变压器试验技术PDF电子书下载

第1章 变压器试验基础 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 4

1.3.1 例行试验 4

1.3.2 型式试验 4

1.3.3 特殊试验 5

1.4 试验误差 6

1.4.1 误差的定义 6

1.4.2 按误差规律分类 8

1.4.3 误差的表达 9

1.4.4 误差的处理 11

1.4.5 精密度、正确度和准确度 11

1.5 不确定度和极限误差 12

1.6 测量结果的有效数字 13

1.6.1 数字的修约规则 14

1.6.2 有效数字 14

第2章 电压比测量及联结组标号检定 16

2.1 概述 16

2.1.1 电压比测量的目的 16

2.1.2 电压比的允许偏差 16

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 27

2.3 绕组联结组标号检定 29

2.3.1 绕组联结组 29

2.3.2 绕组联结组标号的测量 33

第3章 绕组直流电阻测量 38

3.1 测量的目的和要求 38

3.2 测量方法 39

3.2.1 电桥法 39

3.2.2 伏-安表法 46

3.2.3 变压器直流电阻测量装置 48

3.3 测量结果计算 50

3.3.1 环境温度下测量结果换算到其他温度 50

3.3.2 相电阻和线电阻的计算 51

3.3.3 线电阻和相电阻的不平衡率 51

3.4 变压器直流电阻测量时的时间常数 55

3.4.1 单相变压器 57

3.4.2 三相三铁心柱变压器，绕组三角形（D）联结 58

3.4.3 三相五铁心柱变压器 61

3.5 测量直流电阻时选用的电流值 61

3.6 缩短测量时间的方法 63

3.6.1 恒流源法 64

3.6.2 减小时间常数法 65

3.6.3 绕组串联法 66

3.6.4 感应电动势法 66

3.6.5 短路另一侧绕组 68

3.7 测量直流电阻的注意事项 69

3.8 电阻测量时的温度测量 69

3.9 变压器电阻测量实例 70

3.9.1 变压器数据 70

3.9.2 试验结果 70

参考文献 72

第4章 变压器损耗测量及误差 73

4.1 概述 73

4.1.1 空载损耗 73

4.1.2 负载损耗 73

4.1.3 辅机损耗 74

4.2 变压器损耗测量的线路 74

4.2.1 单相变压器损耗测量线路 74

4.2.2 三相变压器损耗测量线路，三瓦特表法 76

4.2.3 三相变压器损耗测量线路，二瓦特表法 78

4.2.4 新型变压器损耗测量线路 80

4.3 损耗测量及误差 81

4.3.1 损耗的表达式及误差 81

4.3.2 变压器负载损耗测量时的cos？ 82

4.4 影响损耗测量的各种因素 85

4.4.1 系统误差 85

4.4.2 未定系统误差 88

4.4.3 随机误差 90

4.5 三相试验的二瓦特表法和三瓦特表法 91

4.5.1 二瓦特表法由未定系统误差引起的误差 91

4.5.2 三瓦特表法由未定系统误差引起的误差 95

4.5.3 随机误差的影响 97

4.5.4 随机误差和未定系统误差的合成不确定度 100

4.6 新型损耗测量系统 100

4.6.1 系统构成 100

4.6.2 标准测量系统的功率测量的不确定度 105

4.6.3 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 106

4.6.4 变压器测试系统 106

参考文献 108

第5章 空载试验 109

5.1 概述 109

5.2 空载试验的程序 109

5.3 变压器的空载损耗和空载电流 110

5.3.1 空载损耗 110

5.3.2 空载电流 113

5.4 铁心常用的电工钢带品种 113

5.5 空载试验的方法和线路 115

5.5.1 试验线路 115

5.5.2 空载试验方法 115

5.6 空载试验所用的设备和仪器仪表 120

5.6.1 试验电源 120

5.6.2 中间变压器 123

5.6.3 测量用互感器和仪表 123

5.7 铁心绕临时绕组的试验 124

5.8 非额定条件下的空载试验 126

5.8.1 波形非实际正弦波 126

5.8.2 电压不是额定电压时进行空载试验 126

5.8.3 单相试验 127

5.9 空载试验的不确定度 134

5.9.1 功率因数cos？的影响 134

