变压器试验技术PDF电子书下载

第1章　变压器试验的基础 1

1.1　概述 1

1.2　变压器试验的标准 2

1.3　变压器的试验项目 3

1.3.1　例行试验 3

1.3.2　型式试验 3

1.3.3　特殊试验 3

1.4　试验误差 4

1.4.1　误差的定义 4

1.4.2　按误差规律分类 5

1.4.3　误差的表达 6

1.4.4　误差的处理 8

1.5　测量不确定度 9

1.5.1　不确定度概述 9

1.5.2　测量误差与测量不确定度 9

1.5.3　测量不确定度的合成 12

1.5.4　扩展不确定度 12

1.5.5　结果修正 12

1.5.6 变压器标准对不确定度的要求 12

1.6　测量结果的有效数字（位数） 13

1.6.1 近似数 13

1.6.2　近似数的修约 13

1.6.3　有效数字 14

1.6.4　近似数的运算 15

第2章　电压比测量及联结组标号检定 17

2.1　概述 17

2.1.1 电压比测量的目的 17

2.1.2 电压比的允许偏差 17

2.2　电压比测量 18

2.2.1 测量方法 18

2.2.2　测量线路和测量方法 21

2.2.3　试验例 24

2.3　绕组联结组标号检定 27

2.3.1　绕组联结组 27

2.3.2　绕组联结组标号的测量 30

第3章　直流电阻测量 31

3.1　直流电阻测量的目的 31

3.2　直流电阻测量方法 31

3.2.1　伏—安表法测量直流电阻 31

3.2.2 电桥法测量直流电阻 32

3.3　测量结果计算 37

3.3.1 直流电阻和温度的关系 37

3.3.2　环境温度下测量结果换算到参考温度 37

3.3.3 三相变压器的直流电阻的不平衡率 37

3.3.4　配电变压器的电阻不平衡率 39

3.3.5　相电阻和线电阻不平衡率之间的关系 40

3.4　有铁心的直流电路的过渡过程 41

3.4.1 有铁心的直流电路 41

3.4.2　磁路中的磁通分布 44

3.5　变压器直流电阻测量时的时间常数 46

3.6　变压器直流电阻测量的电流 47

3.7　缩短测量时间的方法 49

3.7.1 减小时间常数法 49

3.7.2　恒流源法直流电阻测量装置 49

3.7.3　绕组串联法 50

3.7.4　感应电动势法 50

3.8 电阻测量时的温度测量 51

3.8.1　绕组的电阻和温度 51

3.8.2 强迫油循环变压器的油温 53

3.9　直流电阻测量的程序和注意事项 53

3.9.1　选择测试电流 53

3.9.2　选择测试设备 54

3.10　试验实例 54

3.10.1 变压器数据 54

3.10.2　试验结果 54

第4章　绝缘特性测量 56

4.1　变压器的内绝缘特性 56

4.2　绝缘电阻、吸收比和极化指数测量 56

4.2.1 油纸绝缘介质的吸收现象 56

4.2.2　绝缘电阻测量 58

4.2.3 绝缘电阻测量时应注意的问题 58

4.2.4　不同温度下测量结果的换算 59

4.3　介质损耗因数（tanδ）测量和绕组对地和绕组间的电容测定 61

4.3.1 绝缘中的损耗 61

4.3.2　介质损耗的测量 63

4.3.3　不同温度下介质损耗测量结果的比较 63

4.3.4　不同电压下介质损耗测量结果的比较 64

4.4　绝缘电阻和介质损耗因数测量使用的仪表 65

4.4.1　绝缘电阻表 65

4.4.2　西林电桥 66

4.4.3　介质损耗因数（tanδ）测量的新型仪器 67

4.4.4　数字仪表——数字式高压绝缘电阻表 69

第5章　变压器的绝缘结构 71

5.1　概述 71

5.2　变压器上通常作用的几种电压 71

5.3　几种不同类型电压的波形和在绕组上的电压分布 72

5.3.1 长期工作电压和工频电压升高 72

5.3.2 外部过电压（雷电冲击电压） 72

5.3.3 内部过电压（操作冲击电压） 72

5.3.4　特快速瞬态过电压 73

5.4　变压器绕组的绝缘试验 73

5.4.1 各电压等级变压器绕组的耐受电压 73

5.4.2 变压器绝缘试验的基本规定 75

5.4.3　绝缘试验顺序 76

5.5　变压器的绝缘结构的分类 77

5.5.1 概述 77

5.5.2 内部绝缘结构 77

5.5.3　外部绝缘结构 95

5.6　变压器中使用的变压器油 97

5.6.1 化学特性 97

5.6.2　物理特性 98

5.6.3 电气特性 99

