测试方法西林电桥简介

2.测试方法（1）西林电桥简介1三.介质损耗因数测量介损的测量一般都是通过西林电桥测量的，西林电桥（图5）是一种交流电桥，配以合适的标准电容，可以在高压下测量材料和设备的电容值和介质损耗角。西林电桥有四个臂，两个高压臂：一个代表被试品的ZX,一个代表无损耗标准电容Cn，两个低压臂处在桥体体内，一个是可调无感电阻R3，另一个是无感电阻R4和可调电容C4的并联回路。调节R3、C4，使检流计G的电流为零。则可计算如下：设被试品阻抗Zx为Z1；Cn为Z2；R3为Z3；R4并联C4为Z4。计算为：412334443413243241333444441;;;111XnnnnRZZZZRZjcjcRUUZZZZZZjcRZcZZRRRZjcRcjcR高压U试品ZxR3R4CnUxUn..C4G图5、西林电桥按复数相等的定义：虚部、实部分别相等。则：4433;nXXncRcRRCcR通过ZX的串、并联的等效变换，无论串联还是并联，介损都为：44tgcR［试验］介质损耗因数测量的技术方法（2）西林电桥的应用西林电桥在实际测量中得到广泛的应用，根据西林电桥的特点，它用于变压器、电机、互感器等高压设备的tanδ以及电容量的测量。西林电桥有正接法和反接法两种，正接法（图6）适用于两端绝缘的产品，在变压器tanδ测量中，套管介损采用此方法；反接法（图7）适用于一端接地的产品，变压器tanδ测量中，绕组介损测量采用此方法。其中在正接法中，电压加在被试品上，电桥上电压相对较低，使用安全；反接法中，电压加在电桥上的，对操作人员有一定的危险性。随着技术的不断进步，现在tanδ的测量是通过单板机和一系列电子设备，将矢量电流通过自动模/数转换，求出介质损耗角和电容量，方便快捷且精度高。2三.介质损耗因数测量高压U试品ZxR3R4CnUxUn..C4图6、西林电桥正接法高压U试品ZxR3R4CnUxUn..C4图7、西林电桥反接法［试验］介质损耗因数测量的技术方法2.测试方法3三.介质损耗因数测量一般的，当绝缘介质优良时，试验电压即使升到很高，tanδ值也基本上没有变化。但是，当绝缘介质工艺不好、绝缘中残留气泡或绝缘老化时，电压升高，试验电压超过局部放电起始电压时，绝缘介质中发生局部放电，tanδ值会迅速增大。所以，为了能有效的验证变压器的绝缘水平，对试验电压有一定的要求：a、额定电压为6KV及一下的试品，取额定电压；b、额定电压为10~35KV的试品，取10KV；c、额定电压为63KV及以上的试品，取10KV或者大于10KV，但不超过绕组线端较低电压的60%。CTC产品的试验电压一般取10KV。表1、变压器介损的测量部位序列号双线圈变压器三线圈变压器被测线圈接地部分被测线圈接地部分1低压高压、外壳低压高压、中压、外壳2高压低压、外壳中压高压、低压、外壳3高压中压、低压、外壳4高压、低压外壳高压、中压低压、外壳5高压、中压、低压外壳6其他特别指示部分其他特别指示部分［试验］介质损耗因数测量的技术方法3.介损的影响因数4三.介质损耗因数测量1、电压特性(1)tanδ与施加的电压的关系决定了绝缘介质的性能、绝缘介质工艺处理的好坏和产品结构。当绝缘介质工艺处理良好时，外施电压与tanδ之间的关系近似一条水平直线，且施加电压上升和下降时测得的tanδ值是基本重合的。当施加电压达到某一极限值时，tanδ曲线才开始向上弯曲，见图13曲线1。(2)如果绝缘介质工艺不好、绝缘中残留气泡等，tanδ比良好时要大，而且会在电压比较低时而向上弯曲，施加电压上升和下降时测得的tanδ值不会重合，见图13曲线2。(3)当绝缘老化时，tanδ反而比良好时要小，但tanδ曲线在较低的电压下向上弯曲，见图13曲线3；老化的的介质容易吸潮，一旦吸潮，tanδ随电压迅速增加，且施加电压上升和下降时测得的tanδ值是不会重合，见图13曲线4。