第一節(jié) 電氣設備試驗

為準確、及時判斷電力系統(tǒng)的電氣設備能否投入運行，預防設備損壞，保證系統(tǒng)安全和經(jīng)濟運行，必須按中華人民共和國電力行業(yè)標準DL/T596—1996《電力設備預防性試驗規(guī)程》（以下簡稱《試驗規(guī)程》）的要求，對電氣設備進行預防性試驗。

試驗的主要目的是檢查設備的絕緣情況，如設備絕緣電阻的測量、泄漏電流的測量、介質(zhì)損失角正切值（tanδ）的測量及耐壓試驗等。

試驗的另外一個目的是對電氣設備的電氣或機械方面的某些特性進行測試，這種除絕緣試驗以外的試驗統(tǒng)稱為特性試驗。

電氣試驗的一般性要求概括的來說有以下幾個方面∶

1）電力系統(tǒng)的設備均應根據(jù)《試驗規(guī)程》的具體要求進行預防性試驗。

2）試驗人員必須加強技術管理，健全資料檔案，積極開展技術革新，不斷提高試驗技術水平。

3）試驗人員必須堅持實事求是的科學態(tài)度，對試驗結(jié)果進行全面、客觀、歷史地綜合分析，把握設備性能變化的規(guī)律和趨勢。

4）額定電壓為 110 kV 以下的電氣設備均應按《試驗規(guī)程》之規(guī)定進行交流耐壓試驗。

5）成套設備除外，其他連接在一起的各種設備應分開后單獨進行試驗。

6）當采用額定電壓較高的電氣設備以加強絕緣者，應按照電氣設備的額定電壓標準進行試驗。

7）當采用額定電壓較高的電氣設備，在已滿足產(chǎn)品通用性的要求時，應按照設備實際使用的額定工作電壓進行試驗。

8）在進行與溫、濕度有關的各種電氣試驗時，應同時測量被試設備及其周圍環(huán)境的溫度和濕度。

以下以電力變壓器的各項試驗為例介紹試驗方法。

一、絕緣電阻和吸收比的測試

電力變壓器絕緣電阻和吸收比的測量，主要指變壓器繞組之間以及繞組對地之間的絕緣電阻和吸收比的測量。此項試驗屬于非破壞性試驗，現(xiàn)場普遍用絕緣電阻表測量絕緣電阻，操作安全、簡便。

測量變壓器絕緣電阻和吸收比的目的是∶初步判斷變壓器絕緣性能;檢查有無放電、擊穿痕跡所形成的貫通性局部缺陷;檢查有無瓷套管開裂、引線碰地、器身內(nèi)有銅線搭橋等現(xiàn)象所造成的半通性或金屬性短路的缺陷。不足之處是，測量絕緣電阻和吸收比不能發(fā)現(xiàn)未貫通的集中性缺陷，整體老化及游離缺陷。

變壓器繞組的絕緣電阻可與出廠值進行比較，相同溫度下，不應低于出廠值的 70%。若無出廠值，可參考表13—1中的值。吸收比在溫度為10～30℃時，對3.5 kV及其以下變壓器應大于或等于1.3。

試驗操作步驟如下∶

1）斷開變壓器電源，拆除一切對外引線，將其接地并充分放電，放電時間不得少于2min。放電時，應使用絕緣棒、絕緣手套、絕緣鉗等絕緣工具，禁止用手直接接觸放電導線。

2）用清潔柔軟的布擦拭高低壓套管表面的污垢。

3）測量高壓繞組對地絕緣電阻。圖13—1 所示為測量高壓繞組對地絕緣電阻的接線圖。

①連接屏蔽圈。為測量準確，可在所有的瓷套管絕緣子上套屏蔽圈，并將它們都短接并接到絕緣電阻表的"G"端子上。

②絕緣電阻表試驗。將絕緣電阻表水平放置 開路絕緣由陽表的"F" 和"I"端子，以120 r/min 的速度搖動絕緣電阻表手柄，指針指向"。"刻度為正常;接著將絕緣電阻表的"E"和"L"端子短接，輕輕搖動絕緣電阻表手柄、指針迅速指向"0""刻度為正常;否則，該絕緣電阻表不能使用。