5.7　变压器中使用的绝缘纸板和绝缘纸 104

5.7.1　绝缘纸 104

5.7.2　绝缘纸板 109

5.7.3　成型绝缘件 113

第6章　工频外试耐压试验 117

6.1 概述 117

6.2　变压器工频外试耐压试验 117

6.2.1 工频外试耐压试验接线 117

6.2.2　工频外试耐压试验的接线方法 117

6.3 变压器工频外试耐压试验设备及仪表 119

6.3.1　试验电源 119

6.3.2 中间试验变压器 120

6.3.3　分压器和峰值电压表 124

6.3.4　工频外试耐压试验的保护装置 125

6.3.5　试验注意事项 126

6.4　变压器工频外试耐压试验例 126

6.4.1　被试变压器规格 126

6.4.2　试验变压器及电源选择 127

6.4.3　测量仪表 127

6.4.4　无功补偿容量选择 128

6.4.5　试验电路 130

6.4.6　试验操作 130

第7章　感应电压试验及局部放电测量 131

7.1　概述 131

7.2　试验要求 131

7.3　短时感应耐压试验（ACSD） 132

7.3.1 高压绕组为全绝缘的变压器 132

7.3.2 高压绕组为分级绝缘的变压器 133

7.4　长时感应电压试验（ACLD） 143

7.5　局部放电测量 145

7.5.1　局部放电的主要表征参数 145

7.5.2　局部放电测量方法 146

7.5.3　局部放电测量系统 148

7.5.4　变压器局部放电测量中的抗干扰措施 152

7.6　局部放电源定位 153

7.6.1 电气定位法 154

7.6.2　超声波定位法 155

7.7　试验设备 159

7.7.1 试验电源 159

7.7.2 中间变压器 160

7.7.3　辅助增压变压器 160

7.8　试验应注意的几个问题 160

7.8.1　试验准备及监测 160

7.8.2 同步发电机的自励磁现象 160

7.8.3　试验电压的测量 161

7.8.4　高压套管内部放电 161

7.8.5　局部放电测量仪频带宽度的选择 162

7.9　实例与分析 162

第8章　雷电冲击试验 166

8.1　概述 166

8.2　冲击电压发生器 166

8.2.1 标准冲击电压波形 166

8.2.2 冲击电压发生器的工作原理 167

8.2.3　截波电压的产生 171

8.2.4　冲击电压发生器实例 172

8.3　冲击电压测量技术 176

8.3.1 利用球间隙测量冲击电压 176

8.3.2　冲击分压器测量系统 176

8.3.3　使用电场传感器测量冲击电压 182

8.3.4　冲击电压数字测量技术 184

8.4　变压器雷电冲击试验 191

8.4.1 冲击试验方法 191

8.4.2　雷电冲击电压波形的调整 195

8.4.3 冲击试验故障判断原理及方法 198

8.4.4　冲击试验的典型示伤波形 205

8.4.5 变压器冲击试验实例 213

8.5　低电压冲击测量 215

8.5.1 低电压冲击波发生器 216

8.5.2　测量仪器 218

8.5.3　测量实例 219

第9章　操作冲击电压试验 224

9.1　概述 224

9.2　操作冲击电压波形 225

9.3　操作冲击电压波形的产生 226

9.3.1 利用冲击电压发生器产生操作冲击电压 226

9.3.2　利用变压器低压励磁产生操作冲击电压 226

9.4　操作冲击电压波形参数的估算 227

9.4.1 变压器等效参数的确定 227

9.4.2　利用冲击电压发生器产生操作电压的参数估算 229

9.4.3　利用变压器产生操作电压的参数估算 230

9.5　变压器操作冲击试验 232

9.5.1　操作冲击试验线路及方法 233

9.5.2　操作冲击电压试验的故障诊断 234

9.5.3　操作冲击试验实例 236

第10章　变压器损耗测量及误差 239

10.1　概述 239

10.1.1 空载损耗 239

10.1.2 负载损耗 239

10.1.3　辅机损耗 239

10.1.4 变压器损耗的表达式及矢量图 240

10.2　变压器损耗测量的线路 240

10.2.1 单相变压器损耗测量的电压表、电流表和功率表（V,A,W）线路 240

10.2.2　三相变压器损耗测量的电压表、电流表和功率表（V,A,W）线路，三功率表法 240

10.2.3 三相变压器损耗测量的电压表、电流表和功率表（V,A,W）线路，二功率表法 243

