15887873230第一节 电气设备试验
为准确、及时判断电力系统的电气设备能否投入运行，预防设备损坏，保证系统安全和经济运行，必须按中华人民共和国电力行业标准DL/T596—1996《电力设备预防性试验规程》（以下简称《试验规程》）的要求，对电气设备进行预防性试验。
试验的主要目的是检查设备的绝缘情况，如设备绝缘电阻的测量、泄漏电流的测量、介质损失角正切值（tanδ）的测量及耐压试验等。
试验的另外一个目的是对电气设备的电气或机械方面的某些特性进行测试，这种除绝缘试验以外的试验统称为特性试验。
电气试验的一般性要求概括的来说有以下几个方面∶
1）电力系统的设备均应根据《试验规程》的具体要求进行预防性试验。
2）试验人员必须加强技术管理，健全资料档案，积极开展技术革新，不断提高试验技术水平。
3）试验人员必须坚持实事求是的科学态度，对试验结果进行全面、客观、历史地综合分析，把握设备性能变化的规律和趋势。
4）额定电压为 110 kV 以下的电气设备均应按《试验规程》之规定进行交流耐压试验。
5）成套设备除外，其他连接在一起的各种设备应分开后单独进行试验。
6）当采用额定电压较高的电气设备以加强绝缘者，应按照电气设备的额定电压标准进行试验。
7）当采用额定电压较高的电气设备，在已满足产品通用性的要求时，应按照设备实际使用的额定工作电压进行试验。
8）在进行与温、湿度有关的各种电气试验时，应同时测量被试设备及其周围环境的温度和湿度。
以下以电力变压器的各项试验为例介绍试验方法。
一、绝缘电阻和吸收比的测试
电力变压器绝缘电阻和吸收比的测量，主要指变压器绕组之间以及绕组对地之间的绝缘电阻和吸收比的测量。此项试验属于非破坏性试验，现场普遍用绝缘电阻表测量绝缘电阻，操作安全、简便。
测量变压器绝缘电阻和吸收比的目的是∶初步判断变压器绝缘性能;检查有无放电、击穿痕迹所形成的贯通性局部缺陷;检查有无瓷套管开裂、引线碰地、器身内有铜线搭桥等现象所造成的半通性或金属性短路的缺陷。不足之处是，测量绝缘电阻和吸收比不能发现未贯通的集中性缺陷，整体老化及游离缺陷。
变压器绕组的绝缘电阻可与出厂值进行比较，相同温度下，不应低于出厂值的 70%。若无出厂值，可参考表13—1中的值。吸收比在温度为10～30℃时，对3.5 kV及其以下变压器应大于或等于1.3。
试验操作步骤如下∶
1）断开变压器电源，拆除一切对外引线，将其接地并充分放电，放电时间不得少于2min。放电时，应使用绝缘棒、绝缘手套、绝缘钳等绝缘工具，禁止用手直接接触放电导线。
2）用清洁柔软的布擦拭高低压套管表面的污垢。
3）测量高压绕组对地绝缘电阻。图13—1 所示为测量高压绕组对地绝缘电阻的接线图。
①连接屏蔽圈。为测量准确，可在所有的瓷套管绝缘子上套屏蔽圈，并将它们都短接并接到绝缘电阻表的"G"端子上。
②绝缘电阻表试验。将绝缘电阻表水平放置 开路绝缘由阳表的"F" 和"I"端子，以120 r/min 的速度摇动绝缘电阻表手柄，指针指向"。"刻度为正常;接着将绝缘电阻表的"E"和"L"端子短接，轻轻摇动绝缘电阻表手柄、指针迅速指向"0""刻度为正常;否则，该绝缘电阻表不能使用。
③将低压绕组与外壳一起短接后接地，并接到绝缘电阻表的"E"端。
④将绝缘电阻表平稳放在绝缘垫上，操作者也站在绝缘垫上，以120r/min 匀速摇动绝缘电阻表，待指针稳定后开始读取读数。
⑤读完数值，继续摇动绝缘电阻表，直到将高压绝缘棒所带L端与高压绕组分开后方可停止摇动。注意，防止损坏绝缘电阻表。
⑥用高压绝缘棒另接一根接地线，碰触高压绕组，时间不少于2 min，以使变压器能够充分放电。
⑦填写试验记录单。
4）高压绕组对低压绕组绝缘电阻的测量。
①将图 13—1 中的低压绕组与外壳的连接线拆开，变压器外壳仍接地，绝缘电阻表的 E 端仍接低压绕组的出线端，其他接法不变。
②高压绕组对低压绕组绝缘电阻的测量过程与测量高压绕组对地绝缘电阻方法相同。
③测量完毕需对高、低压绕组充分放电。
④填写试验记录单。
5）低压绕组对地绝缘电阻的测量