③將低壓繞組與外殼一起短接后接地，并接到絕緣電阻表的"E"端。

④將絕緣電阻表平穩(wěn)放在絕緣墊上，操作者也站在絕緣墊上，以120r/min 勻速搖動絕緣電阻表，待指針穩(wěn)定后開始讀取讀數(shù)。

⑤讀完數(shù)值，繼續(xù)搖動絕緣電阻表，直到將高壓絕緣棒所帶L端與高壓繞組分開后方可停止搖動。注意，防止損壞絕緣電阻表。

⑥用高壓絕緣棒另接一根接地線，碰觸高壓繞組，時間不少于2 min，以使變壓器能夠充分放電。

⑦填寫試驗記錄單。

4）高壓繞組對低壓繞組絕緣電阻的測量。

①將圖 13—1 中的低壓繞組與外殼的連接線拆開，變壓器外殼仍接地，絕緣電阻表的 E 端仍接低壓繞組的出線端，其他接法不變。

②高壓繞組對低壓繞組絕緣電阻的測量過程與測量高壓繞組對地絕緣電阻方法相同。

③測量完畢需對高、低壓繞組充分放電。

④填寫試驗記錄單。

5）低壓繞組對地絕緣電阻的測量

①將圖 13—1中高壓繞組的出線頭接到變壓器的外殼接地螺栓上并可靠接地，再接到絕緣電阻表的"E"端;低壓繞組接到絕緣電阻表的"L"端。

②用上述測量絕緣電阻的方法測量低壓繞組對地絕緣電阻。

③測量完畢放電。

④）填寫試驗記錄單。

⑤拆去短接線和屏蔽圈。

6）吸收比的測量。用絕緣電阻表按上述方法測量，分別讀取15s時的電阻R，s和 60 s 時的電阻 R。，則 R，/R，即為吸收比。試驗完畢將測得數(shù)據(jù)填入記錄單。

7）分析試驗結(jié)果，詳見本章第一節(jié)。試驗應該注意如下事項∶

①試驗連接導線必須絕緣良好，線間不交差，不碰觸金屬外殼。

②絕緣電阻表應遠離強磁場，水平放置在絕緣墊上。

③每次測試完畢都必須充分放電，放電時間不能少于2 min。

④測試及繞組對地放電時，絕緣電阻表的"L"端均要用高壓絕緣棒操作。

⑤測量時，應記錄變壓器上層油溫和氣溫情況，以便對測試結(jié)果進行分析。規(guī)定試驗測定的變壓器繞組連同套管的絕緣電阻不得低于出廠試驗值的70%，通常20℃時10 kV繞組連同套管的絕緣電阻不小于300 MΩ，1kV以下的繞組不小于50 MΩ。當測量溫度與出廠試驗時的溫度不符合時，應按表13—1 取值，或按表13—2進行換算。表中K為實測溫度減去20℃時的絕對值;A 為換算系數(shù)。

查出換算系數(shù)A后，即可用式（13-1）或（13-2）進行計算。

當實測溫度為20攝氏度以上時，選用式（13-1）：當實測溫度為20攝氏度以下時，選用式（13-2）

二、泄漏電流測量

泄漏電流測試是預防性試驗的基本方法之一。測量繞組連同套管一起的泄漏電流的試驗原理與測量絕緣電阻相似，不同之處在于，前者試驗電壓較高，并可任意調(diào)節(jié)，測量結(jié)果用微安表顯示，試驗靈敏度。準確度都較高。所以，泄漏電流測試能更加有效地檢查出繞組和套管的絕緣缺陷。讀者注意這兩方面的比較。

