变压器铁芯接地断线时绕组测量数值的探讨

大型电力变压器绕组间及绕组对地(壳)的绝缘电阻、吸收比、极化指数、tgδ和电容量是判断其绝缘水平的基本试验项目。一般是换算到同温度下进行历次试验结果的相互比较(测量时要在绕组温度θ与周围温度一致的状态下进行，测量值Rθ要以温度换算系数Kθ换算到参考温度)，或是同类型变压器试验结果相互间进行比较。在现场试验时，由于铁芯接地断线(包括内部断线或铁芯引出断线等)，使得试验的等值回路发生变化，往往会出现异常的试验结果，严重时会造成误判断。表一为一台120MVA、220kV自耦三相变压器铁芯断线与未断线的试验结果。表1、试验结果(使用G2－8A兆欧表、QS1电桥)

　　由表一可以看出，由于铁芯接地断线，使测量的绝缘电阻增大而吸比减小，tgδ增加，电容量减少。这主要是因为当铁芯接地断线时，铁芯对下夹件电容很小，所以其容抗相对较大，按交流电压下电容分压原理，这一部分将会承受到较高的试验电压；且由于铁芯与下夹件之间仅垫了1～2层硬纸板，厚度一般不超过3～5mm。当电压上升时，这一部分会因电压过高而发生放电，使实测tgδ远大于铁芯正常接地时的情况。而且当试验电压变化时(现场试验条件取3～10kV)tgδ=f(V)关系曲线为一上升曲线。测量绝缘电阻在铁芯接地未断线时，是绕组与铁芯(地)间的等值电路；在铁芯接地断线时，其等值电路变为绕组与铁芯间电阻和铁芯与外壳(地)间电阻串联的等值电路，必将使绝缘电阻明显上升。同时由于绕组对铁芯电容变为绕组与铁芯、铁芯与外壳(地)两个电容的串联，将使这一支路的电容明显减小，吸收比亦相应会发生明显的下降(串入了铁芯与外壳间的小电容)，现场试验时，试验电压一般仅取一个点(即10kV)，此时在铁芯断线处，由于按电容分压原理，铁芯一般将发生悬浮放电，所以tgδ值相对会产生偏大的测量误差。现场选取3、5、7.5、10kV四个电压分别进行不同电压下的tgδ测量，其试验结果如表2。表2、不同电压下tgδ值，即tgδ=f(v)，上层油温48℃，外界温度20℃(使用QS1电桥)

　　由表二可知介质损tgδ随试验电压的变化。由于铁芯断线下的悬浮放电，致使介质损tgδ有偏大的测量误差，7.5kV时tgδ大于10kV时tgδ值，这表明随着悬浮放电的出现，铁芯对外壳间可以随其悬浮电压增大而完全击穿，此时就变为相近于铁芯正常接地的情况。但表2所列10kV时尚未完全击穿，所以仅表现为10kV下tgδ值小于7.5kV时的tgδ值。表三为另一台电力变压器的现场测试结果：表3、绝缘电阻及tgδ的测量结果(t外=20)(使用G2－8A兆欧表、QS1电桥)

　　结论：当电力变压器铁芯接地、接触不良或断线时，将使测试绝缘电阻(吸收比)、介质损、电容量的等值回路发生变化而测试结果出现异常，一般情况下是绝缘电阻增大，吸收比下降，tgδ值增大，而电容量减小。由于铁芯接地断线，测量tgδ时，铁芯处有一悬浮电位，除了引起tgδ增大，也会使tgδ=f(V)有明显的变化，即随试验电压增加，tgδ增加，但到一定电压时，铁芯悬浮电位过高而对外壳绝缘完全击穿时，将出现与铁芯接地正常时相近的试验结果。

参考文献[1]《电气工程师手册》
第十篇《电力变压器》，机械工业出版社。