高級(jí)電工變、配電所設(shè)備維護(hù)與操作
第一節(jié) 電氣設(shè)備試驗(yàn)
為準(zhǔn)確、及時(shí)判斷電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備能否投入運(yùn)行，預(yù)防設(shè)備損壞，保證系統(tǒng)安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，必須按中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T596—1996《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》（以下簡(jiǎn)稱《試驗(yàn)規(guī)程》）的要求，對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)。
試驗(yàn)的主要目的是檢查設(shè)備的絕緣情況，如設(shè)備絕緣電阻的測(cè)量、泄漏電流的測(cè)量、介質(zhì)損失角正切值（tanδ）的測(cè)量及耐壓試驗(yàn)等。
試驗(yàn)的另外一個(gè)目的是對(duì)電氣設(shè)備的電氣或機(jī)械方面的某些特性進(jìn)行測(cè)試，這種除絕緣試驗(yàn)以外的試驗(yàn)統(tǒng)稱為特性試驗(yàn)。
電氣試驗(yàn)的一般性要求概括的來(lái)說(shuō)有以下幾個(gè)方面∶
1）電力系統(tǒng)的設(shè)備均應(yīng)根據(jù)《試驗(yàn)規(guī)程》的具體要求進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)。
2）試驗(yàn)人員必須加強(qiáng)技術(shù)管理，健全資料檔案，積極開展技術(shù)革新，不斷提高試驗(yàn)技術(shù)水平。
3）試驗(yàn)人員必須堅(jiān)持實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行全面、客觀、歷史地綜合分析，把握設(shè)備性能變化的規(guī)律和趨勢(shì)。
4）額定電壓為 110 kV 以下的電氣設(shè)備均應(yīng)按《試驗(yàn)規(guī)程》之規(guī)定進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。
5）成套設(shè)備除外，其他連接在一起的各種設(shè)備應(yīng)分開后單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)。
6）當(dāng)采用額定電壓較高的電氣設(shè)備以加強(qiáng)絕緣者，應(yīng)按照電氣設(shè)備的額定電壓標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)。
7）當(dāng)采用額定電壓較高的電氣設(shè)備，在已滿足產(chǎn)品通用性的要求時(shí)，應(yīng)按照設(shè)備實(shí)際使用的額定工作電壓進(jìn)行試驗(yàn)。
8）在進(jìn)行與溫、濕度有關(guān)的各種電氣試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)同時(shí)測(cè)量被試設(shè)備及其周圍環(huán)境的溫度和濕度。
以下以電力變壓器的各項(xiàng)試驗(yàn)為例介紹試驗(yàn)方法。
一、絕緣電阻和吸收比的測(cè)試
