变压器绝缘电阻
变压器绝缘电阻,吸收比,极化指数之间的关系 2008-10-28 08:28:34| 分类： 工作 | 标签： |字号大中小 订阅 .
60S 绝缘电阻值和15S绝缘电阻之比。
吸收比是反映变压器手否吸潮判断的数据。也是反映变压器局部缺陷的数据
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测量电力变压器的绝缘电阻和吸收比或极化指数，对检查变压器整体的绝缘状况具有较高的灵敏度，能有效地检查出变压器绝缘整体受潮，部件表面受潮或脏污，以及贯穿性的缺陷。当绝缘贯穿于两极之间时，测量其绝缘电阻时才会有明显的变化，既通过测量才能灵敏地查出缺陷；若绝缘只有局部缺陷，而两极间仍保持有良好绝缘时，绝缘电阻降低很少，甚至不发生变化，因此不能查出这种局部缺陷。
测量绝缘电阻时，采用空闲绕组接地的方法，其优点是可以测出被测部分对接地部分和不同电压部分间的绝缘状态，且能避免各绕组中剩余电荷造成的测量误差。
变压器绕组绝缘电阻值及吸收比对判断变压器绕组绝缘是否受潮起到一定作用。当测量温度在10～30℃时，未受潮变压器的吸收比应在1.3～2.0范围内，受潮或绝缘内部有局部缺陷的变压器的吸收比接近于1.0。考虑到变压器的固体绝缘主要为纤维质绝缘，而这些固体绝缘仅为变压器绝缘的一小部分，其主要部分是由绝缘油组成的，绝缘油是没有吸收特性的，故在注入弱极性的变压器油以后，其吸收特性并不显著。
近年来的统计情况发现，大型变压器的绝缘电阻绝对值大时，往往出现吸收比小或不合格的极不合理的现象。反之绝缘电阻绝对值小时，则吸收比可达1.3以上，给判断绝缘状况带来困难。
变压器主绝缘系油－纸结构，如图1所示。在直流电压作用下，有图2等值电路。
图1 变压器主绝缘示意图
1－纸板；2－油隙；3－纸撑条或垫块
图2 变压器绝缘的等值电路
其中RP、CP为绝缘纸的等值电阻和电容量；R0、C0为绝缘油的等值电阻和电容量；R1为纸撑条和垫块的等值电阻。在直流电压作用下，绝缘电阻为R(t)＝R1(RP＋R0)/(R1＋RP＋R0)(1＋Ge-t/T)(1)
吸收系数：
G＝R1(RPCP-R0C0)2/RPR0(R1+RP+R0)(CP+C0)2(2)
吸收时间常数：
T=RpR0(Cp＋C0)/(Rp＋R0)(3)
由式(1)看出，绝缘由阻取决于变压器纸和油的状况，及结构尺寸，并随测试时间增加而增大。因此不是判断绝缘状况的理想指标。实测表明，变压器油的状况，特别是其电阻率影响因素很多，对绕组绝缘电阻的影响很大。
吸收比K为绝缘电阻60s值与15s值之比
K=(1+Ge-15/T)/(1+Ge-60/T)(4)
由式(4)看出，吸收系数G增加，导致吸收比K增大，如图3所示。由式(2)知，吸收系数G主要取决于介质的不均匀程度(RpCp≠R0C0)，即当油和纸两层介质均良好或均很差时，G值较小，其作用均使吸收比下降，给判断绝缘优劣带来复杂性。在固定的G值前提下，某一吸收时间常数T0时，吸收比K取得最大值Km，如图4所示。
图3 吸收比与吸收系数关系
图4 吸收比与吸收时间常数的关系
由式(3)，吸收时间常数T与R0R0/(Rp＋R0)成正比，油和纸两层介质或其中一层介质不良时，T＜T0；当两层介质均好时T＞T0。按图4，在这两种情况下，吸收比均较小，也给绝缘判断带来复杂性。
综上所述，用吸收比K判断绝缘状态有不确切性。特别是对于大型变压器，因吸收时间常数T较大，往往不能取得大的吸收比。由于绝缘结构的不同，使测试的吸收时间常数延长，吸收过程明显变长，稳态时一般可达10min或以上。大量数据表明，10min绝缘电阻均大于1min绝缘电阻值，说明这些变压器的吸收电流确实衰减很慢。因而出现绝缘电阻提高、吸收比小于1.3而绝缘并非受潮的情况。若仍然按传统的吸收比来判断大型变压器的绝缘状况，已不能有效地加以判断。
