变压器绝缘介质损耗检测
变压器油介质损耗因数的测量方法及其影响因素
变压器油介质损耗因数的测量方法及其影响因素摘要:变压器油在生产、运输及灌装过程中，多种因素会造成变压器油的介质损耗因数不合格，影响变压器油的生产及销售。
本文对变压器油介质损耗因数的影响因素进行分析，在实验的基础上提出变压器油介质损耗因数不合格时的处理方法，对变压器油生产运输及变压器的组装意义重大。
关键词:变压器油;介质损耗因数;方案在理想状态下，变压器的介质在交变电场作用下不会引起电能的损失，电压和电流的相位差是90°。
而实际介质(变压器油等)在交变电场下因介质中某些分子的扭动和位移引起电能的损失，损失的电能转变为热能而使油温升高。
这样导致电流和电压的相位差并不正好是90°，而不是90°小一个δ角，这个δ角的正切值就成为介质损耗因素，其数值表明在交变电场作用下在介质中电能损失的大小，一般要求变压器油的介质损耗因数不大于0.005。
作为变压器绝缘系统中的液体绝缘材料，变压器油的介质损耗因数直接影响变压器的绝缘电阻，所以研究变压器油介质损耗因数的影响因素及提出合理的解决方案，对变压器油生产运输及变压器的组装意义重大。
1实验部分1．1仪器及油品介质损耗因数测定仪采用瑞士哈佛莱公司介损测定仪，采用GB/T 5654方法进行测定。
采用两种市售变压器油进行实验。
1．2变压器油介质损耗因数影响因素变压器油的介质损耗因数主要是反映油中泄漏电流引起的功率损失。
当变压器油受到交流电压作用时，将引起部分电流的损失，并转变为热能，造成油温升高。
因这部分损失是由于电流通过介质所引起的，故称为介质损耗。
介质损耗因数的大小对判断变压器油的劣化与污染程度是很敏感的。
对未运行的变压器油而言，介质损耗因数只能反映出油中是否含有污染物质和极性杂质，一般来讲，未运行变压器油的极性杂质含量少，其介质损耗因数也很小。
但当油氧化或过热而引起劣化，或混入其他杂质时，随着油中极性杂质或充电的胶体物质含量增加，介质损耗因数也会随之增加。
介质损耗,介损
图16、绝缘介质tanδ的电压特性
2、温度特性
GB/T6451-2008《油浸式电力变压器技术参数和要求》中要求：容量 在8000KVA及以上变压器应提供tanδ值，测试通常在10~40 ℃下进行， 不同温度下的tanδ 值一般可按下式换算：
tan δ 2 = tan δ 1 *1.3
(T2 − T1 )
一旦变压器状态确定，无 论在串联模型还是并联模型中 变压器的等效电阻和电容也就 确定了，从而被试组合的tanδ 也就确定了，为一定值。所以 认为tanδ是绝缘材料在某一状 态下固有的，可以用作判断产 品绝缘状态是否良好的依据， 是绝缘介质的基本特性之一。
P =U IR Q =U IC
• •
•
P IR tan δ = = • Q IC U 1 Z R ZC jωCP 1 tan δ = = = = U ZR RP jω RP CP ZC tan δ = 1 ω RP CP
I U
C1 IC1 C R
被试绕组的等效电路
R1 ICR
IR1
图1
P tan δ = Q
图1可以转化成两种模型，一种是串联模型(图3)所示，另一种是并 联模型(图4)所示:
P =UR I Q =UC I
• • •
P UR tan δ = = • Q U C RS Z tan δ = R = = jω RS CS 1 ZC jωCS tan δ = ω RS CS
表1、变压器介损的测量部位
序列号 1 2 3 4 5 6 其他特别指示部分 高压、低压 外壳 双线圈变压器 被测线圈 低压 高压 接地部分 高压、外壳 低压、外壳 被测线圈 低压 中压 高压 高压、中压 高压、中压、低压 其他特别指示部分 三线圈变压器 接地部分 高压、中压、外壳 高压、低压、外壳 中压、低压、外壳 低压、外壳 外壳