電力變壓器絕緣電阻和吸收比的測(cè)量，主要指變壓器繞組之間以及繞組對(duì)地之間的絕緣電阻和吸收比的測(cè)量。此項(xiàng)試驗(yàn)屬于非破壞性試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)普遍用絕緣電阻表測(cè)量絕緣電阻，操作安全、簡(jiǎn)便。
測(cè)量變壓器絕緣電阻和吸收比的目的是∶初步判斷變壓器絕緣性能;檢查有無(wú)放電、擊穿痕跡所形成的貫通性局部缺陷;檢查有無(wú)瓷套管開裂、引線碰地、器身內(nèi)有銅線搭橋等現(xiàn)象所造成的半通性或金屬性短路的缺陷。不足之處是，測(cè)量絕緣電阻和吸收比不能發(fā)現(xiàn)未貫通的集中性缺陷，整體老化及游離缺陷。
變壓器繞組的絕緣電阻可與出廠值進(jìn)行比較，相同溫度下，不應(yīng)低于出廠值的 70%。若無(wú)出廠值，可參考表13—1中的值。吸收比在溫度為10～30℃時(shí)，對(duì)3.5 kV及其以下變壓器應(yīng)大于或等于1.3。
試驗(yàn)操作步驟如下∶
1）斷開變壓器電源，拆除一切對(duì)外引線，將其接地并充分放電，放電時(shí)間不得少于2min。放電時(shí)，應(yīng)使用絕緣棒、絕緣手套、絕緣鉗等絕緣工具，禁止用手直接接觸放電導(dǎo)線。
2）用清潔柔軟的布擦拭高低壓套管表面的污垢。
3）測(cè)量高壓繞組對(duì)地絕緣電阻。圖13—1 所示為測(cè)量高壓繞組對(duì)地絕緣電阻的接線圖。
①連接屏蔽圈。為測(cè)量準(zhǔn)確，可在所有的瓷套管絕緣子上套屏蔽圈，并將它們都短接并接到絕緣電阻表的"G"端子上。
②絕緣電阻表試驗(yàn)。將絕緣電阻表水平放置 開路絕緣由陽(yáng)表的"F" 和"I"端子，以120 r/min 的速度搖動(dòng)絕緣電阻表手柄，指針指向"。"刻度為正常;接著將絕緣電阻表的"E"和"L"端子短接，輕輕搖動(dòng)絕緣電阻表手柄、指針迅速指向"0""刻度為正常;否則，該絕緣電阻表不能使用。
③將低壓繞組與外殼一起短接后接地，并接到絕緣電阻表的"E"端。
④將絕緣電阻表平穩(wěn)放在絕緣墊上，操作者也站在絕緣墊上，以120r/min 勻速搖動(dòng)絕緣電阻表，待指針穩(wěn)定后開始讀取讀數(shù)。
⑤讀完數(shù)值，繼續(xù)搖動(dòng)絕緣電阻表，直到將高壓絕緣棒所帶L端與高壓繞組分開后方可停止搖動(dòng)。注意，防止損壞絕緣電阻表。
⑥用高壓絕緣棒另接一根接地線，碰觸高壓繞組，時(shí)間不少于2 min，以使變壓器能夠充分放電。
⑦填寫試驗(yàn)記錄單。
4）高壓繞組對(duì)低壓繞組絕緣電阻的測(cè)量。
①將圖 13—1 中的低壓繞組與外殼的連接線拆開，變壓器外殼仍接地，絕緣電阻表的 E 端仍接低壓繞組的出線端，其他接法不變。
②高壓繞組對(duì)低壓繞組絕緣電阻的測(cè)量過(guò)程與測(cè)量高壓繞組對(duì)地絕緣電阻方法相同。
③測(cè)量完畢需對(duì)高、低壓繞組充分放電。
④填寫試驗(yàn)記錄單。
5）低壓繞組對(duì)地絕緣電阻的測(cè)量
①將圖 13—1中高壓繞組的出線頭接到變壓器的外殼接地螺栓上并可靠接地，再接到絕緣電阻表的"E"端;低壓繞組接到絕緣電阻表的"L"端。
②用上述測(cè)量絕緣電阻的方法測(cè)量低壓繞組對(duì)地絕緣電阻。
③測(cè)量完畢放電。
④）填寫試驗(yàn)記錄單。
⑤拆去短接線和屏蔽圈。
6）吸收比的測(cè)量。用絕緣電阻表按上述方法測(cè)量，分別讀取15s時(shí)的電阻R，s和 60 s 時(shí)的電阻 R。，則 R，/R，即為吸收比。試驗(yàn)完畢將測(cè)得數(shù)據(jù)填入記錄單。
7）分析試驗(yàn)結(jié)果，詳見本章第一節(jié)。試驗(yàn)應(yīng)該注意如下事項(xiàng)∶