電壓為35kv及以上且容量為10000kv.A及以上的電力變壓器，必須進行泄漏電流的測量，其他變壓器不做此規(guī)定。讀取1min時的泄漏電流值，試驗電壓標準見表13-3，泄漏電流允許值見表13-4。

泄漏電流測試的不足之處在于它不能發(fā)現(xiàn)未貫通的集中性缺陷以及絕緣整體老化、游離缺陷等。

操作步驟如下：

1）按圖13-2所示進行接線操作。

2）合閘通電前應檢查指示儀表是否已調(diào)零，調(diào)壓器是否已在零位，被試品是否已經(jīng)充分放電。必須由別人仔細檢查連接線路無誤。

3）接通電源，將電壓逐漸調(diào)升至規(guī)定試驗值，按要求停留一定時間后再讀取泄漏電流值，并做好記錄。

4）試驗過程中，若發(fā)現(xiàn)微安表指示值太小，則可能是實際試驗電壓未升至規(guī)定值，或接線有誤;若發(fā)現(xiàn)指示針來回擺動，則可能是回路中存在反充電或者是被試品的周期性放電所致;若發(fā)現(xiàn)指針沖擊過大，則可能是被試品出現(xiàn)閃爍或內(nèi)部放電。

5）試驗完畢，將調(diào)壓器退回零位，切斷電源，并將被試品對地放電。

6）試驗結(jié)果分析。

若被試品為電力變壓器繞組，可對照表 13—4 所規(guī)定的泄漏電流允許值進行比較，得出結(jié)論。其他的被試品允許值可參閱相關的技術資料。

影響試驗結(jié)果的因素主要有以下三方面∶

①溫度影響∶溫度的高低對泄漏電流測試影響最大。按規(guī)定必須將實際溫度下測量的泄漏電流統(tǒng)一換算到75℃時的泄漏電流值，B級絕緣要求的被試品可按下式進行換算

通常要求被試品溫度為 30～80℃時，進行泄漏電流的測試工作。

②表面泄漏電流的影響∶主要指被試品的表面臟污、受潮等因素，可采用加屏蔽環(huán)的方法來消除這一影響。

③其他影響：如儀表的測量精度差、高壓導線過長或線徑過小等因素對泄漏電流的影響等，均需采取相應的措施來消除。

三、交流耐壓試驗

交流耐壓試驗是對被試驗繞組連同套管一起，事假高于額定電壓一定倍數(shù)的數(shù)的正弦工頻試驗電壓，持續(xù)時間為1min。交流耐壓試驗是鑒定變壓器絕緣強度最有效的方法，對考核變壓器絕緣強度、檢查局部缺陷具有決定性作用。

交流耐壓試驗能有效地發(fā)現(xiàn)繞組絕緣是否臟污、受潮、開裂：或者在運輸過程中震動引起的繞組松動、移位。

額定電壓變?yōu)?10kv以下，且容量為8000kv.A及以下的變壓器在繞組大修或更換后應進行交流耐壓試驗。電流變壓器交流耐壓試驗電壓標準見表13-5.

因為交流耐壓試驗在絕緣試驗中屬于破壞性試驗（抽驗），也是對絕緣進行最后的檢驗，所以，該項式樣必須在絕緣電阻、吸收比、泄漏電流、介質(zhì)損耗角正切值等非破壞性試驗均合格之后才能進行。這點讀者應特別注意，被試品無論是否合格均不得使用。

試驗操作步驟如下：

（1）高壓繞組試驗  通常變壓器10kv高壓繞組工頻交流耐壓試驗電壓選30kv。

1）用干凈的布擦拭被試絕緣子的表面。

2）按圖13-3所示接線，并保證接地良好。

3）空載測試試驗設備及線路是否正常，調(diào)整保護間隙的放電電壓為34.5-36kv。

4）將變壓器的低壓出線端頭全部短接，并接地：高壓出線頭也全部短接，并接到試驗變壓器的高壓瓷套管端部。

5）將自耦調(diào)壓器調(diào)至零位。

6）合上電源開關，均勻調(diào)高調(diào)壓器的電壓，升到30kv為止，持續(xù)1min。然后調(diào)低電壓直到零，斷開電源，將被試變壓器對地放電。

