220kV变压器绝缘电阻偏低的原因及分析

1电力变压器是电力系统最主要的电力设备之一，是传递电能的电器。主变绝缘电阻的测试是变压器交接试验和例行试验的重要项目之一，测量绕组的绝缘电阻、吸收比和极化指数，能有效地检查出变压器绝缘整体受潮，部件表面受潮脏污，以及贯穿性的集中性缺陷，如瓷瓶破裂、引线接壳、器身内有金属接地等缺陷。经验表明，变压器的绝缘在干燥前后，其绝缘电阻的变化倍数比tan δ的大得多，故在变压器在干燥的过程中，可以通过测量绝缘电阻和吸收比来了解设备的绝缘情况。

2影响绝缘电阻的因素及应对措施

利用兆欧表能方便有效地检测出变压器绝缘的贯通性集中缺陷和受潮等分布式缺陷。然而在现场测量中，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。在试验中忽视一些小问题，可能会做出错误的判据，给检修工作带来不必要的麻烦。特别是变压器这类大型设备，在通过绝缘电阻来判断其绝缘状态时，应该同时测量其吸收比和极化指数来作为辅助判据。

2.1外界干扰

对周围有带电运行设备的变压器进行试验时，变压器与带电设备之间的电容耦合使主变带有一定电压等级的感应电压，测量回路中形成干扰电流，干扰电流可能会导致试验数据失真，或显示数据不稳，无法得到准确的绝缘电阻值。在实际试验中，对大型变压器等电容量大的设备进行测试时，虽采用抗干扰能力强的测试设备，使外界干扰对试验数据影响较小，但仍不能忽视。

为了正确测量干扰环境下的绝缘电阻，可采用以下4种方法：

1远离强电磁场进行测量;

2采用高电压级的兆欧表进行测量;

3选用抗干扰能力强的兆欧表;

4利用整流设备，根据外加电压和泄漏电流计算绝缘电阻。

2.2温度变化

电力设备的绝缘电阻随温度的变化而变化。当温度升高时，绝缘介质内部离子运动加剧，其内部水分、杂质、盐分等物质呈扩散趋势，使电导增加，造成绝缘电阻降低。对于大型变压器，要记录环境温度和变压器本体油温，并进行换算，才能保证试验数据的正确性。

当温度增加时，绝缘电阻将按指数规律下降，它们的关系为

当试设备温度低于周围空气的 “露点” 温度时，潮气将在绝缘表面结露，形成水膜，降低了绝缘电阻，增加了表面泄漏。

2.3湿度和电力设备表面脏污

电力设备周围环境湿度的变化及空气污染造成的表面污秽对绝缘电阻的影响很大。当绝缘材料受潮时，其表面吸附一些水分，使表面电导率增加，其体积电阻和表面电阻都显著地减少，介质损耗增大，耐压强度降低。绝缘材料的受潮程度与周围空气的相对湿度及温度有关，相对湿度愈大，温度愈低，材料本身的受潮程度也愈大，绝缘电阻大大地降低。

试验时，若湿度较大，应将被试品表面屏蔽;若设备表面脏污，应用干燥清洁柔软的布将被试品擦拭干净。

2.4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。

2.5剩余电荷

电力设备退行后，可能会遗留一部分残余电荷，致使绝缘电阻偏大或偏小。当残余电荷的极性与与兆欧表的极性相同时，测得的绝缘电阻值比真实值增大，原因在于同性排斥，使兆欧表的输出电荷减少，极性相反时，兆欧表的输出电荷有一部分去中和残余电荷。故测量前后均应将实测绕组与外壳短路充分放电，放电时间应不少于2min。

2.6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。

2.7兆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1 。

图 1 兆欧表与被试品间连线绞接示意图及等值电路

R—导线绝缘电阻串联值 (R = R 1 + R 2 );

R 1、R 2 单根导线绝缘电阻值 (R 1 - R 2 ) 为突出物理概念，这里分绞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 R 2 = Rx 则 R ′ x = 2/3Rx，R ″ x =1/2Rx

若 R 2 →∞，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。

2.8兆欧表最大输出电流

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。

2.9设备本身

变压器绕组连同套管的绝缘电阻包括套管、绕组和有载调压开关的绝缘，其中任一部分都会影响绝缘的测量结果，对于套管，主要是绝缘不良、整体受潮、绝缘油严重劣化、外部绝缘脏污、空气湿度较大等;对于绕组和有载调压开关，主要是整体受潮、层间匝间绝缘件劣化、绝缘油劣化等。

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。

3实例分析

2011年4月，在某200kV变电站1#主变改造后进行出厂试验过程中，出现高压绕组连同套管绝缘电阻偏低的情况，排除测量技术上的因素，绝缘电阻仍偏低，15s、60s、600s时的阻值分别为924MΩ、928MΩ、937MΩ，测试结果不合格。《电力设备交接和预试性试验规程》规定：变压器高压套管绝缘电阻值大于10000 MΩ;绕组绝缘电阻无明显下降，吸收比≥1.3或极化指数≥1.5或绝缘电阻≥10000 MΩ。

变压器高压侧接线复杂，高压侧的接线结构顺序是引出线接线帽→套管内下引线→高压侧绕组→转换开关→分接开关→调压绕组→中性点，可能是由于绕组、套管、铁芯、绝缘油、分接开关等方面的因素影响绝缘电阻阻值。取油样进行试验，结果是油的各项指标都符合标准。由于吊芯工作量大，又需停放很长时间，决定进行分解实验后再进行吊芯检查绕组。分解试验是将分接开关吊出变压器本体，对高压绕组连同套管进行绝缘电阻测试，测试结果：绝缘电阻>10000 MΩ，吸收比为1.4，与历次测试数据相近，有测试结果判断问题可能出在分接开关上。对分接开关进行绝缘电阻测试，测试结果：520MΩ，绝缘电阻偏低。经放油后检查，发现在分接开关底部有杂质，开关芯子附有积碳。由于变压器在运行时，有载调压开关在换挡过程中，触头由于起弧、灭弧的原因，使触头氧化，油劣化。在改造过程中，在分接开关进行处理过程中，冲洗的不够彻底，在死角处仍存有积碳等杂质。对分接开关再次处理后注油，静置再次进行绝缘电阻的测试，测试结果：>10000 MΩ。重新组装后，测量变压器绕组连同套管的绝缘电阻，测试结果：>10000 MΩ，符合相关规程的规定。

4结束语

根据多年的试验经验，影响主变绝缘电阻的主要因素有剩余电荷、湿度、测量时间、环境温度、测量电压、潮湿环境、接线方法等。在试验中，应注意对试验方法结果进行分析判断，测出准确数据，避免不必要的重复和误判断，找出原因所在，较快正确的处理，保证变压器的正常运行。

参考文献

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