5.9.2 电压表的影响 134

5.10 空载试验实例 135

5.10.1 变压器型式 135

5.10.2 铁心绕临时绕组的空载试验 135

5.10.3 半成品空载试验 136

5.10.4 成品空载试验 137

5.10.5 空载试验结果 138

5.11 空载电流谐波测量 139

5.11.1 三相三柱铁心变压器的空载电流谐波 139

5.11.2 三相五柱铁心变压器的空载电流谐波 140

参考文献 141

第6章 负载损耗和短路阻抗测量 142

6.1 负载试验概述 142

6.1.1 负载损耗 143

6.1.2 短路阻抗 144

6.2 负载损耗和短路阻抗的测量 145

6.2.1 试验线路 145

6.2.2 负载试验的方法 145

6.2.3 负载损耗的测量结果 145

6.2.4 负载损耗校正到参考温度 146

6.2.5 短路阻抗试验结果的计算 151

6.3 非额定条件下负载损耗和短路阻抗的测量 151

6.3.1 非额定电流条件下负载损耗和短路阻抗的测量 151

6.3.2 非额定频率条件下负载损耗和短路阻抗的测量 154

6.3.3 三相变压器的单相负载损耗和短路阻抗的测量 155

6.4 负载损耗和短路阻抗测量应注意的问题 156

6.4.1 正确选择试验电源容量 156

6.4.2 负载损耗和短路阻抗测量试验时的功率因数cos？ 157

6.4.3 负载损耗和短路阻抗测量持续时间 157

6.4.4 负载损耗和短路阻抗测量使用的短路连接线 158

6.5 试验实例 158

6.5.1 三绕组变压器 158

6.5.2 自耦变压器 161

6.5.3 分裂变压器负载损耗和短路阻抗测量 165

第7章 绝缘特性测量 170

7.1 绝缘特性测量的目的和意义 170

7.2 绝缘电阻及介质的吸收现象 170

7.2.1 物理现象 170

7.2.2 绝缘电阻 171

7.2.3 吸收比、极化指数 172

7.2.4 绝缘电阻、吸收比、极化指数的试验方法及试验用仪器仪表 173

7.2.5 绝缘电阻测量时的注意事项 175

7.2.6 绝缘电阻试验结果的判定 176

7.3 介质损耗因数（tanδ）试验 180

7.3.1 绝缘介质损耗因数特性 180

7.3.2 tanδ——电压特性 183

7.3.3 tanδ——温度特性 185

7.3.4 tanδ测定使用的仪器及试验方法 187

7.3.5 测量注意事项 190

第8章 变压器的绝缘结构 192

8.1 概述 192

8.2 变压器上的作用电压 192

8.2.1 变压器上的作用电压的种类 192

8.2.2 外部过电压（冲击电压）的波形 193

8.2.3 内部过电压的波形 195

8.2.4 变压器绕组的绝缘水平 196

8.3 变压器中电场的基本类型及绝缘分类 197

8.3.1 概述 197

8.3.2 变压器内部绝缘结构 199

8.3.3 变压器外部绝缘 199

8.4 电力变压器使用的主要材料及其在各种电场下的特性 200

8.4.1 变压器油 200

8.4.2 绝缘纸和绝缘纸板 204

8.5 变压器中的基本绝缘结构 210

8.5.1 变压器绕组间的主绝缘结构 210

8.5.2 变压器绕组的纵绝缘 213

8.5.3 用计算机计算绕组的波过程 219

8.5.4 改善冲击电压分布的几种方法 224

8.5.5 变压器的端绝缘结构 231

8.5.6 变压器的引线绝缘 233

8.6 变压器局部放电问题 234

参考文献 235

第9章 外施耐压试验 236

9.1 概述 236

9.2 试验设备 237

9.2.1 试验变压器 237

9.2.2 试验电源 243

9.2.3 工频耐压试验时的保护装置 246

9.2.4 工频耐压试验中的电压测量装置 248

9.3 变压器工频耐压试验 254

9.3.1 试验接线 254

9.3.2 试验注意事项 257

9.3.3 外施耐压试验结果的判断 258

9.4 试验实例 259

9.4.1 试验变压器及电源选择 260

9.4.2 测量及仪表 260

9.4.3 无功补偿 262

9.4.4 试验线路 265

9.4.5 试验操作 265

第10章 感应耐压试验 270

10.1 概述 270

10.2 试验要求 270

10.3 感应耐压试验方法 271

10.3.1 全绝缘变压器 271

10.3.2 分级绝缘变压器 272

10.4 感应耐压试验设备 288