变压器介质损耗讲义
精心整理变压器绕组连同套管介质损耗试验一、介质损耗的定义及意义电介质就是绝缘材料。
当研究绝缘物质在电场作用下所发生的物理现象时，把绝缘物质称为电介质；而从材料的使用观点出发，在工程上把绝缘物质称为绝设备之间进行比较。
当对一绝缘介质施加交流电压时，介质上将流过电容电流I1、吸收电流I2和电导电流I3，如图所示。
其中反映吸收过程的吸收电流，又可分解为有功分量和无功分量两部分。
电容电流和反映吸收过程的无功分量是不消耗能量的，只有电导电流和吸收电流中的有功分量才消耗能量。
为了讨论问题方便，可进一步将等值电路简化为由纯电容和纯电阻组成的并联和串联电路。
我们就采用它的并联电路来分析。
当绝缘物上加交流电压时，可以把介质看成为一个电阻和电容并联组成的等值电路，如图21（a ）所示。
根据等值电路可以作出电流和电压的相量图，如图 产生，夹角大时，就越大，故称变压器整体是否受潮、绝缘油及纸是否劣化等严重的局部缺陷，以及绕组上是否附着油泥等杂质。
三、变压器介质损耗的测量方法常用的方法有QS1西林电桥测量法、数字式介质损耗测试仪等。
1. QS1西林电桥法R I R I西林电桥的两个高压桥臂，分别由试品ZN及无损耗的标准电容器CN组成；两个低压桥臂，分别由无感电阻R3及无感电阻R4与电容C4并联组成，如图2所示。
图中Cx，Rx为被测试样的等效并联电容与电阻，R3、R4表示电阻比例臂，CN为平衡试样电容Cx的标准，C4为平衡损耗角正切的可变电容。
图3 西林电桥测量原理图统通过标准侧R4和被试侧R3分别将流过标准电容器和被试品的电流信号进行高速同步采样，经模数（A/D）转换装置测量得到两组信号波形数据，再经计算处理中心分析，分别得出标准侧和被试侧正弦信号的幅值、相位关系，从而计算出被试品的电容量及介损值。
智能型电桥的测量回路还是一个桥体，如下图所示。
图4 智能型电桥原理图R3、R4两端的电压经过A/D采样送到计算机，求得:试品阻抗：进一步计算可得：介损值可通过测量Ux与Un之间的相位计算得出tgδ值。
变压器检验作业指导书
变压器检验作业指导书一、引言变压器是电力系统中重要的电气设备之一，用于将电能从一个电路传输到另一个电路，起到改变电压、电流和功率的作用。
为了确保变压器的正常运行和安全使用，需要进行定期的检验工作。
本作业指导书旨在提供变压器检验的详细步骤和要求，以确保检验工作的准确性和可靠性。
二、检验前准备1. 检查变压器的运行记录和维护记录，了解变压器的使用情况和维护情况。
2. 检查变压器周围的环境，确保检验工作的安全进行。
3. 准备检验所需的设备和工具，包括检验仪器、测量工具、绝缘材料等。
三、外观检查1. 检查变压器外壳和绝缘罩的完整性，是否有损坏或漏油现象。
2. 检查变压器接线端子的紧固情况，是否有松动或腐蚀现象。
3. 检查变压器的冷却系统，包括冷却器、冷却风机等，确保其正常运行。
四、绝缘电阻测量1. 使用绝缘电阻测试仪对变压器的绝缘电阻进行测量。
2. 测量前，确保变压器处于断开电源状态，并进行接地处理。
3. 测量绝缘电阻时，应按照变压器的额定电压和绝缘等级要求进行。
五、变比测量1. 使用变比测试仪对变压器的变比进行测量。
2. 测量前，确保变压器处于断开电源状态，并进行接地处理。
3. 测量变比时，应按照变压器的额定电压和变比要求进行。
六、负载损耗测量1. 使用负载损耗测试仪对变压器的负载损耗进行测量。
2. 测量前，确保变压器处于断开电源状态，并进行接地处理。