①将图 13—1中高压绕组的出线头接到变压器的外壳接地螺栓上并可靠接地，再接到绝缘电阻表的"E"端;低压绕组接到绝缘电阻表的"L"端。
②用上述测量绝缘电阻的方法测量低压绕组对地绝缘电阻。
③测量完毕放电。
④）填写试验记录单。
⑤拆去短接线和屏蔽圈。
6）吸收比的测量。用绝缘电阻表按上述方法测量，分别读取15s时的电阻R，s和 60 s 时的电阻 R。，则 R，/R，即为吸收比。试验完毕将测得数据填入记录单。
7）分析试验结果，详见本章第一节。试验应该注意如下事项∶
①试验连接导线必须绝缘良好，线间不交差，不碰触金属外壳。
②绝缘电阻表应远离强磁场，水平放置在绝缘垫上。
③每次测试完毕都必须充分放电，放电时间不能少于2 min。
④测试及绕组对地放电时，绝缘电阻表的"L"端均要用高压绝缘棒操作。
⑤测量时，应记录变压器上层油温和气温情况，以便对测试结果进行分析。规定试验测定的变压器绕组连同套管的绝缘电阻不得低于出厂试验值的70%，通常20℃时10 kV绕组连同套管的绝缘电阻不小于300 MΩ，1kV以下的绕组不小于50 MΩ。当测量温度与出厂试验时的温度不符合时，应按表13—1 取值，或按表13—2进行换算。表中K为实测温度减去20℃时的绝对值;A 为换算系数。
查出换算系数A后，即可用式（13-1）或（13-2）进行计算。
当实测温度为20摄氏度以上时，选用式（13-1）：当实测温度为20摄氏度以下时，选用式（13-2）
二、泄漏电流测量
泄漏电流测试是预防性试验的基本方法之一。测量绕组连同套管一起的泄漏电流的试验原理与测量绝缘电阻相似，不同之处在于，前者试验电压较高，并可任意调节，测量结果用微安表显示，试验灵敏度。准确度都较高。所以，泄漏电流测试能更加有效地检查出绕组和套管的绝缘缺陷。读者注意这两方面的比较。
电压为35kv及以上且容量为10000kv.A及以上的电力变压器，必须进行泄漏电流的测量，其他变压器不做此规定。读取1min时的泄漏电流值，试验电压标准见表13-3，泄漏电流允许值见表13-4。
泄漏电流测试的不足之处在于它不能发现未贯通的集中性缺陷以及绝缘整体老化、游离缺陷等。
操作步骤如下：
1）按图13-2所示进行接线操作。
2）合闸通电前应检查指示仪表是否已调零，调压器是否已在零位，被试品是否已经充分放电。必须由别人仔细检查连接线路无误。
3）接通电源，将电压逐渐调升至规定试验值，按要求停留一定时间后再读取泄漏电流值，并做好记录。
4）试验过程中，若发现微安表指示值太小，则可能是实际试验电压未升至规定值，或接线有误;若发现指示针来回摆动，则可能是回路中存在反充电或者是被试品的周期性放电所致;若发现指针冲击过大，则可能是被试品出现闪烁或内部放电。
5）试验完毕，将调压器退回零位，切断电源，并将被试品对地放电。
6）试验结果分析。
若被试品为电力变压器绕组，可对照表 13—4 所规定的泄漏电流允许值进行比较，得出结论。其他的被试品允许值可参阅相关的技术资料。
影响试验结果的因素主要有以下三方面∶
①温度影响∶温度的高低对泄漏电流测试影响最大。按规定必须将实际温度下测量的泄漏电流统一换算到75℃时的泄漏电流值，B级绝缘要求的被试品可按下式进行换算
通常要求被试品温度为 30～80℃时，进行泄漏电流的测试工作。
②表面泄漏电流的影响∶主要指被试品的表面脏污、受潮等因素，可采用加屏蔽环的方法来消除这一影响。
③其他影响：如仪表的测量精度差、高压导线过长或线径过小等因素对泄漏电流的影响等，均需采取相应的措施来消除。
三、交流耐压试验
交流耐压试验是对被试验绕组连同套管一起，事假高于额定电压一定倍数的数的正弦工频试验电压，持续时间为1min。交流耐压试验是鉴定变压器绝缘强度最有效的方法，对考核变压器绝缘强度、检查局部缺陷具有决定性作用。
交流耐压试验能有效地发现绕组绝缘是否脏污、受潮、开裂：或者在运输过程中震动引起的绕组松动、移位。
额定电压变为110kv以下，且容量为8000kv.A及以下的变压器在绕组大修或更换后应进行交流耐压试验。电流变压器交流耐压试验电压标准见表13-5.