10.4.1 试验电源 288

10.4.2 中间变压器 289

10.4.3 支撑变压器 290

10.5 感应耐压试验应注意的几个问题 290

10.5.1 试验准备及监测 290

10.5.2 同步发电机的自励磁现象 291

10.5.3 试验电压的测量 291

10.5.4 试验结果的判定 292

10.6 实例与分析 292

参考文献 297

第11章 局部放电测量 298

11.1 概述 298

11.2 局部放电有关基本概念和基本理论 298

11.2.1 局部放电的表征参数及其相互关系 298

11.2.2 局部放电测量方法 301

11.3 变压器局部放电的特点 306

11.3.1 变压器中产生局部放电的几种典型结构及因素 307

11.3.2 放电脉冲在变压器绕组中的传播特性 309

11.4 变压器局部放电的测量 312

11.4.1 试验方法及标准 312

11.4.2 测试回路 315

11.4.3 放电量的校准方法 316

11.4.4 校准脉冲参数对定量校准的影响 318

11.5 国内外几种常用的局部放电测试仪 319

11.6 变压器局部放电测量中的抗干扰措施 321

11.6.1 试验室的屏蔽 321

11.6.2 变压器高压线端的屏蔽 322

11.7 变压器局部放电定位方法 323

11.7.1 电气定位法 323

11.7.2 超声波定位法 325

11.8 局部放电测量中应注意的几个问题 332

11.8.1 高压套管内部放电 332

11.8.2 局部放电测试仪频带宽度的选择 334

11.8.3 注意事项 334

11.9 局部放电测量实例 335

参考文献 337

第12章 雷电冲击电压试验及低电压冲击测量 338

12.1 概述 338

12.2 冲击电压发生器 338

12.2.1 标准冲击电压波形 339

12.2.2 冲击电压发生器的工作原理 342

12.2.3 截波电压的产生 348

12.2.4 冲击电压发生器实例 349

12.3 冲击电压测量技术 353

12.3.1 利用球间隙测量冲击电压 354

12.3.2 冲击分压器测量系统 354

12.3.3 使用电场探头测量冲击电压 366

12.3.4 冲击电压数字测量技术 369

12.4 变压器冲击试验 377

12.4.1 冲击试验方法 378

12.4.2 冲击试验故障判断原理及方法 383

12.4.3 冲击试验的典型示伤波形 397

12.4.4 变压器冲击试验实例 408

12.5 低电压冲击测量 409

12.5.1 低电压冲击波发生器 410

12.5.2 测量仪器 411

12.5.3 测量实例 413

参考文献 420

第13章 操作冲击电压试验 422

13.1 概述 422

13.2 操作冲击电压波形 424

13.3 操作冲击电压波形的产生 425

13.3.1 利用冲击电压发生器产生操作冲击电压 425

13.3.2 利用变压器低压励磁产生操作冲击电压 427

13.4 操作冲击电压波形参数的估算 428

13.4.1 变压器等效参数的确定 428

13.4.2 利用冲击电压发生器产生操作冲击电压的参数估算 432

13.4.3 利用变压器产生操作冲击电压的参数估算 435

13.5 变压器操作冲击试验 438

13.5.1 操作冲击试验线路及方法 439

13.5.2 操作冲击电压试验的故障诊断 441

13.5.3 操作冲击试验实例 444

参考文献 447

第14章 无线电干扰测量 448

14.1 概述 448

14.2 无线电干扰 448

14.2.1 无线电干扰的主要来源 448

14.2.2 无线电干扰的性质 449

14.2.3 无线电干扰的传播途径 449

14.3 测量仪器原理及要求 449

14.3.1 干扰测量仪的工作原理 450

14.3.2 对测量仪的技术要求 451

14.4 变压器无线电干扰测量 452

14.4.1 无线电干扰测量原理及线路 452

14.4.2 试品无线电干扰水平的确定 454

14.4.3 利用“直接校对定度法”确定试品的干扰水平 455

参考文献 456

第15章 变压器油试验 458

15.1 变压器油基础知识 458

15.1.1 变压器油的化学组成 458

15.1.2 变压器油和变压器的密切关系 458

15.1.3 变压器油试验的意义及质量指标、试验方法 459

15.2 取样 461