3. 测量负载损耗时，应按照变压器的额定电压和负载损耗要求进行。
七、局部放电检测1. 使用局部放电检测仪对变压器的局部放电情况进行检测。
2. 检测前，确保变压器处于断开电源状态，并进行接地处理。
3. 检测局部放电时，应按照变压器的额定电压和局部放电要求进行。
八、绝缘油检测1. 采集变压器绝缘油样品，并送至实验室进行绝缘油检测。
2. 检测项目包括绝缘油的介质损耗、介质电阻、水分含量等。
3. 根据检测结果，评估变压器绝缘油的质量和绝缘性能。
九、检验报告编写1. 根据检验结果，编写详细的检验报告。
变压器绕组连同套管的介质损耗因数测量
变压器绕组连同套管的介质损耗因数测量一、工作目的发现变压器绕组绝缘整体受潮程度。
二、工作对象SL7-1000/35型电力变压器变压器一次绕组连同套管三、知识准备见第一篇第四章、第二篇第七章第三节四、工作器材准备序号名称数量1 介质损耗测试仪1套2 试验警示围栏4组3 标示牌2个4 安全带2个5 绝缘绳2根6 低压验电笔1支7 拆线工具2套8 湿温度计1支9 计算器1个10 放电棒1支11 接地线2根12 短路铜导线2根13 高压引线1根14 低压引线1根五、工作危险点分析(1)实验前后充分放电；(2)介质损耗测试仪一定要接地；(3)禁止湿手触摸开关或带电设备；(4)注意与其他相邻带电间隔的协调。
六、工作接线图图1介质损耗因数测试试验接线示意图七、工作步骤1. 试验前准备工作。
1)布置安全措施；2)对变压器一、二次绕组充分放电；3)试验前应将变压器套管外绝缘清扫干净；4)测量并记录顶层油温及环境温度和湿度。
2．试验接线。
1)将介质损耗测试仪接地端接地。
2)二次绕组短路接地、非测量绕组套管末屏接地；3)高压绕组短路接高压芯线；4)两人接取电源线，并用万用表测量电压是否正常，测试电源盘继电器是否正常工作；5)复查接线；6)接通电源。
3．试验测试过程，参数设定。
1)打开介质损耗测试仪，在菜单中选取反接法；2)对于额定电压10KV及以上的变压器为10KV，对于额定电压10KV及以上的变压器，试验电压不超过绕组的额定电压；3)打开高压允许开关，进行升压，4)测试介质损耗，5)填写试验报告。
4．测量结束的整理工作。
1)关闭高压允许开关，抄录数据；2)关闭介质损耗测试仪，切断试验电源；3)用放电棒对变压器一次绕组充分放电；4)收线，整理现场。
八、工作标准1）当变压器电压等级为35kV 及以上且容量在8000kV A及以上时，应测量介质损耗角正切值tanδ ；2 ）被测绕组的tanδ 值不应大于产品出厂试验值的130%；3 ）当测量时的温度与产品出厂试验温度不符合时，可按下表换算到同一温度时的数值进行比较。
变压器介质损耗测试仪使用说明书
一、变压器介质损耗测试仪概说变压器介质损耗测试仪是一种先进的测量介质损耗（tgδ）和电容容量（Cx）的仪器，用于工频高压下，测量各种绝缘材料、绝缘套管、电力电缆、电容器、互感器、变压器等高压设备的介质损耗（tgδ）和电容容量（Cx ）。
它淘汰了ＱＳＩ高压电桥，具有操作简单、中文显示、打印，使用方便、无需换算、自带高压，抗干扰能力强等优点。
JSY—03体积小、重量轻，是我厂的第三代智能化介质损耗测试仪。
