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中試控股技術研究院魯工為您講解：介質損耗因數(tanδ)參數測量儀(電科院)

ZSDX-8000R高壓介質損耗測試裝置(CVT+絕緣電阻)

多重保護安全可靠儀器具備輸入電壓波動、高壓電流、輸出短路、電源故障、過壓、過流、溫度等多重保護措施，保證了儀器安全、可靠。

儀器還具備設置接地檢測功能，確保不接地設備不允許操作啟動測試。
參考標準：DL/T 962-2005，DL/T 474.3-2018

高壓介質損耗測試裝置(CVT+絕緣電阻)：ZSDX-8000R 高壓介質損耗測試裝置是發電廠、變電站等現場或實驗室測試各種高壓電力設備介損正切值及電容量的高精度測試儀器。

儀器為一體化結構，內置介損測試電橋，可變頻調壓電源，升壓變壓器和SF6 高穩定度標準電容器。測試高壓源由儀器內部的逆變器產生，經變壓器升壓后
用于被試品測試。頻率可變為50.0Hz、47.5Hz\52.5Hz、45.0Hz\55.0Hz、60.0Hz、57.5Hz\62.5Hz、55.0Hz\65.0Hz，采用數字陷波技術，避開了工頻電場對測試的干擾，從根本上解決了強電場干擾下準確測量的難題。同時適用于全部停電后用發電機供電檢測的場合。

該儀器配以絕緣油杯加溫控裝置可測試絕緣油介質損耗。

CVT測試
※ CVT分別測試：單獨測試C1或C2。
首先根據相應的接線提示接好儀器外部的連線，然后點擊主界面“CVT測試”選項，進入下一級CVT測試菜單（如圖5—5）。然后可以點擊“參數
設置”進去設置菜單選擇“CVT分別測試”（如圖5—6）進行詳細的測試參數設置。分別點擊每個需要設置的項目，按“增加”“減小”或“選擇
”來修改。修改完成后點擊“保存”即可保存剛才所修改的參數并返回CVT測試界面，點擊“取消”則不保存本次修改并返回CVT測試界面。
相關參數設置好了后長按“啟動測試”單，進入測試菜單（如圖5—7）。測試過程中電壓值一項是根據先前所選擇的測試電壓平滑至設置值后保
持不變，然后自動開始測試。開始測試后根據先前所選擇的干擾頻率自動變頻到相應的頻率進行測試，測試完成后自動顯示測試結果（如圖5—8
）。測試結果自動保存，可點擊“打印”按鈕打印本次測試結果。
CVT分別測試注意 : <HV紅色高壓線>外屏蔽應懸空，不允許放置地上使用，盡量減小HV線與地之間的分布阻容參數，否則其對地附加介損會引起
誤差。
※ CVT同時測試：同時測試C1和C2。
首先根據相應的接線提示接好儀器外部的連線，然后點擊主界面“CVT測試”選項，進入下一級CVT測試菜單（如圖5—9）。然后可以點擊“參數
設置”進去設置菜單選擇“CVT同時測試”（如圖5—10）進行詳細的測試參數設置。分別點擊每個需要設置的項目，按“增加”“減小”或“選
擇”來修改。修改完成后點擊“保存”即可保存剛才所修改的參數并返回CVT測試界面，點擊“取消”則不保存本次修改并返回CVT測試界面。
相關參數設置好了后長按“啟動測試”單，進入測試菜單（如圖5—11）。測試過程中電壓值一項是根據先前所選擇的測試電壓平滑至設置值后保
持不變，然后自動開始測試。開始測試后根據先前所選擇的干擾頻率自動變頻到相應的頻率進行測試，測試完成后自動顯示測試結果（如圖5—12
）。測試結果自動保存，可點擊“打印”按鈕打印本次測試結果。
CVT同時測試注意  : <HV紅色高壓線>外屏蔽應接地，可以不懸空，允許放置地上使用，儀器軟件對測試線分布參數進行了修正。
注意：每一種測試的具體參數設置和接線方法請查看第六章“參考接線”。

