

 

由表2可发现，低对高及地和低、高对地的电容量与出厂值比较有明显变化，超过了规程规定的5%的警示值。通过分解电容量试验数据进一步分析变压器绕组变形情况见图1.通过分解得到数据如表3所示，根据公式C=εA/d，tgδ增加，ε增加，CH减小，说明d增大，进而可得出高压绕组向内凹陷[3]。

 

2.3 直流电阻试验

 

变压器绕组的直流电阻测试是变压器试验中既简单又重要的试验项目（如表4所示）。直流电阻测试结果显示，低压绕组直流电阻正常；而高压绕组各分接直流电阻明显超标。三相直流电阻互差均达到了3.4%~3.77%，超出了2%的状态检修试验规程要求。其中A相绕组直阻值较B、C两相较小。结合油中溶解气体色谱分析结果，变压器内部可能存在高能量的电弧放电，因此怀疑高压A相可能存在匝间、层间短路等现象。

 

2.4 绕组变形测试

 

分别利用频率相应法及低电压短路阻抗法对变压器进行绕组变形测试，通过测试结果掌握变压器经过短路冲击后绕组变形情况。

 

（1）频率响应法

 

在较高频率的电压作用下，变压器的每个绕组均可视为一个由线性电阻、电感与电容等分布参数构成的无源线性双口网络，其内部特性可通过传递函数描述。如果绕组发生变形，绕组内部的分布参数必然发生改变，导致其等效网络传递函数的零点和极点发生变化，使网络的频率响应特性发生变化。用频率响应分析法检测变压器绕组变形，是通过检测变压器各个绕组的幅频响应特性，并对检测结果进行纵向或横向比较，根据幅频响应特性的差异，判断变压器可能发生的绕组变形[2]。

图1为变压器低压绕组频率响应特征曲线，中频段（100~600kHz）和高频段（＞600kHz）均出现了明显的三相不一致，数据显示低压绕组可能发生了明显变形，且以绕组扭曲、鼓包等局部变形现象为主。图2为变压器高压绕组的频率响应特性曲线，从图中可以发现，低频段（1~100kHz）有明显的三项不一致，由数据显示高压绕组可能存在严重变形，且以匝间或饼间短路故障为主，通常预示高压绕组的电感发生改变。结合高压绕组的直流电阻不合格，可判断高压绕组发生了严重变形。

 

（2）低电压短路阻抗法

 

变压器安装完成后，其特征参数电容、电感基本保持不变。当遭受巨大的外力如地震、出口短路等整体绕组或局部绕组会出现不同程度的位移，而引起特征参数的改变[1]。因此，可以通过检测变压器的特征参数（主要是短路阻抗），根据特征参数的相对变化和三相不对称程度作为判断绕组有无变形的依据。现场用低电压测试短路电抗（包括短路阻抗和漏电感等参数），以判断变压器绕组有无变形已有多年，多次检出了动稳定状态劣化的大中型电力变压器，并经器身检查得到验证和处理，避免了变压器短路损坏事故积累了相当多的经验，并形成了国家行业标准。

 

对变压器进行了低电压短路阻抗和电抗值的测试，实验数据如表4所示。高对低（额定分接）的低电压短路阻抗相间最大相对误差为15.516，远远超过2%的规程要求，而且A相短路阻抗值变化最大，与短路阻抗初值相比增长了12.24%，B、C两相则相对变化较小，由此可判断变压器低压绕组A相存在明显变形。

 

3 返厂吊罩检查结果分析

 

通过综合考虑电气试验、油色谱分析及变压器抗短路能力不足等问题，判断该变压器可能涉及固体绝缘热性故障，存在高能量电弧放电，并有金属性放电；高压绕组与低压绕组存在变形等故障；高压A相有可能存在匝间、层间短路等现象。具体情况需要返厂吊罩检查，进一步确定存在问题。