變壓器的絕緣電阻和吸收比

來源：沈陽(yáng)眾博銘誠(chéng)科技有限公司 2010年05月24日 19:17

測(cè)量電力變壓器的絕緣電阻和吸收比或極化指數(shù)，對(duì)檢查變壓器整體的絕緣狀況具有較高的靈敏度，能有效地檢查出變壓器絕緣整體受潮，部件表面受潮或臟污，以及貫穿性的缺陷。當(dāng)絕緣貫穿于兩極之間時(shí)，測(cè)量其絕緣電阻時(shí)才會(huì)有明顯的變化，既通過測(cè)量才能靈敏地查出缺陷；若絕緣只有局部缺陷，而兩極間仍保持有良好絕緣時(shí)，絕緣電阻降低很少，甚至不發(fā)生變化，因此不能查出這種局部缺陷。

測(cè)量絕緣電阻時(shí)，采用空閑繞組接地的方法，其優(yōu)點(diǎn)是可以測(cè)出被測(cè)部分對(duì)接地部分和不同電壓部分間的絕緣狀態(tài)，且能避免各繞組中剩余電荷造成的測(cè)量誤差。

變壓器繞組絕緣電阻值及吸收比對(duì)判斷變壓器繞組絕緣是否受潮起到一定作用。當(dāng)測(cè)量溫度在10～30℃時(shí)，未受潮變壓器的吸收比應(yīng)在1.3～2.0范圍內(nèi)，受潮或絕緣內(nèi)部有局部缺陷的變壓器的吸收比接近于1.0?？紤]到變壓器的固體絕緣主要為纖維質(zhì)絕緣，而這些固體絕緣僅為變壓器絕緣的一小部分，其主要部分是由絕緣油組成的，絕緣油是沒有吸收特性的，故在注入弱極性的變壓器油以后，其吸收特性并不顯著。

近年來的統(tǒng)計(jì)情況發(fā)現(xiàn)，大型變壓器的絕緣電阻值大時(shí)，往往出現(xiàn)吸收比小或不合格的極不合理的現(xiàn)象。反之絕緣電阻值小時(shí)，則吸收比可達(dá)1.3以上，給判斷絕緣狀況帶來困難。

其中RP、CP為絕緣紙的等值電阻和電容量；R0、C0為絕緣油的等值電阻和電容量；R1為紙撐條和墊塊的等值電阻。在直流電壓作用下，絕緣電阻為R（t）＝R1（RP＋R0）/（R1＋RP＋R0）（1＋Ge-t/T）（1）

吸收系數(shù)：

G＝R1（RPCP-R0C0）2/RPR0（R1+RP+R0）（CP+C0）2（2）

吸收時(shí)間常數(shù)：

T=RpR0（Cp＋C0）/（Rp＋R0）（3）

由式（1）看出，絕緣由阻取決于變壓器紙和油的狀況，及結(jié)構(gòu)尺寸，并隨測(cè)試時(shí)間增加而增大。因此不是判斷絕緣狀況的理想指標(biāo)。實(shí)測(cè)表明，變壓器油的狀況，特別是其電阻率影響因素很多，對(duì)繞組絕緣電阻的影響很大。

吸收比K為絕緣電阻60s值與15s值之比

K=（1+Ge-15/T）/（1+Ge-60/T）（4）

由式（4）看出，吸收系數(shù)G增加，導(dǎo)致吸收比K增大，如圖3所示。由式（2）知，吸收系數(shù)G主要取決于介質(zhì)的不均勻程度（RpCp≠R0C0），即當(dāng)油和紙兩層介質(zhì)均良好或均很差時(shí)，G值較小，其作用均使吸收比下降，給判斷絕緣優(yōu)劣帶來復(fù)雜性。在固定的G值前提下，某一吸收時(shí)間常數(shù)T0時(shí)，吸收比K取得zui大值Km。

由式（3），吸收時(shí)間常數(shù)T與R0R0/（Rp＋R0）成正比，油和紙兩層介質(zhì)或其中一層介質(zhì)不良時(shí)，T＜T0；當(dāng)兩層介質(zhì)均好時(shí)T＞T0。按圖4，在這兩種情況下，吸收比均較小，也給絕緣判斷帶來復(fù)雜性。

綜上所述，用吸收比K判斷絕緣狀態(tài)有不確切性。特別是對(duì)于大型變壓器，因吸收時(shí)間常數(shù)T較大，往往不能取得大的吸收比。由于絕緣結(jié)構(gòu)的不同，使測(cè)試的吸收時(shí)間常數(shù)延長(zhǎng)，吸收過程明顯變長(zhǎng)，穩(wěn)態(tài)時(shí)一般可達(dá)10min或以上。大量數(shù)據(jù)表明，10min絕緣電阻均大于1min絕緣電阻值，說明這些變壓器的吸收電流確實(shí)衰減很慢。因而出現(xiàn)絕緣電阻提高、吸收比小于1.3而絕緣并非受潮的情況。若仍然按傳統(tǒng)的吸收比來判斷大型變壓器的絕緣狀況，已不能有效地加以判斷。

為更好地發(fā)揮絕緣電阻項(xiàng)目的作用，根據(jù)目前我國(guó)廣泛采用晶體管兆歐表測(cè)試的情況，在電力變壓器繞組的測(cè)試中，用"極化指數(shù)PI"作為另一種判斷繞組絕緣是否受潮的依據(jù)。極化指數(shù)是指測(cè)試讀取10min時(shí)的絕緣電阻值與讀取1min時(shí)絕緣電阻值之比。

PI=（1+Ge-60/T）/（1+Ge-600/T）（5）

通常，吸收時(shí)間常數(shù)T在100～200s左右，1＋Ge-600/T≈1則

PI＝1+Ge-60/T

由式（6），吸收指數(shù)PI隨G和T均有單向變化的關(guān)系。即絕緣狀況良好時(shí)，T大，PI亦大。所以用極化指數(shù)對(duì)判斷絕緣狀況有較好的確定性。但對(duì)于小容量變壓器，因吸收時(shí)間常數(shù)T較小，極化指數(shù)PI也較小?？紤]到變壓器的不同電壓等級(jí)和容量，《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》中規(guī)定"吸收比（在10～30℃范圍）不低于1.3或極化指數(shù)不低于1.5"，是指吸收比大于1.3（可能極化指數(shù)小于1.5），或僅極化指數(shù)大于1.5（可能吸收比小于1.3）都作為符合標(biāo)準(zhǔn)。所以對(duì)吸收比小于1.3，一時(shí)又難以下結(jié)論的變壓器，可以補(bǔ)充測(cè)量極化指數(shù)作為綜合判斷的依據(jù)。表1摘自美國(guó)《變壓器維護(hù)指南》，可作為根據(jù)極化指數(shù)判斷絕緣狀況的參考。

表1

狀態(tài) 極化指數(shù)PI

危險(xiǎn) 小于1.0

不良 1.0～1.1

可疑 1.1～1.25

較好 1.25～2.0

良好大于2.0

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