工作原理
在交流電壓作用下，電介質要消耗部分電能，這部分電能將轉變為熱能產生損耗。這種能量損耗叫做電介質的損耗。當電介質上施加交流電壓時
，電介質中的電壓和電流間成在相角差ψ，ψ的余角δ稱為介質損耗角，δ的正切tgδ稱為介質損耗角正切。tgδ值是用來衡量電介質損耗的參
數。儀器測量線路包括一標準回路（Cn）和一被試回路(Cx)，如圖2—1所示。標準回路由內置高穩定度標準電容器與測量線路組成，被試回路由
被試品和測量線路組成。測量線路由取樣電阻與前置放大器和A/D轉換器組成。通過測量電路分別測得標準回路電流與被試回路電流幅值及其相位
差，再由數字信號處理器運用數字化實時采集方法，通過矢量運算得出試品的電容值和介質損耗正切值。儀器內部已經采用了抗干擾措施，保證
在外電場干擾下準確測量；
主要技術參數
1使用條件 -15℃∽40℃ RH＜80%
2抗干擾原理 變頻法
3電    源 AC 220V±10% 允許發電機
4高壓輸出 0.5KV∽10KV 每隔0.1kV
精    度 2%
最大電流       200mA
容    量 2000VA
5自激電源 AC 0V∽50V/15A 單  頻   50.0HZ、60.0HZ 
自動雙變頻
45.0HZ/55.0HZ   47.5HZ/52.5HZ 
55.0HZ/65.0HZ   57.5HZ/62.5HZ
6分 辨 率 tgδ: 0.001% Cx: 0.001pF
7精    度 △tgδ:±(讀數*1.0%+0.040%)
△C x :±(讀數*1.0%+1.00PF)
8測量范圍 tgδ 無限制
C x 15pF ＜ Cx ＜ 300nF
10KV Cx ＜  60nF
 5KV Cx ＜ 150nF
  1KV Cx ＜ 300nF
CVT測試 Cx ＜ 300nF
9LCR測量范圍 電感L>20H（2kV）             電阻R>10KΩ（2kV）
LCR測量精度 1% 角度分辨率 0.01
10CVT變比范圍 10∽10000
CVT變比精度 1% CVT變比分辨率 0.01
11絕緣電阻 直流高壓0.5-10KV     精度：±（讀數×2%+10V）
100kΩ-1000GΩ時低于5%（試驗電壓不低于500V）
100GΩ-1000GΩ時為10%（試驗電壓不低于10000V）
12外型尺寸（主機(mm) 350（L）×270（W）×270（H）
外型尺寸(附件)(mm) 350（L）×270（W）×160（H）
13存儲器大小 200 組 支持U盤數據存儲
14重量（主機） 23.45Kg
重量（附件箱） 5.25Kg

清洗的步驟如下：

a.將油杯徹底拆開，依次用化學純的石油醚（餾程60～90℃）和苯清洗所有部件。

b.用丙酮對所有部件進行漂洗，然后用中性洗滌劑清洗。

c.將所有部件放在5%的磷酸三鈉的蒸餾水溶液中煮沸5分鐘，再用蒸餾水漂洗幾次。

d.把所有部件放在蒸餾水中煮沸至少1小時。

e.將所有部件放入溫度控制在105～110℃的烘箱內烘干，烘干時間不少于1小時。

f.待所有部件冷至不燙手時，組裝油杯。

面板說明
1、緊急停機按鈕及高壓指示燈
2、U盤接口
3、總電源開關
4、AC220V電源輸入插座
5、Cn標準電容輸入插座
6、Cx試品輸入插座
7、觸摸顯示屏
8、接地接線柱
9、ES自激輸出
10、打印機
11、接線圖
12、高壓輸出HV插座
13、高壓線屏蔽接地端子