2、温度特性tanδ测量通常在10~40℃下进行，其值随温度上升而增加，其与温度的关系：tanδU~1234图13、绝缘介质tanδ的电压特性121021tantan1.3TT2211tan:tgtan:tgTT油温为时的的值，%油温为时的的值，%同样的，应对上述关系式或其他一些换算系数采取谨慎使用的态度。［试验］介质损耗因数测量的技术方法4.测试注意点试验电源频率应为产品的额定频率，其偏差应不大于±5%。试验电源的波形应为正弦波，在测量中应注意非正弦波的高次谐波分量给tanδ值及电容值带来的影响。测量过程中要注意高压连线可能的支撑物及产品外绝缘污秽，受潮等因素对测量结果带来的较大误差。测量通常在10~40℃下进行，变压器产品测量结果一般不应超过下列值：a、35KV及以下的产品20℃时不应大于2%；b、63KV~220KV产品20℃时不应大于1.5%；c、330KV及以上产品，在20~25℃时不应大于0.5%。变压器产品在进行tanδ测量时，被试品均应短路，并应正确记录产品的油温。5三.介质损耗因数测量［试验］介质损耗因数测量的技术方法空载损耗和空载电流测量是变压器的例行试验．变压器的全部励磁特性是由空载试验确定的。进行空载试验的目的是：测量变压器的空载损耗和空载电流，验证变压器铁心的设计计算、工艺制造是否满足标准和技术条件的要求；检查变压器铁心是否存在缺陷，如：局部过热、局部绝缘不良等。变压器空载试验一般从电压较低的绕组（一般是低压绕组）施加波形为正弦波、额定频率的额定电压，其他绕组开路，在此条件下测量损耗和电流．变压器的声级测量也是空载励磁条件下进行的。6空载试验的技术方法4、空载损耗和空载电流测量一.概述［试验］空载损耗空载损耗主要包括：磁滞损耗和涡流损耗，同时还包括一些附加损耗．磁滞损耗主要取决于硅钢片的材质和铁心中磁密的幅值，当硅钢片材质一定时，磁滞损耗与磁密随时间变化无关，即与磁密波形无关；只与磁滞回线的面积有关，正比于磁滞回线的面积。涡流损耗分为经典涡流损耗和异常涡流损耗。经典涡流损耗与磁密幅值、频率和硅钢片的厚度的平方成正比；异常涡流损耗和硅钢片的材质有关。附加损耗包括漏磁在油箱中的损耗、空载电流在绕组上产生的电阻损耗以及由于铁心的接缝产生的旋转磁通而增加的损耗等等，一般可以忽略。7二.空载损耗及空载电流介绍空载电流当在变压器低压侧绕组上施加正弦波形的额定电压时，在变压器铁心中产生的磁通也为正弦波形，但由于铁心磁化曲线是非线性的，所以导致空载电流的波形也是非正弦的。从而使空载电流的波形产生畸变，而产生高次谐波，如图（1）所示：图1、波形产生畸变原理图［试验］空载试验的技术方法由于非正弦波形空载电流的存在将造成发电机输出电压波形畸变，尤其当发电机输出的电压较低或发电机容量不足时，电压波形的畸变就更为严重，所以就破坏了正弦波的波形因数。由于铁心中的磁滞损耗与施加电压的平均值有关，即与电压波的面积有关，而与电压的有效值无关，所以，电压波形将直接影响空载损耗和空载电流的测量。所以空载对电源的电压和容量的选择有一定的要求。且在空载试验时，尽量使发电机的输出电压接近发电机的额定电压。8三.空载电压波形的畸变图2、空载电压波形现在一般使用高精度的功率分析仪对变压器的空载损耗及空载电流，甚至电流谐波分量进行测量。［试验］空载试验的技术方法单相变压器的测量线路9四.空载测量线路~CTPTaATap_Tap_单相被试品中间变压器发电机AmOAWHzVVpXAOBCabc自动测量系统图4、单相变压器空载测量线路［试验］空载试验的技术方法三相变压器的测量线路10四.空载测量线路~CTPTabcBACBmCmAmTap_Tap_三相被试品中间变压器发电机AAA、三相变压器空载测量线路［试验］空载试验的技术方法在测量开始前，一般需先进行预励磁，以消除残留磁通。原因是在进行其他试验时（如直流电阻测量和操作冲击），铁心被磁化后产生残留磁通，此磁通会影响空载电流进而影响空载测量。