朱宝峰
(特变电工股份有限公司新疆变压器厂 新疆昌吉市 831100)
摘 要:本文首先就变压器在制造过程中绝缘电阻偏低的问题进行了分析。然后提出了自己的一些建议和观点,希望对同行工作人员有所帮助。
关键词:变压器；制造；绝缘；电阻；阻值；偏低；成因
随着经济的发展，人们的生活水平也日渐提高，用电量也越来越大，变压器作为主要的供电设备，其作用不可小觑。在变压器的制造过程中，测试是必须的程序。在测试时，有时会出现绝缘电阻偏低的问题。下文将对此问题的原因进行分析和探讨。
一、基本概念的解析
1.1 绝缘电阻
绝缘电阻是指在绝缘体的临界电压下，加于试品上的直流电压与流过试品的泄漏电流（或称电导电流）之比。
1.2 绝缘的吸收比
由于电介质中存在着吸收现象，在实际应用上把加压60秒测量的绝缘电阻值与加压15秒测量的绝缘电阻值的比值，称为吸收比。
1.3 绝缘的极化指数
对于吸收过程较长的大容量设备，如大型变压器、长电缆等等，有时用吸收比值尚不足以反映绝缘介质的电流吸收全过程。为了更好地判断绝缘是否受潮，可采用较长时间的绝缘电阻比值进行衡量，称为绝缘的极化指数。
二、绝缘电阻试验
2.1目的和原理
在绝缘检测方面，绝缘电阻测量是一个有效、方便、快捷的检测手段。绝缘电阻能够直观地反映出绝缘的整体状态。原理是在绝缘上施加直流电压，测量出绝缘的电阻值，它反映了绝缘的伏安特性。绝缘电阻测量是一种非破环性试验，它检测绝缘的分布式缺陷。
2.2对试验结果的判断
绝缘电阻低主要有2个原因，一是吸潮，绝缘电阻是随着空气中湿度的变化而变化，如果将变压器器身进行干燥处理，绝缘电阻提升很快。二是沾污或破损，也表现为绝缘电阻低，但干燥处理后绝缘电阻没有明显变化。测试的结果直接反映了，变压器在制造过程中绝缘电阻偏低的主要问题。下文将对此原因进行详细的分析。
三、造成测试时绝缘电阻偏低的因素
利用兆欧表能方便有效地检测出变压器绝缘的损伤、污染和受潮等缺陷。而在现场测量中，周围电磁场干扰、测量时间、环境温度、测量电压、环境湿度、接线方法、绝缘油性能等都将影响绝缘电阻的测试结果。以前受工艺制约，变压器的绝缘电阻值一般在几百或几千兆欧，各种因素的影响并不明显。现在变压器绝缘材料和制造工艺日益先进，绝缘电阻绝对值越来越高，也就是泄漏电流越来越小，对于极小电流的测量而言，各种因素的影响会更大。
3.1 变压器本身
3.1.1 电场干扰的影响
一般电力变压器所处的空间中都存在较强的电场，随着电压等级越来越高，电场干扰的影响越来越显著，试品周围的带电设备通过电容耦合使得测量时试品中流过干扰电流，带电设备电压越高且离试品越近，干扰信号越强烈，增加了测试结果的不确定度。
同时，一般使用的兆欧表没有防磁装置，外界电磁场通过磁耦合影响兆欧表中的电磁元件。试验证明，目前常用的兆欧表在外界强烈的电磁场干扰条件下测量结果会有较大偏差。在这种条件下应选择抗干扰能力强的兆欧表进行测量。由于泄漏电流较小，应尽量对测试仪器及引线采取屏蔽措施，并使用高电压级的兆欧表，以减少外界电场干扰带来的误差。
3.1.2 残余电荷的影响
一般情况下，变压器绕组很容易通过静电感应及摩擦带电，这些电荷不易泄放，特别是在泄漏电流较小的情况下，残余电荷会影响试品上的带电量，对绝缘电阻的测量结果产生偏差。周围的带电设备、雷电以及线路过电压的影响可能在变压器的绕组上产生感应电荷，给测试带来难度，增加了结果的不确定度。在绝缘电阻测量前，特别是进行反复测量时，应对试品进行充分放电，放电时间应大于充电时间，将试品中的残余电荷放尽，以免影响测量结果。若测量过程中，试品中存在残余电荷，若残余电荷与充电电荷极性相同，泄漏电流偏小，测量结果偏大；反之，若残余电荷与充电电荷极性相反，则泄漏电流偏大，测量结果偏小，其影响具有一定的随机性。因此在每次绝缘电阻测量前都需要对被试品进行充分放电。
3.1.3 环境条件的影响
一般变压器在正常运行状态下，其内部绝缘不易受外部的影响，但是进行绝缘电阻测试时环境湿度可能存在很大差异（30%~90%），套管的表面污秽度也会发生变化。特别是在湿度较大的情况下，变压器套管（特别是低压套管）的表面污秽会使得绝缘电阻降低很多。图1给出某电力变压器缘电阻试验数据，可以看出，雨后测得绝缘电阻数值明显下降。对数据进行最小二乘法拟合，可以看出雨后试验数据使相关系数β由0.9931降低到0.9423，与指数函数的相关程度变差，试验数据不宜进行温度换算。