7）將試驗結(jié)果填入試驗記錄單。

（2）低壓繞組試驗 試驗電壓為4kv。

1）高壓繞組全部短接后接地，低壓繞組全部短接后接地試驗變壓器高壓瓷套管的端部，其他元件接線同上。

2）按上述步驟進行試驗。并將試驗結(jié)果填入記錄單。連同前面的變壓器絕緣電阻和吸收比的測試結(jié)果、繞組直流電阻測量結(jié)果、變壓器工頻電壓擊穿試驗結(jié)果的三項一起填入表

（3）試驗分析

1）絕緣良好的變壓器在交流耐壓試驗中不應擊穿。

2）若高壓側(cè)電壓表指示明顯下降，表明變壓器的絕緣已被擊穿。

3）若試驗過程中出現(xiàn)斷續(xù)放電、冒煙、焦臭、閃絡、燃燒等現(xiàn)象，則表明變壓器絕緣存在缺陷或擊穿。

（4）試驗時注意以下事項∶

1）高壓危險，試驗時應有專人負責安全。

2）升壓必須從零開始，不可沖擊合閘;還應避免在試驗電壓下直接斷開電源。

3）油浸變壓器注油后，應靜置 10 h 以上，才能做交流耐壓試驗。

4）由于工頻交流耐壓試驗的試驗電壓比運行電壓高得多，對電氣設備的絕緣有一定的破壞性，它既可使有絕緣缺陷的設備發(fā)生擊穿，也可以使有局部缺陷或隱蔽缺陷的設備在高壓下進一步惡化。因此，交流耐壓試驗又稱破壞性試驗。這就要求工頻交流耐壓試驗必須在其他試驗項目合格后方可進行。

四、介質(zhì)損耗角正切值 tanδ 的測量

測試介質(zhì)損耗角正切值（tanδ）也是預防性試驗的基本方法之一。

所謂介質(zhì)損耗是指在周期性變化的交流電壓作用下，絕緣材料產(chǎn)生的功率損耗。這種損耗的大小正比于無功電流與總電流的夾角δ的正切 tan8，δ稱為介質(zhì)損失角，tanδ稱為介質(zhì)損耗角正切值。測試介質(zhì)損耗角正切值一般在測量絕緣電阻和泄漏電流之后測試。

測試變壓器絕緣繞組的介質(zhì)損耗角正切值（tanδ）是判斷變壓器絕緣性能的有效方法。該檢查方法主要用于檢查變壓器是否受潮、絕緣老化、油質(zhì)劣化、絕緣上附著油泥及嚴重的局部缺陷等。因測試結(jié)果易受外界電場、空氣濕度等因素的干擾，故必須采取有效的措施來消除這種干擾所帶來的誤差。消除外電場干擾的措施主要有減少干擾電源、加屏蔽罩、倒相取平均值以及移動試驗電源的相位等方法。

注意∶新裝的電力變壓器交接驗收時的介質(zhì)損失角正切值（tanδ）不應大于出廠試驗值的1.3 倍。高壓繞組的介質(zhì)損耗角正切值（tanδ）標準見表13—7。同一臺變壓器的中壓和低壓繞組的介質(zhì)損耗角正切值（tanδ）與高壓繞組相同。

試驗操作步驟如下∶

1）由于現(xiàn)場裝設的電氣設備大多安裝在基礎或地上，故通常采用圖13—4 所示的電橋反接法進行介質(zhì)損耗角正切值 tanδ 的測量。OS1 型交流電橋工作原理示意圖如圖13—5所示。