二、变压器介质损耗测试仪技术指标１．环境温度：０～４0℃（液晶屏应避免长时日照）２．相对湿度：３0％～７0％３．供电电源：电压：２２０Ｖ±１0％，频率：５0±１Ｈz5．输出功率：1ＫVA6．显示分辨率：４位7．测量范围：介质损耗（tgδ）：０-50％电容容量（Cx）和加载电压：２.5ＫＶ档：≤３00nＦ（３00000ｐＦ）３ＫＶ档：≤２00nＦ（２00000ｐＦ）５ＫＶ档：≤７6nＦ（７6000ｐＦ）７.５ＫＶ档：≤３4nＦ（３4000ｐＦ）１０ＫＶ档：≤２0nＦ（２0000ｐＦ）8．基本测量误差：介质损耗（tgδ）：１％±０.０7％（加载电流２０μＡ～５00ｍＡ）正接介质损耗（tgδ）：２％±０.０9％（加载电流５μＡ～２0μＡ）反接电容容量（Cx）：１.５％±１.５pＦ三、变压器介质损耗测试仪结构仪器为升压与测量一体化结构，输出电压２.5KＶ～１０ＫＶ五档可调，以适应各种需要，在测量时无需任何外部设备。
接线与ＱＳＩ电桥相似，但比其方便。
图一为仪器操作面板图，图二为仪器接线端面图。
⑴显示窗————————液晶显示屏。
⑵试验电压选择开关———当开关置于“关”时，仪器无高压输出。
⑶操作键盘———————选择测量方式、起动、停止、打印等操作。
⑷电源插座———————保险丝用５Ａ。
⑸电源开关———————电源通断。
⑹起动灯————————指示高压输出。
⑺打印机————————打印测试结果。
变压器套管介质损耗因数tanδ试验误差分析与控制
一、对变压器套管进行介质损耗因数tanδ测量的意义在电压的作用下，电介质会产生一定的能量损耗，我们把这部分损耗称为介质损耗或者介质损失，通过测量介质损耗因数可以发现设备一系列绝缘缺陷，如绝缘整体受潮、老化、绝缘气隙放电等。
通常用tanδ来表示介质损耗的大小，当介质损耗tanδ值越大，则对应的有效功率因数降低，能够直观的反映出设备绝缘效果的优劣性，对于同一台设备，绝缘良好，则介质损耗就小，绝缘受潮或者老化，介质损耗就大，通过对介质损耗的测量，从而对设备的绝缘性能进行判断，对设备的安全运行具有重要的意义。
二、套管调试误差事例完成了220kV高压备用变压器安装工作后，对变压器套管进行相应的电气试验，在进行HV-LV1、HV-LV2、LV1-LV2的介质损耗因数tanδ试验过程中，实测的tanδ值分别为0.00339、0.00348、0.00339(现场试验时油温1℃)，出厂试验值分别为0.00312、0.00318、0.00252(出厂试验时油温13.7℃)，统一换算到油温20℃时的tanδ值为：0.00576、0.00592、0.00576（现场值换算）；0.00368、0.00375、0.00297（出厂值换算），发现三组数值均超出出厂试验值的130%，不满足《电气设备交接试验标准》GB50150-2016中套管连同绕组的tanδ值不应大于出厂试验值的130%的要求。
三、原因分析及控制措施通过事例可以看出，现场试验时的油温为1℃，与出厂试验时的13.7℃油温相差较大，为尽量保证试验的准确性，查找问题的所在，决定在环境温度较高的时候对套管进行重新清理及电加热后，由施工单位与设备厂家自带出厂试验时的仪器分别再进行一次试验发现，两家单位对HV-LV1、HV-LV2、LV1-LV2的测试数据偏差不大，但与出厂试验值存在较大变化，其中LV1-LV2的tanδ值呈偏大趋势；HV-LV1、HV-LV2的tanδ值呈偏小趋势，针对此种情况进行分析发现：现场对HV-LV1、HV-LV2、LV1-LV2的测试采用正接线法，而出厂试验采用是反接线法（出厂试验规程要求为正接线法），属于出厂试验方法错误的原因，设计通过采用正接法对其出厂值进行换算得到的数据换算及对比发现，此次试验数据满足《电气设备交接试验标准》GB50150-2006中套管连同绕组的tanδ值不应大于出厂试验值的130%的要求，经设计确认此套管性能满足投运要求，最终决定tanδ值以厂家现场实测的值为判断依据。
变压器试验之绕组介质损耗试验