为更好地发挥绝缘电阻项目的作用，根据目前我国广泛采用晶体管兆欧表测试的情况，在电力变压器绕组的测试中，用"极化指数PI"作为另一种判断绕组绝缘是否受潮的依据。极化指数是指测试读取10min时的绝缘电阻值与读取1min时绝缘电阻值之比。
PI=(1+Ge-60/T)/(1+Ge-600/T)(5)
通常，吸收时间常数T在100～200s左右，1＋Ge-600/T≈1则
PI＝1+Ge-60/T
由式(6)，吸收指数PI随G和T均有单向变化的关系。即绝缘状况良好时，T大，PI亦大。所以用极化指数对判断绝缘状况有较好的确定性。但对于小容量变压器，因吸收时间常数T较小，极化指数PI也较小。考虑到变压器的不同电压等级和容量，《电力设备预防性试验规程》中规定"吸收比(在10～30℃范围)不低于1.3或极化指数不低于1.5"，是指吸收比大于1.3(可能极化指数小于1.5)，或仅极化指数大于1.5(可能吸收比小于1.3)都作为符合标准。所以对吸收比小于1.3，一时又难以下结论的变压器，可以补充测量极化指数作为综合判断的依据。表1摘自美国《变压器维护指南》，可作为根据极化指数判断绝缘状况的参考。
表1
状态 极化指数PI
危险 小于1.0
不良 1.0～1.1
可疑 1.1～1.25
较好 1.25～2.0
良好 大于2.0
绝缘电阻,吸收比,极化指数之间的关系
当说吸收比时，应该说到绝缘电阻极化指数。
绝缘电阻――在绝缘结构的两个电极之间施加的直流电压值与流经该对电极的泄漏电流值之比。R=U/I，常用单位：（MΩ）兆欧
吸收比――在同一次试验中，1min时的绝缘电阻值与15s时的绝缘电阻值之比。用字母K来表示。
极化指数――在同一次试验中，10min时的绝缘电阻值与1min时的绝缘电阻值之比。用字母P来表示。
绝缘电阻测试是电气试验人员最常用的方法；该方法操作简单，易于判断。通常用兆欧表进行测量。根据测得的试品1分钟时的绝缘电阻值的大小以及吸收比，可检出绝缘是否有贯通性的集中缺陷、整体受潮或贯通性受潮。
预防性试验规程对变压器绝缘电阻的要求：
1)绝缘电阻换算至同一温度下，与前一次测试结果相比应无显著变化，一般不低于上次值的70％
2)35kV及以上变压器应测量吸收比，吸收比在常温下不低于1.3；吸收比偏低时可测量极化指数，应不低于1.5
3)绝缘电阻大于10000 MΩ时，吸收比不低于1.1或极化指数不低于1.3
应当指出：只有当绝缘缺陷贯通于两极之间，测得其绝缘电阻时才会有明显的变化。若设备绝缘只是局部缺陷，而两极之间仍保持有部分良好绝缘时。绝缘电阻降低很少，甚至不发生变化。因此不能检出这种局部的缺陷。
绝缘材料的绝缘电阻并不是一个恒定的值，当绝缘材料吸收水份或表面有灰尘或瓷件表面有污垢时，绝缘材料的绝缘电阻就会大大地降低。绝缘电阻之所以会降低是由于吸收水份受脏
后相当于并联了一个相当数值的电阻，使绝缘材料的总电阻下降。绝缘电阻降低后泄漏电流就增大。所以绝缘电阻可以判断内部绝缘材料是否受潮，或外绝缘表面是否有缺陷。对外绝缘而言，如果擦干净后，即可恢复其绝缘性能，说明不了外绝缘的绝缘性能本质。对内绝缘而言，也不能表示其老化程度与损伤情况(这些绝缘性能要由介质损失角及局部放电试验来测定)。所以绝缘电阻，吸收比试验，极化指数是一项在低电压下测定的绝缘性能。它们能反映一部分影响绝缘性能的原因 。
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