15.2.1 取样方法的重要性 461

15.2.2 取样基本要求 461

15.2.3 取样操作 463

15.3 密度 463

15.3.1 概述 463

15.3.2 测试仪器 464

15.3.3 测试操作 465

15.3.4 极低、极高温度下油密度的测试 465

15.4 运动粘度 466

15.4.1 概述 466

15.4.2 测试仪器与所需材料 467

15.4.3 测试操作 469

15.5 凝点和倾点 470

15.5.1 概述 470

15.5.2 凝点测试仪器与冷却剂 471

15.5.3 凝点测试操作 472

15.5.4 倾点测试和凝点测试的异同 473

15.6 闪点 474

15.6.1 概述 474

15.6.2 测试仪器 475

15.6.3 测试操作 475

15.7 水溶性酸或碱 476

15.7.1 概述 476

15.7.2 水溶性酸碱定性测定法 476

15.7.3 pH值比色测定法 477

15.8 酸值 478

15.8.1 概述 478

15.8.2 标准氢氧化钾乙醇溶液的配制 479

15.8.3 指示剂法 480

15.8.4 电位滴定法 481

15.8.5 快速测定法简介 482

15.9 腐蚀性硫 482

15.9.1 概述 482

15.9.2 测试方法 483

15.10 界面张力 484

15.10.1 概述 484

15.10.2 测试仪器 485

15.10.3 测试操作 486

15.11 抗氧化安定性 487

15.11.1 概述 487

15.11.2 测试仪器和材料 487

15.11.3 氧化老化过程 489

15.11.4 沉淀物测定操作 489

15.11.5 酸值测定操作 491

15.12 含水量 492

15.12.1 概述 492

15.12.2 测试原理和仪器 492

15.12.3 测试操作 495

15.13 含气量 496

15.13.1 概述 496

15.13.2 真空盐水法 497

15.13.3 二氧化碳洗脱法 499

15.14 击穿电压 502

15.14.1 概述 502

15.14.2 测试仪器和条件 503

15.14.3 测试操作 506

15.15 介质损耗因数（tanδ） 506

15.15.1 概述 506

15.15.2 测试仪器 507

15.15.3 测试操作 510

15.16 油中溶解气体组分分析 511

15.16.1 概述 511

15.16.2 脱气方法 512

15.16.3 色谱仪 514

15.16.4 计算方法 516

15.16.5 测试操作 518

15.16.6 变压器故障诊断方法 520

15.17 非国标项目 521

15.17.1 体积电阻率 521

15.17.2 析气性 522

15.17.3 杂质颗粒含量 525

15.17.4 油流带电度 526

参考文献 527

第16章 温升试验 529

16.1 概述 529

16.1.1 油浸式电力变压器的温升限值 529

16.1.2 干式电力变压器的温升限值 531

16.2 变压器的发热和冷却 531

16.2.1 变压器的发热过程 531

16.2.2 变压器的发热和冷却 533

16.3 温升试验 536

16.3.1 直接负载法 537

16.3.2 相互负载法 538

16.3.3 循环电流法 541

16.3.4 零序电流法 544

16.3.5 短路法 547

16.4 温度测量 552

16.4.1 变压器油顶层温度测量 552

16.4.2 变压器油的平均温度 555

16.4.3 冷却介质温度测量 555

16.4.4 绕组温度测量 559

16.5 温升试验结果的计算 564

16.5.1 电源切断瞬间绕组的温度 565

16.5.2 传统的图解外推法 566

16.5.3 确定绕组内油平均温升和绕组温升的另一种方法 567

16.5.4 油平均温升变化的修正 569

16.5.5 非标准试验状态的校正 570

16.6 温升试验电源容量补偿和中间变压器 571

16.6.1 电源容量计算 571

16.6.2 电源补偿及中间变压器 571

16.7 变压器局部温度测量 573

16.7.1 变压器绕组热点温度测量 573

16.7.2 油箱外部的局部温度测量 576

16.7.3 变压器油的色谱分析 576

16.8 温升试验实例 576