10.2.4　数字变压器损耗测量电路 245

10.2.5 电桥法测量损耗 245

10.3　损耗测量的误差 246

10.3.1　误差表达式 246

10.3.2 变压器损耗测量时的cosψ 247

10.4　损耗测量的校正 248

10.4.1 系统误差 248

10.4.2 系统误差的校正 249

10.4.3 IEEE C57.12.90标准给出的修正角差的公式 250

10.4.4　未定系统误差 252

10.4.5　随机误差 252

10.4.6　损耗测量系统的角差校正的可能性 252

10.5　损耗测量的不确定度 254

10.5.1　误差与不确定度 254

10.5.2 变压器标准对测量不确定度的要求 254

10.5.3　测量误差与测量不确定度 255

10.5.4　测量误差的合成 257

10.5.5 测量不确定度的合成 257

10.5.6　结果修正 258

10.5.7　损耗测量不确定度实例 258

10.6　先进的测量系统 258

10.6.1 系统构成 259

10.6.2　标准测量系统的功率测量的误差 262

10.6.3 新型损耗测量系统和标准损耗测量系统在现场损耗测量的对比试验结果 263

10.7　商品变压器损耗测量系统 263

10.7.1　瑞士哈弗莱（Haefely）公司TMS 580损耗测量系统 263

10.7.2　加拿大国际测量（Mesurements Interntionl）公司LMS-2000系统 264

10.8　对测量系统准确度的要求 266

第11章　空载损耗和空载电流测量 267

11.1 概述 267

11.2　变压器的空载损耗和空载电流 267

11.2.1 空载损耗 267

11.2.2 空载电流 268

11.3 变压器制造厂的空载试验 269

11.4　空载试验方法与线路 270

11.4.1　试验线路 270

11.4.2　试验方法 270

11.5　空载电流 272

11.5.1 变压器铁心的励磁电流 272

11.5.2 电容电流的影响 273

11.6　空载试验所用的设备和仪器仪表 276

11.6.1 试验电源 276

11.6.2 中间变压器 278

11.6.3 测量用互感器和仪表 279

11.7　铁心绕临时绕组试验 279

11.8　非额定条件下的空载试验 280

11.8.1 波形非实际正弦波 280

11.8.2 电压不是额定电压时进行空载试验 281

11.8.3　非额定频率时的空载试验 281

11.8.4　单相试验 281

11.9　空载试验不确定度 285

11.9.1 功率因数cosψ的影响 285

11.9.2 电压表的影响 286

11.10　空载电流谐波测量 286

11.10.1　三根三柱铁心变压器的空载电流谐波 286

11.10.2　三相五柱铁心变压器的空载电流谐波 287

第12章　负载损耗和短路阻抗及零序阻抗测量 289

12.1　负载试验概述 289

12.1.1 负载损耗 289

12.1.2　短路阻抗 290

12.2　负载损耗和短路阻抗的测量 290

12.2.1 试验电路 290

12.2.2 负载试验的方法 292

12.2.3　负载试验步骤 292

12.2.4　负载损耗校正到参考温度 293

12.2.5　短路阻抗试验结果的计算 296

12.3　非额定条件下负载损耗和短路阻抗的测量 297

12.3.1 非额定电流条件下负载损耗和短路阻抗的测量 297

12.3.2　非额定频率条件下负载损耗和短路阻抗的测量 298

12.3.3 三相变压器的单相负载损耗和短路阻抗的测量 299

12.4　负载损耗和短路阻抗测量应注意的问题 300

12.4.1 正确选择试验电源容量 300

12.4.2 负载损耗和短路阻抗测量试验时的功率因数cosψ 300

12.4.3 负载损耗和短路阻抗测量持续时间 301

12.4.4 负载损耗和短路阻抗测量使用的短路连接线 301

12.5　试验实例 302

12.5.1 三绕组变压器 302

12.5.2 自耦变压器 304

12.5.3　分裂变压器负载损耗和短路阻抗测量 306

12.6　三相变压器零序阻抗测量 309

12.6.1 概述 309

12.6.2　三相系统的对称分量 309

12.6.3 变压器的相序阻抗 310

12.6.4　零序阻抗的测量 315

12.7　零序阻抗试验实例 315

12.7.1 绕组YNd联结，三相三柱铁心变压器 315