因为交流耐压试验在绝缘试验中属于破坏性试验（抽验），也是对绝缘进行最后的检验，所以，该项式样必须在绝缘电阻、吸收比、泄漏电流、介质损耗角正切值等非破坏性试验均合格之后才能进行。这点读者应特别注意，被试品无论是否合格均不得使用。
试验操作步骤如下：
（1）高压绕组试验 通常变压器10kv高压绕组工频交流耐压试验电压选30kv。
1）用干净的布擦拭被试绝缘子的表面。
2）按图13-3所示接线，并保证接地良好。
3）空载测试试验设备及线路是否正常，调整保护间隙的放电电压为34.5-36kv。
4）将变压器的低压出线端头全部短接，并接地：高压出线头也全部短接，并接到试验变压器的高压瓷套管端部。
5）将自耦调压器调至零位。
6）合上电源开关，均匀调高调压器的电压，升到30kv为止，持续1min。然后调低电压直到零，断开电源，将被试变压器对地放电。
7）将试验结果填入试验记录单。
（2）低压绕组试验 试验电压为4kv。
1）高压绕组全部短接后接地，低压绕组全部短接后接地试验变压器高压瓷套管的端部，其他元件接线同上。
2）按上述步骤进行试验。并将试验结果填入记录单。连同前面的变压器绝缘电阻和吸收比的测试结果、绕组直流电阻测量结果、变压器工频电压击穿试验结果的三项一起填入表
（3）试验分析
1）绝缘良好的变压器在交流耐压试验中不应击穿。
2）若高压侧电压表指示明显下降，表明变压器的绝缘已被击穿。
3）若试验过程中出现断续放电、冒烟、焦臭、闪络、燃烧等现象，则表明变压器绝缘存在缺陷或击穿。
（4）试验时注意以下事项∶
1）高压危险，试验时应有专人负责安全。
2）升压必须从零开始，不可冲击合闸;还应避免在试验电压下直接断开电源。
3）油浸变压器注油后，应静置 10 h 以上，才能做交流耐压试验。
4）由于工频交流耐压试验的试验电压比运行电压高得多，对电气设备的绝缘有一定的破坏性，它既可使有绝缘缺陷的设备发生击穿，也可以使有局部缺陷或隐蔽缺陷的设备在高压下进一步恶化。因此，交流耐压试验又称破坏性试验。这就要求工频交流耐压试验必须在其他试验项目合格后方可进行。
四、介质损耗角正切值 tanδ 的测量
测试介质损耗角正切值（tanδ）也是预防性试验的基本方法之一。
所谓介质损耗是指在周期性变化的交流电压作用下，绝缘材料产生的功率损耗。这种损耗的大小正比于无功电流与总电流的夹角δ的正切 tan8，δ称为介质损失角，tanδ称为介质损耗角正切值。测试介质损耗角正切值一般在测量绝缘电阻和泄漏电流之后测试。
测试变压器绝缘绕组的介质损耗角正切值（tanδ）是判断变压器绝缘性能的有效方法。该检查方法主要用于检查变压器是否受潮、绝缘老化、油质劣化、绝缘上附着油泥及严重的局部缺陷等。因测试结果易受外界电场、空气湿度等因素的干扰，故必须采取有效的措施来消除这种干扰所带来的误差。消除外电场干扰的措施主要有减少干扰电源、加屏蔽罩、倒相取平均值以及移动试验电源的相位等方法。
注意∶新装的电力变压器交接验收时的介质损失角正切值（tanδ）不应大于出厂试验值的1.3 倍。高压绕组的介质损耗角正切值（tanδ）标准见表13—7。同一台变压器的中压和低压绕组的介质损耗角正切值（tanδ）与高压绕组相同。