16.8.1 变压器规格 576

16.8.2 试验方案 577

16.8.3 试验 579

16.8.4 试验数据计算 582

参考文献 584

第17章 变压器声级测定 586

17.1 概述 586

17.2 有关噪声的几个基本概念 586

17.2.1 噪声 586

17.2.2 声压、声强、声功率 586

17.2.3 声压级、声强级、声功率级 587

17.2.4 响度级和等响度曲线 588

17.2.5 声级 589

17.3 变压器噪声的来源 590

17.3.1 变压器本体噪声 590

17.3.2 冷却装置的噪声 590

17.4 变压器声级测量方法 591

17.4.1 声压测量法 591

17.4.2 IEC 60076—10修订稿和GB 7328—87的不同之处 596

17.4.3 声强测量法 598

17.4.4 声功率级的计算 599

17.5 声压法测定变压器声级实例 600

17.5.1 变压器运行条件 600

17.5.2 测量位置 600

17.5.3 测量仪器 601

17.5.4 测量结果 601

17.5.5 测量环境校正值K的确定 602

17.5.6 声级计算 603

参考文献 604

第18章 短路试验 605

18.1 概述 605

18.2 变压器绕组受力情况及短路过渡过程 605

18.2.1 变压器绕组受力情况 605

18.2.2 短路过渡过程 607

18.3 试验标准及要求 609

18.3.1 对称短路电流 609

18.3.2 对称短路电流的持续时间 610

18.3.3 最高平均温度的最大允许值 610

18.3.4 短路电流峰值 612

18.4 短路试验方法 612

18.4.1 变压器短路试验条件 612

18.4.2 短路试验线路 613

18.4.3 双绕组变压器的短路试验 613

18.4.4 三绕组及自耦变压器的短路试验 615

18.5 试验结果判断 615

18.5.1 GB 1094.5—85中规定的方法 615

18.5.2 低压脉冲法（LVI法）和频率响应分析法（FRA法） 616

18.6 提高变压器承受短路能力的措施 619

18.7 试验实例 620

参考文献 623

第19章 油流带电测量 624

19.1 概述 624

19.2 变压器油流带电的测量方法 627

19.2.1 长时间空载试验 628

19.2.2 油流静电试验 628

19.2.3 转动油泵时的局部放电测量 628

19.3 试验实例 628

19.3.1 产品型号 629

19.3.2 油流带电试验 629

第20章 冷却装置试验 631

20.1 概述 631

20.2 片式散热器 631

20.2.1 型式及规格 631

20.2.2 型号编制 632

20.2.3 试验方法及要求 633

20.3 强迫油循环风冷却器 636

20.3.1 型式及规格 637

20.3.2 型号编制 637

20.3.3 试验方法及要求 637

20.4 强迫油循环水冷却器 643

20.4.1 型式及规格 643

20.4.2 型号编制 643

20.4.3 试验方法及要求 644

20.5 强迫油循环风冷却器冷却容量和油路压降试验实例 647

20.5.1 冷却容量测量 648

20.5.2 油路压降测量 649

20.6 风扇电动机和油泵电动机汲取功率测量 649

20.6.1 风扇电动机汲取功率测量 649

20.6.2 油泵电动机汲取功率测量 651

参考文献 652

第21章 分接开关试验 653

21.1 分接开关的额定值 653

21.1.1 无励磁分接开关的额定值 653

21.1.2 有载分接开关的额定特性 655

21.1.3 分接开关的技术要求 656

21.1.4 无励磁分接开关绝缘试验 656

21.1.5 有载分接开关绝缘试验 656

21.1.6 无励磁分接开关的密封试验 657

21.1.7 有载分接开关的压力及真空试验 657

21.1.8 有载开关机械试验 657

21.1.9 电动机构试验 658

21.1.10 有载分接开关的切换试验 659

21.1.11 顺序试验 661

21.2 触头压力测量 661

21.3 触头接触电阻测量 662

21.3.1 接触电阻的物理现象 662

21.3.2 接触电阻的测量 665

21.4 转动力矩测量 666

21.4.1 转动力矩的要求 666

21.4.2 转动力矩的测量 666