①試驗(yàn)連接導(dǎo)線必須絕緣良好，線間不交差，不碰觸金屬外殼。
②絕緣電阻表應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場(chǎng)，水平放置在絕緣墊上。
③每次測(cè)試完畢都必須充分放電，放電時(shí)間不能少于2 min。
④測(cè)試及繞組對(duì)地放電時(shí)，絕緣電阻表的"L"端均要用高壓絕緣棒操作。
⑤測(cè)量時(shí)，應(yīng)記錄變壓器上層油溫和氣溫情況，以便對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析。規(guī)定試驗(yàn)測(cè)定的變壓器繞組連同套管的絕緣電阻不得低于出廠試驗(yàn)值的70%，通常20℃時(shí)10 kV繞組連同套管的絕緣電阻不小于300 MΩ，1kV以下的繞組不小于50 MΩ。當(dāng)測(cè)量溫度與出廠試驗(yàn)時(shí)的溫度不符合時(shí)，應(yīng)按表13—1 取值，或按表13—2進(jìn)行換算。表中K為實(shí)測(cè)溫度減去20℃時(shí)的絕對(duì)值;A 為換算系數(shù)。
查出換算系數(shù)A后，即可用式（13-1）或（13-2）進(jìn)行計(jì)算。
當(dāng)實(shí)測(cè)溫度為20攝氏度以上時(shí)，選用式（13-1）：當(dāng)實(shí)測(cè)溫度為20攝氏度以下時(shí)，選用式（13-2）
二、泄漏電流測(cè)量
泄漏電流測(cè)試是預(yù)防性試驗(yàn)的基本方法之一。測(cè)量繞組連同套管一起的泄漏電流的試驗(yàn)原理與測(cè)量絕緣電阻相似，不同之處在于，前者試驗(yàn)電壓較高，并可任意調(diào)節(jié)，測(cè)量結(jié)果用微安表顯示，試驗(yàn)靈敏度。準(zhǔn)確度都較高。所以，泄漏電流測(cè)試能更加有效地檢查出繞組和套管的絕緣缺陷。讀者注意這兩方面的比較。
電壓為35kv及以上且容量為10000kv.A及以上的電力變壓器，必須進(jìn)行泄漏電流的測(cè)量，其他變壓器不做此規(guī)定。讀取1min時(shí)的泄漏電流值，試驗(yàn)電壓標(biāo)準(zhǔn)見表13-3，泄漏電流允許值見表13-4。
泄漏電流測(cè)試的不足之處在于它不能發(fā)現(xiàn)未貫通的集中性缺陷以及絕緣整體老化、游離缺陷等。
操作步驟如下：
1）按圖13-2所示進(jìn)行接線操作。
2）合閘通電前應(yīng)檢查指示儀表是否已調(diào)零，調(diào)壓器是否已在零位，被試品是否已經(jīng)充分放電。必須由別人仔細(xì)檢查連接線路無(wú)誤。
3）接通電源，將電壓逐漸調(diào)升至規(guī)定試驗(yàn)值，按要求停留一定時(shí)間后再讀取泄漏電流值，并做好記錄。
4）試驗(yàn)過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)微安表指示值太小，則可能是實(shí)際試驗(yàn)電壓未升至規(guī)定值，或接線有誤;若發(fā)現(xiàn)指示針來(lái)回?cái)[動(dòng)，則可能是回路中存在反充電或者是被試品的周期性放電所致;若發(fā)現(xiàn)指針沖擊過(guò)大，則可能是被試品出現(xiàn)閃爍或內(nèi)部放電。
5）試驗(yàn)完畢，將調(diào)壓器退回零位，切斷電源，并將被試品對(duì)地放電。
6）試驗(yàn)結(jié)果分析。
若被試品為電力變壓器繞組，可對(duì)照表 13—4 所規(guī)定的泄漏電流允許值進(jìn)行比較，得出結(jié)論。其他的被試品允許值可參閱相關(guān)的技術(shù)資料。