变压器试验之绕组介质损耗试验变压器之绕组介质损耗试验绕组介质损耗试验试验目的测试变压器绕组连同套管的介质损耗角正切值的目的主要是检查变压器整体是否受潮、绝缘油及纸是否劣化、绕组上是否附着油泥及存在严重局部缺陷等。
它是判断变压器绝缘状态的一种较有效的手段，近年来随着变压器绕组变形测试的开展，测量变压器绕组的及电容量可以作为绕组变形判断的辅助手段之一。
试验仪器选择全自动抗干扰介质损耗测试仪。
试验试验步骤及接线图（1）变压器绕组连同套管tgδ和电容量的测量1) 首先将介损测试仪接地。
2) 将高压侧A、B、C三绕组短接起来。
3) 将其他非被试绕组三相及中性点短接起来，并接地(2#)。
4) 将红色高压线一端芯线插入测试仪“高压输出”插座上，注意要将红色高压线的外端接地屏蔽线接地。
5) 红色高压线另一端接高压绕组的短接线(1#)。
6) 连接好电源输入线。
7) 检查试验接线正确，操作人员征得试验负责人许可后方可加压试验。
8) 打开电源，仪器进入自检。
9) 自检完毕后选择反接线测量方式。
10) 预置试验电压为10ＫＶ。
11) 接通高压允许开关。
12) 按下启动键开始测量。
注意：加压过程中试验负责人履行监护制度。
13) 测试完成后自动降压到零测量结束。
14) 关闭高压允许开关后，记录所测量电容器及介损值。
15) 打印完实验数据后，关闭总电源。
16) 用专用放电棒将被试绕组接地并充分放电，变更试验接线，同理的方法测量变压器低压绕组连同套管tgδ值和电容量。
17) 首先断开仪器总电源。
18) 在高压端短接线上挂接地线。
19) 拆除高压测试线。
20) 拆除高压套管短接线。
21) 拆除其他非被试绕组的接地线及短接线。
22) 最后拆除仪器其它试验线及地线。
23) 试验完毕后，填写试验表格。
（2）变压器电容型套管tgδ和电容量的测量1) 首先将介损测试仪接地。
2) 将高压侧A、B、C三绕组短接起来。
3) 将非测试的其他绕组中压侧三相及中性点短接起来，并接地。
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绝缘介质损耗检测
绝缘介质在交流电压作用下，会在绝缘介质内部产生损耗，这些损耗包括绝缘介质极化产生的损耗、绝缘介质沿面放电产生的损耗和绝缘介质内部放电产生的损耗等。
绝缘介质内部产生损耗，造成施加在绝缘介质上的交流电压和电流之间的功率因数角不再是90°。
功率因数角的余角称为介质损失角，并用tgδ来表示绝缘系统电容的介质损耗特性。
用tgδ来表示相对的介质损耗因数的大小，它与绝缘介质几何尺寸无关，便于比较和判断不同结构变压器的绝缘性能。
1、变压器tgδ绝缘测试的特性
1）变压器绝缘良好时，外施电压与tgδ之间的关系近似一水平直线，且施加电压上升和下降时测得的tgδ值是基本重合的。
当施加电压达到某一极限值时，tgδ曲线开始向上弯曲。
2）如果绝缘介质工艺处理得不好或绝缘介质中残留气泡等，则绝缘介质的tgδ比良好绝缘时要大。
同时，由于工艺处理不好的绝缘介质在很低电压下就可能发生局部放电，所以，tgδ曲线便会较早地向上弯曲，且电压上升和下降时测得的tgδ值是不相重合的。
3）当绝缘老化时，绝缘介质在低电压下的tgδ也有可能比良好绝缘时要小，但tgδ开始增长的电压较低，即tgδ曲线在较低电压下即向上弯曲。
4）绝缘比较容吸潮，一旦吸潮，tgδ就会随着电压的上升迅速增大，且电压上升和下降时测得tgδ值不相重合。
5）当绝缘存在离子性缺陷时，tgδ曲线随电压升高曲线向下弯曲，即tgδ随电压升高反而变小。
2、变压器油tgδ增大的原因及绝缘受潮的判断
1）油中浸入溶胶杂质。
变压器在出厂前残油或固体绝缘材料中存在着溶胶杂质；在安装过程中也可能再次浸入溶胶杂质；在运行中还可能产生溶胶杂质。