对某20kV变压器在环境湿度90%及天气晴好后复试，其低压1绕组对其余绕组及地的绝缘电阻由4.4GΩ增加至5.3GΩ，低压2绕组对其余绕组及地的绝缘电阻由1.1GΩ增加至3.3GΩ。外部环境湿度及变压器套管（特别是低压套管）外绝缘污秽程度，都对绝缘电阻值的影响很大。
3.2 测量技术方面
3.2.1 测试时间
对于大容量的电力设备，应测量其吸收比和极化指数，来辅助判断其绝缘情况。当大容量的设备绝缘受潮时，泄漏电流分量会增加，设备输出电流随时间变化就比较小，这时泄漏电流和加压时间没有关系，吸收比很接近1，致使时间的误差直接影响到测试结果。绝缘电阻随加压时间的延长而变大，可能使试验结论截然不同。
3.2.2 测量顺序
变压器的绝缘电阻需多次反复的测量，测试过程中使测量绕组、绕组间的分布电容均被充电，当按不同的顺序测量各绕组绝缘电阻时，绕组间电容发生重新充电，对测量结果有影响，导致附加误差产生。为消除此影响，要求测量必须有一定的顺序，且一经确定，每次试验均应按此顺序进行。这样，便于对测量结果进行比较。
3.2.3 兆欧表与被试品的连线绞接或接地
若兆欧表与被试品的连线绞接或接地，测出的绝缘电阻是兆欧表接线端与接地端两根引线间的绝缘电阻。示意见图2。
R—导线绝缘电阻串联值(R=R1+R2); 接和绞接又接地的情况。
由图1(b)可知，若连线绞接，测量值R＇x应为R′x=Rx?R/(Rx+R)，由图1(c)可知，若连线绞接后双接地，则R″x=Rx?R2/(Rx+R)。
若R2=Rx则R′x=2/3Rx，R″x=1/2Rx，若R2→∞，则R′x≈Rx，R″x=R2=1/2R即连线本身绝缘电阻越高越好。若Rx→∞，则R′x≈R，R″x≈Rx即连线本身绝缘电阻越低绞接后测量误差越大。绞接后又接地的测量值仅是R′x的一半。
采用专用屏蔽型测试线，测试时，可防止兆欧表与被试品的连线绞接或接地。为保证测量的准确性，兆欧表的两根测试线要尽量避免绞接和接地，另外，应采用绝缘电阻高的导线作为兆欧表的测试线。
3.2.4兆欧表最大输出电流
兆欧表最大输出电流值对吸收比和极化指数测量有一定的影响。对于大容量的电力设备应选用大容量的兆欧表测量，以保证其测量精度。
一般情况下，绝缘电阻偏低和吸收比、极化指数不合格可以考虑是：测量绝缘不良、整体受潮、绝缘油严重劣化、外部绝缘部分脏污、空气湿度较大等；绝缘电阻偏高和吸收比、极化指数不合格可以考虑是测量线断线、绝缘老化等。
四、油介质异常的分析
变压器油介损增高，一般认为有以下几方面原园绝缘油质量问题（如某些劣质再生油）；在变压器生产、安装过程中受到污染；运行中油发生较严重老化。根据油中出现极性物质的种类，又可分为以下几类。
4.1 溶胶杂质的影响
变压器在生产或安装过程中油品或固体绝缘材料中存在着胶体等杂质。胶体粒子直径很小，在油中扩散慢，变压器注油后，胶粒受重力作用会缓慢沉降，在油中形成胶粒浓度梯度由上到下逐渐增大的特点。胶体是一种表面吸附了离子而带电的粒子，在电场作用下胶粒会产生“电泳”现象而使介损增高。
4.2 微生物污染的影响
微生物污染主要是在安装和大修中细菌类生物浸八所造成。由于微生物都含有丰富的蛋白质，其本身具有胶体性质而带有电荷，使油介损增大。但根据有关试验研究表明，在较洁净的油中，微生物难以大量生长繁殖，只有在含有杂质、水分较多的油中，且温度适宜时(50℃-70℃)才容易生长繁殖。
4.3 水分的影响
变压器制造过程中绝缘材料干燥处理不彻底，或在运输、安装及运行过程中保护措施不当使油或固体绝缘材料受潮，这都将导致油中水分含量超标。水是一种极性物质，当油中含水量较大时，其对介损的影响急剧增加。
4.4 金属离子的影响。变压器内部或油冷却系统中，金属构件的磨损或腐蚀（如裸露的铜引线腐蚀、油泵轴或叶轮磨损）、绕组导线严重过热或烧损等都会使金属离子溶八到油中，油中金属离子浓度增高，将导致油介损的升高。
4.5 油中老化产物的影响
变压器在运行中，受电场、温度和氧气等因素影响，油会逐渐老化，其老化产物多为极性物质，油中老化产物增多会使油介损上升。
结语
综上所述，造成变压器绝缘电阻偏低的主要原因有两个，一是，吸潮；二是：油污。所以，在制造的过程中要采用真空压力浸漆，提高其抗潮能力。在制造过程中应保持厂内清洁，保证绝缘油的质量，从而避免绝缘电阻偏低的情况。
参考文献
[1]董万光.110kv变压器绝缘电阻偏低的原因分析[J].科技创新与应用.2013(30).
论文作者:朱宝峰
论文发表刊物:《电力设备》2016年1期供稿
论文发表时间:2016/4/15
标签：电阻论文; 测量论文; 变压器论文; 绕组论文; 电荷论文; 电流论文; 测试论文; 《电力设备》2016年1期供稿论文;