變壓器鐵芯接地斷線時繞組測量數值的探討

大型電力變壓器繞組間及繞組對地(殼)的絕緣電阻、吸收比、極化指數、tgδ和電容量是判斷其絕緣水平的基本試驗項目。一般是換算到同溫度下進行歷次試驗結果的相互比較(測量時要在繞組溫度θ與周圍溫度一致的狀態下進行，測量值Rθ要以溫度換算系數Kθ換算到參考溫度)，或是同類型變壓器試驗結果相互間進行比較。在現場試驗時，由于鐵芯接地斷線(包括內部斷線或鐵芯引出斷線等)，使得試驗的等值回路發生變化，往往會出現異常的試驗結果，嚴重時會造成誤判斷。表一為一臺120MVA、220kV自耦三相變壓器鐵芯斷線與未斷線的試驗結果。表1、試驗結果(使用G2－8A兆歐表、QS1電橋)

　　由表一可以看出，由于鐵芯接地斷線，使測量的絕緣電阻增大而吸比減小，tgδ增加，電容量減少。這主要是因為當鐵芯接地斷線時，鐵芯對下夾件電容很小，所以其容抗相對較大，按交流電壓下電容分壓原理，這一部分將會承受到較高的試驗電壓；且由于鐵芯與下夾件之間僅墊了1～2層硬紙板，厚度一般不超過3～5mm。當電壓上升時，這一部分會因電壓過高而發生放電，使實測tgδ遠大于鐵芯正常接地時的情況。而且當試驗電壓變化時(現場試驗條件取3～10kV)tgδ=f(V)關系曲線為一上升曲線。測量絕緣電阻在鐵芯接地未斷線時，是繞組與鐵芯(地)間的等值電路；在鐵芯接地斷線時，其等值電路變為繞組與鐵芯間電阻和鐵芯與外殼(地)間電阻串聯的等值電路，必將使絕緣電阻明顯上升。同時由于繞組對鐵芯電容變為繞組與鐵芯、鐵芯與外殼(地)兩個電容的串聯，將使這一支路的電容明顯減小，吸收比亦相應會發生明顯的下降(串入了鐵芯與外殼間的小電容)，現場試驗時，試驗電壓一般僅取一個點(即10kV)，此時在鐵芯斷線處，由于按電容分壓原理，鐵芯一般將發生懸浮放電，所以tgδ值相對會產生偏大的測量誤差。現場選取3、5、7.5、10kV四個電壓分別進行不同電壓下的tgδ測量，其試驗結果如表2。表2、不同電壓下tgδ值，即tgδ=f(v)，上層油溫48℃，外界溫度20℃(使用QS1電橋)

　　由表二可知介質損tgδ隨試驗電壓的變化。由于鐵芯斷線下的懸浮放電，致使介質損tgδ有偏大的測量誤差，7.5kV時tgδ大于10kV時tgδ值，這表明隨著懸浮放電的出現，鐵芯對外殼間可以隨其懸浮電壓增大而完全擊穿，此時就變為相近于鐵芯正常接地的情況。但表2所列10kV時尚未完全擊穿，所以僅表現為10kV下tgδ值小于7.5kV時的tgδ值。表三為另一臺電力變壓器的現場測試結果：表3、絕緣電阻及tgδ的測量結果(t外=20)(使用G2－8A兆歐表、QS1電橋)

　　結論：當電力變壓器鐵芯接地、接觸不良或斷線時，將使測試絕緣電阻(吸收比)、介質損、電容量的等值回路發生變化而測試結果出現異常，一般情況下是絕緣電阻增大，吸收比下降，tgδ值增大，而電容量減小。由于鐵芯接地斷線，測量tgδ時，鐵芯處有一懸浮電位，除了引起tgδ增大，也會使tgδ=f(V)有明顯的變化，即隨試驗電壓增加，tgδ增加，但到一定電壓時，鐵芯懸浮電位過高而對外殼絕緣完全擊穿時，將出現與鐵芯接地正常時相近的試驗結果。

參考文獻[1]《電氣工程師手冊》
第十篇《電力變壓器》，機械工業出版社。