影響試驗(yàn)結(jié)果的因素主要有以下三方面∶
①溫度影響∶溫度的高低對(duì)泄漏電流測(cè)試影響最大。按規(guī)定必須將實(shí)際溫度下測(cè)量的泄漏電流統(tǒng)一換算到75℃時(shí)的泄漏電流值，B級(jí)絕緣要求的被試品可按下式進(jìn)行換算
通常要求被試品溫度為 30～80℃時(shí)，進(jìn)行泄漏電流的測(cè)試工作。
②表面泄漏電流的影響∶主要指被試品的表面臟污、受潮等因素，可采用加屏蔽環(huán)的方法來(lái)消除這一影響。
③其他影響：如儀表的測(cè)量精度差、高壓導(dǎo)線過(guò)長(zhǎng)或線徑過(guò)小等因素對(duì)泄漏電流的影響等，均需采取相應(yīng)的措施來(lái)消除。
三、交流耐壓試驗(yàn)
交流耐壓試驗(yàn)是對(duì)被試驗(yàn)繞組連同套管一起，事假高于額定電壓一定倍數(shù)的數(shù)的正弦工頻試驗(yàn)電壓，持續(xù)時(shí)間為1min。交流耐壓試驗(yàn)是鑒定變壓器絕緣強(qiáng)度最有效的方法，對(duì)考核變壓器絕緣強(qiáng)度、檢查局部缺陷具有決定性作用。
交流耐壓試驗(yàn)?zāi)苡行У匕l(fā)現(xiàn)繞組絕緣是否臟污、受潮、開裂：或者在運(yùn)輸過(guò)程中震動(dòng)引起的繞組松動(dòng)、移位。
額定電壓變?yōu)?10kv以下，且容量為8000kv.A及以下的變壓器在繞組大修或更換后應(yīng)進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。電流變壓器交流耐壓試驗(yàn)電壓標(biāo)準(zhǔn)見表13-5.
因?yàn)榻涣髂蛪涸囼?yàn)在絕緣試驗(yàn)中屬于破壞性試驗(yàn)（抽驗(yàn)），也是對(duì)絕緣進(jìn)行最后的檢驗(yàn)，所以，該項(xiàng)式樣必須在絕緣電阻、吸收比、泄漏電流、介質(zhì)損耗角正切值等非破壞性試驗(yàn)均合格之后才能進(jìn)行。這點(diǎn)讀者應(yīng)特別注意，被試品無(wú)論是否合格均不得使用。
試驗(yàn)操作步驟如下：
（1）高壓繞組試驗(yàn) 通常變壓器10kv高壓繞組工頻交流耐壓試驗(yàn)電壓選30kv。
1）用干凈的布擦拭被試絕緣子的表面。
2）按圖13-3所示接線，并保證接地良好。
3）空載測(cè)試試驗(yàn)設(shè)備及線路是否正常，調(diào)整保護(hù)間隙的放電電壓為34.5-36kv。
4）將變壓器的低壓出線端頭全部短接，并接地：高壓出線頭也全部短接，并接到試驗(yàn)變壓器的高壓瓷套管端部。
5）將自耦調(diào)壓器調(diào)至零位。
6）合上電源開關(guān)，均勻調(diào)高調(diào)壓器的電壓，升到30kv為止，持續(xù)1min。然后調(diào)低電壓直到零，斷開電源，將被試變壓器對(duì)地放電。
7）將試驗(yàn)結(jié)果填入試驗(yàn)記錄單。
（2）低壓繞組試驗(yàn) 試驗(yàn)電壓為4kv。
1）高壓繞組全部短接后接地，低壓繞組全部短接后接地試驗(yàn)變壓器高壓瓷套管的端部，其他元件接線同上。
2）按上述步驟進(jìn)行試驗(yàn)。并將試驗(yàn)結(jié)果填入記錄單。連同前面的變壓器絕緣電阻和吸收比的測(cè)試結(jié)果、繞組直流電阻測(cè)量結(jié)果、變壓器工頻電壓擊穿試驗(yàn)結(jié)果的三項(xiàng)一起填入表
（3）試驗(yàn)分析
1）絕緣良好的變壓器在交流耐壓試驗(yàn)中不應(yīng)擊穿。
2）若高壓側(cè)電壓表指示明顯下降，表明變壓器的絕緣已被擊穿。