由于空载电压波形发生的畸变直接影响了空载损耗和空载电流的测量，所以要对空载损耗进行波形校正。如果d在3%之内，则空载损耗Po按下式（4）进行校正：式中：Po’空载损耗测量值，Ur电压有效值，U’电压平均值。如果d大于3%，则按照协议确定试验的有效性。在空载损耗校正前还可以扣除仪器损耗以及测量电缆的损耗，CTC空载试验时一般不扣除而直接使用测量到的损耗值。11五.空载测量注意点'''1()oorPPdUUddU（4）通常为负值［试验］空载试验的技术方法125、负载损耗和短路阻抗测量一.概述负载试验的技术方法负载损耗和短路阻抗测量是变压器的例行试验．变压器在带负荷后负荷电流引起的变压器损耗由负载试验来确定。进行负载试验的目的是：测量变压器的负载损耗和短路阻抗，看其是否符合产品有关标准跟技术协议要求，并对不符合标准要求的原因进行分析，找出变压器结构和制造上的缺陷。变压器负载试验一般是在相应分接位置和额定频率下对变压器的一侧绕组（通常为被试一对绕组中电压较高的一侧绕组）施加近似正弦波形的额定电流或不小于50%额定电流的任一电流，另一绕组用足够大界面的导体短路（三绕组变压器的非被试绕组应开路），在此条件下测量损耗和阻抗．变压器负载试验线路及方法基本上与空载试验线路及方法相同，条件允许的情况下也尽量使用自动测量系统。不同的是由于没有波形畸变问题，所以不需要进行波形校正。［试验］13二.负载损耗介绍负载损耗负载损耗主要包括：绕组的电阻损耗（主要部分）和漏磁场引起的附加损耗。电阻损耗跟所施加的电流及绕组电阻有关，这时就要利用到直流电阻测量时绕组的直流电阻测量值，由于绕组电阻值跟温度有关，而在大电流的影响下温度带来的损耗绝对偏差就较大，所以准确的读取绕组温度在负载测量时很关键。附加损耗主要是由电流产生的漏磁场引起，由于铁心励磁磁通很小，电流产生的磁通便大部分成为了漏磁通而引起较大的附加损耗，其中包括：1）漏磁场在绕组导线内的涡流损耗。2）漏磁场在绕组并联导线内的不平衡电流损耗。3）漏磁场在铁心内引起的涡流损耗，及漏磁场使铁心内磁通分布不均引起的损耗增加。4）漏磁场在油箱、油箱屏蔽内的损耗。5）漏磁场在夹件、拉板等结构件内的损耗。［试验］负载试验的技术方法以CTC单相变压器负载加压回路为例:14三.负载测量回路介绍［试验］负载试验的技术方法试验电源容量的正确选择。测量试验时的功率因数。测量的持续测量时间。测量时使用的短路连接线。15四.负载测量需注意的问题［试验］负载试验的技术方法绝缘强度试验是对变压器绝缘的严格考核，只有通过强度试验的变压器才有资格算是合格的变压器。这是为了变压器能在电网中长期稳定安全运行所做的前期必要措施。绝缘强度试验主要就是耐压试验，其包括：雷电冲击耐压试验、外施耐压试验、感应耐压试验以及局部放电试验。通过共同考核达到检验变压器绝缘的最终状态的目的。局部放电试验是对变压器绝缘进行总结性判断的试验，所以其他耐压试验需在其之前完成，之后不再对变压器绝缘再进行考核，通过局部放电试验的变压器即认为其绝缘质量合格，能在电网中长期稳定运行。165、绝缘强度试验一.概述［试验］绝缘强度试验的技术方法17IG：ImpulseGeneratorTR：变压器(Transformer)Cs:主静电容量(Maincapacitance)Ct:侵入静电容量(Surgecapacitance)Rs:制动电阻(Dumpingresistance)Lt:漏阻抗(Leakageinductance)Rp:并联电阻(Parallelresistance)Lex：外部阻抗(Externalinductance)[印加以及接地电缆的阻抗]Cex:外部静电容量(Externalcapacitance)［截波用间距、分压器等的静电容量］RsCsCexLtRpCtIGTRLex雷电冲击试验二.雷电冲击耐压介绍［试