下面介紹下變壓器直流電阻測試儀使用中需要注意的細節：

 1、使用直流電阻測試儀時，請勿堵住或封閉機身的通風口，要知道，儀器也是有生命的，也需要精心的維護，一般將儀器站立放置即可，定期檢查扇葉是否堵塞。

2、 面板上有USB插口，允許熱撥插USB口設備（如U盤等），以及打印設備，但注意撥插時一定要在數據傳輸結束后進行，以免數據丟失帶來的不便。

3、 在測試短路阻抗小于整定定值的時候保護才會出口，所以一般取定值的0.95倍來做試驗，可保證保護能夠可靠出口；在模擬接地距離故障的時候，零序補償系數一定要設置正確；

4、如果在使用過程中變壓器直流電阻測試儀界面出現數據出錯或設備無法連接等問題，可以這樣解決：向下觸按復位按鈕鍵，使DSP復位；或退出運行程序回到主菜單，重新運行程序，則界面所有數據均恢復至默認值，就是這么簡單！

5、注意環境因素，試驗之前，如果現場干擾較強或安全要求較高，請將變壓器直流電阻測試儀電源線的接地端接地或裝置接地孔接地。

6、一定要注意禁止將外部的交直流電源引入到變壓器直流電阻測試儀的電壓、電流輸出插孔。否則，變壓器直流電阻測試儀將直接面臨損耗的威脅，或直接燒壞元器件。1 前言

電力變壓器是電力系統中的核心設備之一，其穩定、可靠運行對電力系統安全起著非常重要的作用。但由于本身變壓器設計、工藝、制造技術以及運行維護水平問題，尤其近年來，變壓器出口或近距離短路故障時有發生，而且有增長趨勢，嚴重影響了電力系統的安全穩定運行。統計表明，此類短路事故已成為變壓器事故的首要原因。出口短路事故突然發生時，在變壓器繞組內流過的短路電流與漏磁場的相互作用產生了較大的電動力，盡管這種暫態過程持續時間很短，但變壓器還是會受到不同程度的損壞，若對于輕微變形不能及時發現和修復，多次沖擊后累積效應也會導致變壓器的損壞。目前，在變壓器遭受了短路沖擊后迅速診斷電力變壓器是否能繼續運行是運行中急需解決的問題。因此，加強電力變壓器運行維護，采取切實有效措施防止變壓器出口短路，對確保變壓器尤其是整個電網的安全穩定運行具有重要的意義。

 

2014年6月6日，某變電站一條10kV出線1#桿A相避雷器擊穿，造成線路A相直接接地。10kV乙母線PT因A相直接接地，B、C兩相電壓升高，PT發生鐵磁諧振，B相PT，造成10kV乙母線短路。乙變低后備保護復壓過流I段I時限保護啟動（動作邏輯是時限0.3s調分段90開關，當時運行方式是90在斷開位置，10kV甲、乙母線分列運行），乙變低后備限時速度保護啟動（動作邏輯是時限0.3s調分段90開關，當時運行方式是90在斷開位置，10kV甲、乙母線分列運行），本體輕瓦斯發告警信號，本體重瓦斯動作，變壓器兩側開關跳閘。變壓器型號為SFZ11-31500/110，接線組別為YNd11，短路阻抗為10.65%，該產品為2007年產品。

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2 變壓器試驗分析

 

2.1 油中溶解氣體色譜分析

 

電力變壓器油中溶解氣體色譜分析結果如表1所示。重瓦斯動作后，瓦斯氣樣折算到油中的理論值大大高于油樣值，一氧化碳、二氧化碳及總烴明顯超標，這些碳的氧化物的產生可能與變壓器結構中某些含碳材料涉及故障有關，初步判斷變壓器經短路沖擊故障后內部存在熱性故障，可能為涉及固體絕緣熱性故障。除此之外，氫氣、甲烷、乙炔、乙烯明顯超標，三比值法對應編碼102，說明變壓器內部存在高能量電弧放電，并有金屬性放電。

 

2.2 繞組介質損耗與電容量

 