21.5 绝缘耐压试验 667

21.5.1 分接开关绝缘试验的一般要求 667

21.5.2 工频耐压试验 667

21.5.3 冲击耐受电压试验 668

21.5.4 操作冲击电压试验 670

21.6 局部放电测量 671

21.7 密封试验 672

21.7.1 油压密封试验 672

21.7.2 有载分接开关油室氟里昂气体试验法 672

21.8 短路电流试验 672

21.8.1 试验要求 672

21.8.2 试验线路 672

21.8.3 线路计算实例 675

21.8.4 短路电流的试验方法 677

21.9 温升试验 679

21.9.1 温升试验的一般条件 679

21.9.2 温升试验 680

21.10 有载开关的切换试验 681

21.10.1 工作负载切换试验 681

21.10.2 开断容量试验 683

21.10.3 试验的主回路 683

21.11 过渡阻抗试验 693

21.11.1 装在开关中按产品使用情况试验 694

21.11.2 脉冲电流法 694

21.12 顺序试验 694

21.12.1 分接开关触头动作顺序测量 694

21.12.2 切换开关触头切换程序测量 696

21.13 机械寿命试验 696

21.13.1 无励磁分接开关 696

21.13.2 有载分接开关 697

21.14 有载分接开关低温试验 698

参考文献 698

第22章 三相变压器零序阻抗测量 699

22.1 概述 699

22.2 三相系统的对称分量 699

22.3 变压器的阻抗 701

22.3.1 三相变压器的正序阻抗和负序阻抗 701

22.3.2 三相变压器的零序阻抗 701

22.4 零序阻抗的测量 708

22.4.1 Yyn联结变压器的零序阻抗试验 708

22.4.2 YNd联结变压器的零序阻抗测量 709

22.5 试验实例 709

22.5.1 绕组YNd联结，三相三柱铁心变压器 709

22.5.2 绕组YNynd联结，三相三柱铁心变压器 709

22.5.3 绕组YNd联结，三相五柱铁心变压器 710

22.5.4 绕组YNynd联结，三相五柱铁心变压器 711

第23章 变压器安装后的交接试验 712

23.1 交接试验的目的和项目 712

23.1.1 交接试验的目的 712

23.1.2 交接验收试验项目 712

23.1.3 交接试验的程序 713

23.2 绕组直流电阻测定 714

23.2.1 测定绕组直流电阻的目的 714

23.2.2 现场测定绕组直流电阻的方法 715

23.2.3 现场测量绕组直流电阻时的注意事项 717

23.3 绝缘电阻测量 719

23.3.1 绝缘电阻含义及用途 719

23.3.2 绝缘电阻的定义及测量方法 720

23.3.3 吸收比的含义及功能 724

23.3.4 极化指数的含义及功能 725

23.4 测量介质损耗 725

23.4.1 介质损耗的表征及测量方法 725

23.4.2 测量绕组连同套管的tanδ 726

23.4.3 测量电容式套管的tanδ 729

23.4.4 测量变压器油的tanδ 731

23.5 绝缘耐压试验 731

23.5.1 绝缘耐压试验的内容和作用 731

23.5.2 绕组连同套管的交流耐压试验 732

23.5.3 绕组连同套管的局部放电试验 735

23.6 运行电压性能的检测 737

23.6.1 运行电压性能的含义及检测 737

23.6.2 检查所有分接头的电压比 737

23.6.3 检查三相变压器的联结组别和单相变压器引出线的极性 738

23.6.4 检查相位 738

23.7 非纯瓷套管的试验 739

23.7.1 非纯瓷套管的类型及试验项目 739

23.7.2 试验方法和要求 740

23.8 变压器油试验 742

23.8.1 变压器油的试验项目 742

23.8.2 变压器油的试验方法 742

23.9 有载分接开关的检查和试验 744

23.9.1 检查和试验项目 744

23.9.2 切换装置可靠性检验 744

23.9.3 有载分接开关整体功能的可靠性 746

23.9.4 控制系统的可靠性 746

23.10 额定电压下的冲击合闸试验 747

23.10.1 冲击合闸试验的目的 747

23.10.2 冲击合闸试验的方法 747

23.10.3 对冲击合闸试验的几点看法 748

23.11 声级测量 750

参考文献 751