12.7.2　绕组YNynd联结，三相三柱铁心变压器 316

12.7.3 绕组YNd联结，三相五柱铁心变压器 316

12.7.4　绕组YNynd联结，三相五柱铁心变压器 316

12.8　负载试验的不确定度 317

12.8.1　短路阻抗测量的不确定度 317

12.8.2 负载损耗测量的不确定度 318

第13章　温升试验 320

13.1 概述 320

13.1.1 油浸式电力变压器的温升限值 320

13.1.2　干式电力变压器的温升限值 321

13.2　变压器的发热和冷却 321

13.2.1 变压器的发热过程 321

13.2.2　变压器的发热和冷却过程 323

13.3　温升试验 324

13.3.1 直接负载法 325

13.3.2　相互负载法 325

13.3.3　循环电流法 327

13.3.4　零序电流法 329

13.3.5　短路法 331

13.4　温度测量 334

13.4.1 变压器油顶层温度测量 334

13.4.2 变压器油的平均温度 335

13.4.3　冷却介质温度测量 336

13.4.4　绕组温度测量 337

13.5　温升试验结果的计算 341

13.5.1 电源切断瞬间绕组的温度 341

13.5.2　传统的图解外推法 342

13.5.3 确定绕组内油平均温升和绕组温升的另一种方法 343

13.5.4　油平均温升变化的修正 344

13.5.5 非标准试验状态的校正 344

13.6 温升试验电源容量补偿和中间变压器 345

13.6.1 电源容量计算 345

13.6.2　电源补偿及中间变压器 345

13.7　变压器局部温度测量 347

13.7.1 变压器绕组热点温度测量 347

13.7.2　油箱外部的局部温度测量 349

13.7.3 变压器油的色谱分析 350

13.8　温升试验实例 350

13.8.1 变压器规格 350

13.8.2　试验方案 350

13.8.3　试验 351

13.8.4　试验数据计算 353

13.9　温升试验的不确定度 355

13.9.1 油温升测量的不确定度 355

13.9.2　绕组温升测量的不确定度 356

第14章　承受短路能力试验 357

14.1　概述 357

14.2　变压器绕组受力情况及短路过渡过程 357

14.2.1 变压器绕组受力情况 357

14.2.2　短路过渡过程 358

14.3　试验标准及要求 359

14.3.1 具有两个独立绕组的变压器 359

14.3.2 多绕组变压器和自耦变压器 360

14.3.3　特殊用途的变压器 360

14.4　变压器承受短路的耐热能力 361

14.4.1 对称短路电流 361

14.4.2　对称短路电流的持续时间 361

14.4.3 绕组平均温度的最大允许值 361

14.4.4　绕组平均温度的计算 362

14.5 变压器承受短路的动稳定能力 362

14.5.1 双绕组变压器的短路试验 362

14.5.2　三绕组变压器和自耦变压器的短路试验 365

14.5.3　故障检测和试验结果判断 365

14.6　承受短路动稳定能力的理论评估 367

14.6.1　设计评审导则 367

14.6.2 变压器评估 369

14.6.3　设计评审结果及对待评估变压器的确认 372

14.6.4 类似变压器的确定 376

14.7　短路试验实例 376

14.7.1　技术参数 376

14.7.2　试验依据 377

14.7.3　试验方法 377

14.7.4　试验结果 377

14.7.5　试验结论 379

第15章　变压器油试验 380

15.1　变压器油基础知识 380

15.1.1 变压器油的化学组成 380

15.1.2 变压器油和变压器的密切关系 380

15.1.3 变压器油试验的意义及质量指标、试验方法 381

15.2　取样 383

15.2.1 取样方法的重要性 383

15.2.2　取样基本要求 383

15.2.3　取样操作 384

15.3　运动粘度 384

15.3.1　概述 384

15.3.2　测试仪器与所需材料 385

15.3.3　测试操作 386

15.4　倾点 386

15.4.1 概述 386

15.4.2　测试仪器与冷却剂 387

15.4.3　测试操作 387

15.5　含水量 388

15.5.1 概述 388

15.5.2　测试原理和仪器 388