试验操作步骤如下∶
1）由于现场装设的电气设备大多安装在基础或地上，故通常采用图13—4 所示的电桥反接法进行介质损耗角正切值 tanδ 的测量。OS1 型交流电桥工作原理示意图如图13—5所示。
2）检查极性转换开关S1 是否处于断开位置，tanδ（%）调节旋钮、R3 调节旋钮、检流计灵敏度旋钮等是否处于零位。
3）选择合适的分流电阻位置。一般根据被试品电容电流大小进行选择。
4）电桥调零。
5）合上电源开关，调节调压器的电压逐渐升至规定试验电压8～10 kV。
6）反复调节 R3、滑线电阻 RP及 tanδ（%）调节旋钮，直到电桥平衡。
7）记录此时的分流电阻 R。、电阻 R3、滑线电阻 RP以及tanδ（%）的数值。
8）将检流计灵敏度开关旋至零位，断开极性开关，调低电压后断开关，调低电压后断开试验电源，最后将变压器的高压端接地。
9）测量结果处理。
被试品介质损失角正切值 tanδ的计算为∶
试验时注意以下事项∶
1）QS1型电桥测量介质损耗有三种方法，即正接线法、反接线法和低压法。两极对地绝缘的被试品宜采用正接法，电桥本体处于低电位，操作安全，测量准确性高;对于现场安装的一极接地的被试品宜选用反接法;低压法一般只用来测量电容量。
2）反接法测量时，电桥外壳必须可靠接地，以确保操作者的人身安全。
3）试验前，应断开试验变压器高压引线上的临时接地线;试验结束断电后，应将变压器的高端接地。
4）影响测量结果的因素有以下三个方面∶
①外部磁场的影响 在运行中的高压电气设备附近进行介质损耗的测量试验时，外部电磁场将对测量结果产生严重影响，为此可采用被试品远离干扰源、对被试品加屏蔽罩、移动试验电源的相位使试验电流和干扰电流的相位重合等方法来消除或减少这一干扰对测量结果的影响。
②试验电压的影响 当被试品的绝缘内部有缺陷时，其 tanδ 将随试验电压的升高而明显增加。
③温度的影响 温度对 tanδ 的影响随被试品的材料、结构等不同而不同，《电力设备预防性试验规程》规定∶测量 tanδ时试品和环境温度不得低于+5℃，因此尽可能在 10～30℃的温度下进行 tanδ的测量。
五、温度试验
温度对绝缘材料的各种性能有很大影响。在高温下绝缘材料的重要质量指标一般都变坏，特别是温度升高到一定程度时，绝缘材料会发生本质的变化。各类型绝缘材料的内部结构不同，在高温下的变化是不相同的。绝缘材料能短时或长时处于高温下，而其重要性能不受损伤的能力称为耐热性。按照材料耐受高温作用的时间分为短时耐热性（简称耐热性）和长时耐热性（即热老化寿命）。所以，绝缘材料的耐热性试验一般分为短时耐热性试验与热老化试验。
1. 耐热性测定
耐热试验要点是让被试材料的样品承受一定机械力的作用，并以一定的速度升高试样所承受的温度，以该温度作为耐热性指标。
2.热老化试验
一般采用老化恒温箱进行。在老化过程中，经过一定的时间间隔把绝缘材料从恒温箱中取出进行性能变化测定。大多以击穿电压降到工作电压以下作为绝缘寿命告终。