2）檢查極性轉(zhuǎn)換開關S1 是否處于斷開位置，tanδ（%）調(diào)節(jié)旋鈕、R3 調(diào)節(jié)旋鈕、檢流計靈敏度旋鈕等是否處于零位。

3）選擇合適的分流電阻位置。一般根據(jù)被試品電容電流大小進行選擇。

    4）電橋調(diào)零。

5）合上電源開關，調(diào)節(jié)調(diào)壓器的電壓逐漸升至規(guī)定試驗電壓8～10 kV。

    6）反復調(diào)節(jié) R3、滑線電阻 RP及 tanδ（%）調(diào)節(jié)旋鈕，直到電橋平衡。

    7）記錄此時的分流電阻 R。、電阻 R3、滑線電阻 RP以及tanδ（%）的數(shù)值。

8）將檢流計靈敏度開關旋至零位，斷開極性開關，調(diào)低電壓后斷開關，調(diào)低電壓后斷開試驗電源，最后將變壓器的高壓端接地。

9）測量結(jié)果處理。

被試品介質(zhì)損失角正切值 tanδ的計算為∶

試驗時注意以下事項∶

1）QS1型電橋測量介質(zhì)損耗有三種方法，即正接線法、反接線法和低壓法。兩極對地絕緣的被試品宜采用正接法，電橋本體處于低電位，操作安全，測量準確性高;對于現(xiàn)場安裝的一極接地的被試品宜選用反接法;低壓法一般只用來測量電容量。

2）反接法測量時，電橋外殼必須可靠接地，以確保操作者的人身安全。

3）試驗前，應斷開試驗變壓器高壓引線上的臨時接地線;試驗結(jié)束斷電后，應將變壓器的高端接地。

4）影響測量結(jié)果的因素有以下三個方面∶

①外部磁場的影響 在運行中的高壓電氣設備附近進行介質(zhì)損耗的測量試驗時，外部電磁場將對測量結(jié)果產(chǎn)生嚴重影響，為此可采用被試品遠離干擾源、對被試品加屏蔽罩、移動試驗電源的相位使試驗電流和干擾電流的相位重合等方法來消除或減少這一干擾對測量結(jié)果的影響。

②試驗電壓的影響 當被試品的絕緣內(nèi)部有缺陷時，其 tanδ 將隨試驗電壓的升高而明顯增加。

③溫度的影響 溫度對 tanδ 的影響隨被試品的材料、結(jié)構等不同而不同，《電力設備預防性試驗規(guī)程》規(guī)定∶測量 tanδ時試品和環(huán)境溫度不得低于+5℃，因此盡可能在 10～30℃的溫度下進行 tanδ的測量。

五、溫度試驗

溫度對絕緣材料的各種性能有很大影響。在高溫下絕緣材料的重要質(zhì)量指標一般都變壞，特別是溫度升高到一定程度時，絕緣材料會發(fā)生本質(zhì)的變化。各類型絕緣材料的內(nèi)部結(jié)構不同，在高溫下的變化是不相同的。絕緣材料能短時或長時處于高溫下，而其重要性能不受損傷的能力稱為耐熱性。按照材料耐受高溫作用的時間分為短時耐熱性（簡稱耐熱性）和長時耐熱性（即熱老化壽命）。所以，絕緣材料的耐熱性試驗一般分為短時耐熱性試驗與熱老化試驗。

1. 耐熱性測定

耐熱試驗要點是讓被試材料的樣品承受一定機械力的作用，并以一定的速度升高試樣所承受的溫度，以該溫度作為耐熱性指標。

2.熱老化試驗

一般采用老化恒溫箱進行。在老化過程中，經(jīng)過一定的時間間隔把絕緣材料從恒溫箱中取出進行性能變化測定。大多以擊穿電壓降到工作電壓以下作為絕緣壽命告終。