15.5.3　测试操作 390

15.6　击穿电压 390

15.6.1　概述 390

15.6.2　测试仪器和条件 391

15.6.3　测试操作 392

15.7　密度 393

15.7.1　概述 393

15.7.2　测试仪器 393

15.7.3　测试操作 393

15.7.4　极低、极高温度下油密度的测试 394

15.8　介质损耗因数（tanδ） 394

15.8.1　概述 394

15.8.2　测试仪器 395

15.8.3　测试操作 395

15.9　体积电阻率 397

15.9.1 概述 397

15.9.2　测定方法 397

15.10　酸度 398

15.10.1　概述 398

15.10.2　标准氢氧化钾乙醇溶液的配制 398

15.10.3 电位滴定法 398

15.10.4　指示剂法 400

15.10.5 快速测定法简介 400

15.11　水溶性酸 400

15.11.1　概述 400

15.11.2　水溶性酸萃取方法 401

15.11.3 比色测定法 401

15.11.4　酸度计法 402

15.12　界面张力 402

15.12.1　概述 402

15.12.2　测试仪器 403

15.12.3　测试操作 403

15.13　总硫含量和腐蚀性硫 404

15.13.1　概述 404

15.13.2　测试仪器和所需材料 405

15.13.3　测试操作 405

15.14　抗氧化添加剂含量 406

15.14.1　概述 406

15.14.2　T501的定性鉴别 407

15.14.3　T501的定量测定 408

15.15　2-呋喃甲醛含量 410

15.15.1　概述 410

15.15.2　测试仪器和试剂 411

15.15.3　将糠醛及其衍生物从油中萃取出来 412

15.15.4　标准溶液的配制 413

15.15.5　测试操作 414

15.16　氧化稳定性 415

15.16.1 概述 415

15.16.2　测试仪器和材料 415

15.16.3　氧化老化过程 417

15.16.4　沉淀物测试操作 418

15.16.5　总酸度测定操作 418

15.16.6　介质损耗因数测定 419

15.17　析气性 419

15.17.1　概述 419

15.17.2　测试仪器和试剂 419

15.17.3　测试操作 420

15.18 闪点 421

15.18.1　概述 421

15.18.2　测试仪器 421

15.18.3　测试操作 422

15.19　稠环芳烃含量 422

15.19.1　概述 422

15.19.2　测试仪器和材料、试剂 423

15.19.3　油样的制备 423

15.19.4　测试操作 424

15.20　多氯联苯含量 426

15.20.1　概述 426

15.20.2　测试试剂和仪器 427

15.20.3 色谱操作条件 429

15.20.4　仪器性能校正 431

15.20.5　试样提纯处理 433

15.20.6　测试操作 434

15.21　含气量 437

15.21.1　概述 437

15.21.2　真空盐水法 438

15.21.3　二氧化碳洗脱法 439

15.21.4　机械振荡法 440

15.22　油中溶解气体组分分析 441

15.22.1　概述 441

15.22.2　脱气方法 441

15.22.3 色谱仪 443

15.22.4　计算方法 445

15.22.5　测试操作 446

15.22.6 变压器故障诊断方法 448

15.23　特殊试验 449

15.23.1 杂质颗粒含量 449

15.23.2 变压器油带电度 449

第16章　油流带电测量 451

16.1 油流带电 451

16.2　变压器油流带电的测量方法 453

16.2.1 长时间空载试验 454

16.2.2　油流静电试验 454

16.2.3 转动油泵时的局部放电测量 454

16.3　试验实例 454

16.3.1　被试产品 454

16.3.2　油流带电试验 454

16.4　变压器运行中出现油流放电例 455

16.4.1　故障情况 455

16.4.2　故障情况检查 456

16.4.3　分析 456

16.4.4　试验 456

16.4.5　试验结果 457

第17章　变压器声级测定 458

17.1　概述 458

17.2　有关噪声的几个概念 458