油的介质损耗因数正比于电导系数，油中存在溶胶粒子后，由电泳现象（带电的溶胶粒子在外电场作用下有定向移动的现象，叫做电泳现象）引起电导系数，可能超过介质正常电导的几倍或几十倍，因此，tgδ值增大。
胶粒的沉降，使胶溶粒子在各层面上的浓度不同，越接近容器底层浓度越大。
这就是变压器上层介质损耗因数小，下层介质损耗因数大的原因。
2）油的粘度偏低使电泳电导增加而使介质损耗因数增大。
有些油的粘度、比重、闪点等都在合格范围内，但总的来说是偏低点。
在同一污染情况下，粘度、比重、闪点都偏低的油更容易受到污染，这是因为粘度低的油很容易将固体材料中的尘埃迁移出来。
使油单位体积中的溶胶粒子含量增高的原因所致。
3）热油循环使油的带电趋势增加而引起介质损耗因数增大。
变压器现场安装后，要进行热油循环干燥。
出厂的新油，其带电的趋势很小，但经过热油循环之后的油，油的带电趋势就会不同程度地增加。
而油的带电趋势与其介质损耗因数有密切关系。
油的带电趋势增加，会引起油的介质损耗因数增大。
这就是有时候热油循环为什么时间越久介质损耗因数越大的原因。
4）微生物细菌感染。
变压器在安装和大修过程中，苍蝇、蚊虫和细菌类生物的侵入所造成的。
在现场对变压器进行吊罩时，发现有一些蚊虫附着在绕组表面上。
微小虫类、细菌类、霉菌类生物等，它们大多数生活在油的下部沉积层中。
污染的油中水分、空气、碳化物、有机物、各种矿物质及微细量元素，这就促使菌类生物的生长。
变压器运行时的温度又适合微生物的生长，温度对油中微生物生长及油的性能影响很大。
环境条件对油中微生物的增长有直接关系，而油中微生物的数量又决定了油的电气性能。
微生含有丰富的蛋白质，其本身就是胶体性质。
因此，微生物对油的污染是微生物胶体的污染。
而微生物胶体都带有电荷，直接电导增大，所以导电损耗也增大。
5）油中的含水量增加，引起介质损耗因数增大。
纯净水从理论上讲，含水量很低（一般在30×10-6 ~40×10-6），对油的值影响不大。
当油中含水量较高时，才有十分明显影响。
其含水量的体积分数大于60×10-6时，介质损耗因数tgδ急剧增加。
有时油中的含水量很小，而介质损耗值仍较高。
这是因为油中的微小溶胶粒子仍然存在。
它通过滤机难以除掉。
遇到这种情况，可用硅胶或801吸附剂等进行处理，可收到良好的效果。
3、变压器tgδ绝缘测试的要求
电力设备预防性试验规程DL / T596—1996中规定，电力变压器tgδ测值应满足以下要求：
1）20℃时tgδ不大于下列数值：
330 ~ 500kV 0.6%
66 ~ 220kV 0.8%
35kV及以下 1.5%
2）tgδ值与历年数值比较不应有显著变化（一般不大于30%）。
3）对非被试绕组应接地或屏蔽。
4）对同一变压器各绕组tgδ的要求值相同。
5）测量时以油顶层温度为准，并应尽量使每次测量时的温度相近，同时要求尽时在油温低于50℃时进行。
6）不同温度下测得的值，按DL / T596—1996规定的换算公式进行换算,换算后再进行比较。
tgδ2 = tgδ1×1.3[(t2– t1) / 10]
式中tgδ2、tgδ1——分别为t2、t1时的tgδ值。
油浸变压器正情况下在10 ~ 40℃范围内，tgδ增长较慢；温度高于40℃，则tgδ的增长加快。
为了比较不同温度下的介质损耗因数值tgδ，GB / T6451—1995国家标准规定了不同温度t下测量的tgδ换算到标准温度20℃时的tgδ20的换算公式，
当t＞20℃时，
tgδ20 = tgδ1 / A
当t＜20℃时
tgδ20 =A tgδ1
式中 A为换算系数，见下表
tgδ换算系数。