3）若試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)斷續(xù)放電、冒煙、焦臭、閃絡(luò)、燃燒等現(xiàn)象，則表明變壓器絕緣存在缺陷或擊穿。
（4）試驗(yàn)時(shí)注意以下事項(xiàng)∶
1）高壓危險(xiǎn)，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)有專人負(fù)責(zé)安全。
2）升壓必須從零開始，不可沖擊合閘;還應(yīng)避免在試驗(yàn)電壓下直接斷開電源。
3）油浸變壓器注油后，應(yīng)靜置 10 h 以上，才能做交流耐壓試驗(yàn)。
4）由于工頻交流耐壓試驗(yàn)的試驗(yàn)電壓比運(yùn)行電壓高得多，對(duì)電氣設(shè)備的絕緣有一定的破壞性，它既可使有絕緣缺陷的設(shè)備發(fā)生擊穿，也可以使有局部缺陷或隱蔽缺陷的設(shè)備在高壓下進(jìn)一步惡化。因此，交流耐壓試驗(yàn)又稱破壞性試驗(yàn)。這就要求工頻交流耐壓試驗(yàn)必須在其他試驗(yàn)項(xiàng)目合格后方可進(jìn)行。
四、介質(zhì)損耗角正切值 tanδ 的測(cè)量
測(cè)試介質(zhì)損耗角正切值（tanδ）也是預(yù)防性試驗(yàn)的基本方法之一。
所謂介質(zhì)損耗是指在周期性變化的交流電壓作用下，絕緣材料產(chǎn)生的功率損耗。這種損耗的大小正比于無(wú)功電流與總電流的夾角δ的正切 tan8，δ稱為介質(zhì)損失角，tanδ稱為介質(zhì)損耗角正切值。測(cè)試介質(zhì)損耗角正切值一般在測(cè)量絕緣電阻和泄漏電流之后測(cè)試。
測(cè)試變壓器絕緣繞組的介質(zhì)損耗角正切值（tanδ）是判斷變壓器絕緣性能的有效方法。該檢查方法主要用于檢查變壓器是否受潮、絕緣老化、油質(zhì)劣化、絕緣上附著油泥及嚴(yán)重的局部缺陷等。因測(cè)試結(jié)果易受外界電場(chǎng)、空氣濕度等因素的干擾，故必須采取有效的措施來(lái)消除這種干擾所帶來(lái)的誤差。消除外電場(chǎng)干擾的措施主要有減少干擾電源、加屏蔽罩、倒相取平均值以及移動(dòng)試驗(yàn)電源的相位等方法。
注意∶新裝的電力變壓器交接驗(yàn)收時(shí)的介質(zhì)損失角正切值（tanδ）不應(yīng)大于出廠試驗(yàn)值的1.3 倍。高壓繞組的介質(zhì)損耗角正切值（tanδ）標(biāo)準(zhǔn)見表13—7。同一臺(tái)變壓器的中壓和低壓繞組的介質(zhì)損耗角正切值（tanδ）與高壓繞組相同。
試驗(yàn)操作步驟如下∶
1）由于現(xiàn)場(chǎng)裝設(shè)的電氣設(shè)備大多安裝在基礎(chǔ)或地上，故通常采用圖13—4 所示的電橋反接法進(jìn)行介質(zhì)損耗角正切值 tanδ 的測(cè)量。OS1 型交流電橋工作原理示意圖如圖13—5所示。
2）檢查極性轉(zhuǎn)換開關(guān)S1 是否處于斷開位置，tanδ（%）調(diào)節(jié)旋鈕、R3 調(diào)節(jié)旋鈕、檢流計(jì)靈敏度旋鈕等是否處于零位。
3）選擇合適的分流電阻位置。一般根據(jù)被試品電容電流大小進(jìn)行選擇。
4）電橋調(diào)零。
5）合上電源開關(guān)，調(diào)節(jié)調(diào)壓器的電壓逐漸升至規(guī)定試驗(yàn)電壓8～10 kV。
6）反復(fù)調(diào)節(jié) R3、滑線電阻 RP及 tanδ（%）調(diào)節(jié)旋鈕，直到電橋平衡。
7）記錄此時(shí)的分流電阻 R。、電阻 R3、滑線電阻 RP以及tanδ（%）的數(shù)值。