17.2.1　噪声 458

17.2.2 声压、声压级 458

17.2.3 声强、法向声强、法向声强级 458

17.2.4　声功率、声功率级 459

17.2.5 声场 459

17.3 变压器和电抗器的噪声源及其特点 460

17.3.1　概述 460

17.3.2　声源 460

17.3.3　振动的传递 463

17.3.4　声发射 463

17.4　声级测量的负载条件 464

17.4.1 额定电压和空载电流 464

17.4.2 额定电流和阻抗电压 464

17.5　变压器声级测量方法 464

17.5.1 试品的方位 464

17.5.2　声压测量法 464

17.5.3 声强测量法 469

17.5.4　声功率级的计算 470

17.6　额定电压和额定电流条件下声功率的合成 471

17.7 测量方法选择的指导原则 471

17.8　工厂试验与现场声级测量的差异 471

17.8.1 概述 471

17.8.2 负载功率因数 471

17.8.3 负载电流 472

17.8.4　运行电压 472

17.8.5　运行温度 472

17.8.6 负载电流和电压中的谐波 472

17.8.7　直流磁化 472

17.8.8　剩磁效应 472

17.8.9　由反射引起的声级附加值 472

17.8.10　现场测量时的距离影响 473

17.8.11 具有饱和电抗器和／或相间变压器的换流变压器 473

17.9　声压法测定变压器声级实例 473

17.9.1 变压器运行条件 473

17.9.2　测量位置 473

17.9.3　测量仪器 474

17.9.4 测量结果 474

17.9.5 测量环境修正值K的确定 475

17.9.6 声级计算 476

第18章　冷却装置试验 477

18.1 概述 477

18.2　片式散热器 477

18.2.1 型式及规格 477

18.2.2 型号编制 478

18.2.3　试验方法及要求 478

18.3　强迫油循环冷却器 481

18.3.1 型式及规格 481

18.3.2　型号编制 482

18.3.3　试验方法及要求 482

18.4　强迫油循环水冷却器 485

18.4.1　型式及规格 485

18.4.2　型号编制 485

18.4.3　试验方法及要求 486

18.5 强迫油循环风冷却器冷却容量和油路压降试验实例（中国原子能研究院检测报告） 488

18.5.1　样品参数 488

18.5.2　检测设备 488

18.5.3　测量系统 488

18.5.4　检测方法 489

18.5.5　检测结果 489

18.6　风扇电动机和油泵电动机汲取功率测量 490

18.6.1　风扇电动机汲取功率测量 490

18.6.2　油泵电动机汲取功率测量 491

第19章　分接开关试验 492

19.1　概述 492

19.2　有载分接分接开关 492

19.2.1 有载分接开关的类别 492

19.2.2　额定值 492

19.2.3　切换开关和选择开关的油室 494

19.2.4　油位计 494

19.2.5　防止压力上升的安全要求 494

19.2.6　转换选择器恢复电压 494

19.2.7　粗细调转换漏电感 494

19.3　有载分接开关型式试验项目 495

19.3.1 有载分接开关触头温升试验 495

19.3.2　有载分接开关切换试验 495

19.3.3　短路电流试验 506

19.3.4　过渡阻抗试验 510

19.3.5　机械试验 510

19.3.6　绝缘试验 513

19.4　有载分接开关的例行试验 516

19.4.1　机械试验 517

19.4.2　顺序试验 517

19.4.3　辅助线路绝缘试验 517

19.4.4　压力及真空试验 517

19.5　有载分接开关的特殊试验 517

19.5.1 概述 517

19.5.2　绝缘放电试验 517

19.6　有载分接开关的电动机构技术要求 517

19.6.1　一般技术要求 517

19.7　有载分接开关的电动机构的试验 518

19.7.1 有载分接开关电动机构的型式试验 518

19.7.2　例行试验 519

19.8　无励磁分接开关的技术要求 519

19.8.1　一般技术要求 519

19.8.2　无励磁分接开关的型式试验 519

19.8.3　无励磁分接开关例行试验 523

19.8.4　无励磁分接开关的电动机构技术要求 524

参考文献 526