由表2可發現，低對高及地和低、高對地的電容量與出廠值比較有明顯變化，超過了規程規定的5%的警示值。通過分解電容量試驗數據進一步分析變壓器繞組變形情況見圖1.通過分解得到數據如表3所示，根據公式C=εA/d，tgδ增加，ε增加，CH減小，說明d增大，進而可得出高壓繞組向內凹陷[3]。

 

2.3 直流電阻試驗

 

變壓器繞組的直流電阻測試是變壓器試驗中既簡單又重要的試驗項目（如表4所示）。直流電阻測試結果顯示，低壓繞組直流電阻正常；而高壓繞組各分接直流電阻明顯超標。三相直流電阻互差均達到了3.4%~3.77%，超出了2%的狀態檢修試驗規程要求。其中A相繞組直阻值較B、C兩相較小。結合油中溶解氣體色譜分析結果，變壓器內部可能存在高能量的電弧放電，因此懷疑高壓A相可能存在匝間、層間短路等現象。

 

2.4 繞組變形測試

 

分別利用頻率相應法及低電壓短路阻抗法對變壓器進行繞組變形測試，通過測試結果掌握變壓器經過短路沖擊后繞組變形情況。

 

（1）頻率響應法

 

在較高頻率的電壓作用下，變壓器的每個繞組均可視為一個由線性電阻、電感與電容等分布參數構成的無源線性雙口網絡，其內部特性可通過傳遞函數描述。如果繞組發生變形，繞組內部的分布參數必然發生改變，導致其等效網絡傳遞函數的零點和極點發生變化，使網絡的頻率響應特性發生變化。用頻率響應分析法檢測變壓器繞組變形，是通過檢測變壓器各個繞組的幅頻響應特性，并對檢測結果進行縱向或橫向比較，根據幅頻響應特性的差異，判斷變壓器可能發生的繞組變形[2]。

圖1為變壓器低壓繞組頻率響應特征曲線，中頻段（100~600kHz）和高頻段（＞600kHz）均出現了明顯的三相不一致，數據顯示低壓繞組可能發生了明顯變形，且以繞組扭曲、鼓包等局部變形現象為主。圖2為變壓器高壓繞組的頻率響應特性曲線，從圖中可以發現，低頻段（1~100kHz）有明顯的三項不一致，由數據顯示高壓繞組可能存在嚴重變形，且以匝間或餅間短路故障為主，通常預示高壓繞組的電感發生改變。結合高壓繞組的直流電阻不合格，可判斷高壓繞組發生了嚴重變形。

 

（2）低電壓短路阻抗法

 

變壓器安裝完成后，其特征參數電容、電感基本保持不變。當遭受巨大的外力如地震、出口短路等整體繞組或局部繞組會出現不同程度的位移，而引起特征參數的改變[1]。因此，可以通過檢測變壓器的特征參數（主要是短路阻抗），根據特征參數的相對變化和三相不對稱程度作為判斷繞組有無變形的依據。現場用低電壓測試短路電抗（包括短路阻抗和漏電感等參數），以判斷變壓器繞組有無變形已有多年，多次檢出了動穩定狀態劣化的大中型電力變壓器，并經器身檢查得到驗證和處理，避免了變壓器短路損壞事故積累了相當多的經驗，并形成了國家行業標準。

 

對變壓器進行了低電壓短路阻抗和電抗值的測試，實驗數據如表4所示。高對低（額定分接）的低電壓短路阻抗相間最大相對誤差為15.516，遠遠超過2%的規程要求，而且A相短路阻抗值變化最大，與短路阻抗初值相比增長了12.24%，B、C兩相則相對變化較小，由此可判斷變壓器低壓繞組A相存在明顯變形。

 

3 返廠吊罩檢查結果分析

 

通過綜合考慮電氣試驗、油色譜分析及變壓器抗短路能力不足等問題，判斷該變壓器可能涉及固體絕緣熱性故障，存在高能量電弧放電，并有金屬性放電；高壓繞組與低壓繞組存在變形等故障；高壓A相有可能存在匝間、層間短路等現象。具體情況需要返廠吊罩檢查，進一步確定存在問題。