8）將檢流計(jì)靈敏度開關(guān)旋至零位，斷開極性開關(guān)，調(diào)低電壓后斷開關(guān)，調(diào)低電壓后斷開試驗(yàn)電源，最后將變壓器的高壓端接地。
9）測(cè)量結(jié)果處理。
被試品介質(zhì)損失角正切值 tanδ的計(jì)算為∶
試驗(yàn)時(shí)注意以下事項(xiàng)∶
1）QS1型電橋測(cè)量介質(zhì)損耗有三種方法，即正接線法、反接線法和低壓法。兩極對(duì)地絕緣的被試品宜采用正接法，電橋本體處于低電位，操作安全，測(cè)量準(zhǔn)確性高;對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)安裝的一極接地的被試品宜選用反接法;低壓法一般只用來(lái)測(cè)量電容量。
2）反接法測(cè)量時(shí)，電橋外殼必須可靠接地，以確保操作者的人身安全。
3）試驗(yàn)前，應(yīng)斷開試驗(yàn)變壓器高壓引線上的臨時(shí)接地線;試驗(yàn)結(jié)束斷電后，應(yīng)將變壓器的高端接地。
4）影響測(cè)量結(jié)果的因素有以下三個(gè)方面∶
①外部磁場(chǎng)的影響 在運(yùn)行中的高壓電氣設(shè)備附近進(jìn)行介質(zhì)損耗的測(cè)量試驗(yàn)時(shí)，外部電磁場(chǎng)將對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生嚴(yán)重影響，為此可采用被試品遠(yuǎn)離干擾源、對(duì)被試品加屏蔽罩、移動(dòng)試驗(yàn)電源的相位使試驗(yàn)電流和干擾電流的相位重合等方法來(lái)消除或減少這一干擾對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。
②試驗(yàn)電壓的影響 當(dāng)被試品的絕緣內(nèi)部有缺陷時(shí)，其 tanδ 將隨試驗(yàn)電壓的升高而明顯增加。
③溫度的影響 溫度對(duì) tanδ 的影響隨被試品的材料、結(jié)構(gòu)等不同而不同，《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定∶測(cè)量 tanδ時(shí)試品和環(huán)境溫度不得低于+5℃，因此盡可能在 10～30℃的溫度下進(jìn)行 tanδ的測(cè)量。
五、溫度試驗(yàn)
溫度對(duì)絕緣材料的各種性能有很大影響。在高溫下絕緣材料的重要質(zhì)量指標(biāo)一般都變壞，特別是溫度升高到一定程度時(shí)，絕緣材料會(huì)發(fā)生本質(zhì)的變化。各類型絕緣材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，在高溫下的變化是不相同的。絕緣材料能短時(shí)或長(zhǎng)時(shí)處于高溫下，而其重要性能不受損傷的能力稱為耐熱性。按照材料耐受高溫作用的時(shí)間分為短時(shí)耐熱性（簡(jiǎn)稱耐熱性）和長(zhǎng)時(shí)耐熱性（即熱老化壽命）。所以，絕緣材料的耐熱性試驗(yàn)一般分為短時(shí)耐熱性試驗(yàn)與熱老化試驗(yàn)。
1. 耐熱性測(cè)定
耐熱試驗(yàn)要點(diǎn)是讓被試材料的樣品承受一定機(jī)械力的作用，并以一定的速度升高試樣所承受的溫度，以該溫度作為耐熱性指標(biāo)。
2.熱老化試驗(yàn)
一般采用老化恒溫箱進(jìn)行。在老化過(guò)程中，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間間隔把絕緣材料從恒溫箱中取出進(jìn)行性能變化測(cè)定。大多以擊穿電壓降到工作電壓以下作為絕緣壽命告終。
