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第1章　变压器试验的基础1

1.1　概述1

1.2　变压器试验的标准2

1.3　变压器的试验项目3

1.3.1　例行试验3

1.3.2　型式试验3

1.3.3　特殊试验3

1.4　试验误差4

1.4.1　误差的定义4

1.4.2　按误差规律分类5

1.4.3　误差的表达6

1.4.4　误差的处理8

1.5　测量不确定度9

1.5.1　不确定度概述9

1.5.2　测量误差与测量不确定度9

1.5.3　测量不确定度的合成12

1.5.4　扩展不确定度12

1.5.5　结果修正12

1.5.6 变压器标准对不确定度的要求12

1.6　测量结果的有效数字（位数）13

1.6.1 近似数13

1.6.2　近似数的修约13

1.6.3　有效数字14

1.6.4　近似数的运算15

第2章　电压比测量及联结组标号检定17

2.1　概述17

2.1.1 电压比测量的目的17

2.1.2 电压比的允许偏差17

2.2　电压比测量18

2.2.1 测量方法18

2.2.2　测量线路和测量方法21

2.2.3　试验例24

2.3　绕组联结组标号检定27

2.3.1　绕组联结组27

2.3.2　绕组联结组标号的测量30

第3章　直流电阻测量31

3.1　直流电阻测量的目的31

3.2　直流电阻测量方法31

3.2.1　伏—安表法测量直流电阻31

3.2.2 电桥法测量直流电阻32

3.3　测量结果计算37

3.3.1 直流电阻和温度的关系37

3.3.2　环境温度下测量结果换算到参考温度37

3.3.3 三相变压器的直流电阻的不平衡率37

3.3.4　配电变压器的电阻不平衡率39

3.3.5　相电阻和线电阻不平衡率之间的关系40

3.4　有铁心的直流电路的过渡过程41

3.4.1 有铁心的直流电路41

3.4.2　磁路中的磁通分布44

3.5　变压器直流电阻测量时的时间常数46

3.6　变压器直流电阻测量的电流47

3.7　缩短测量时间的方法49

3.7.1 减小时间常数法49

3.7.2　恒流源法直流电阻测量装置49

3.7.3　绕组串联法50

3.7.4　感应电动势法50

3.8 电阻测量时的温度测量51

3.8.1　绕组的电阻和温度51

3.8.2 强迫油循环变压器的油温53

3.9　直流电阻测量的程序和注意事项53

3.9.1　选择测试电流53

3.9.2　选择测试设备54

3.10　试验实例54

3.10.1 变压器数据54

3.10.2　试验结果54

第4章　绝缘特性测量56

4.1　变压器的内绝缘特性56

4.2　绝缘电阻、吸收比和极化指数测量56

4.2.1 油纸绝缘介质的吸收现象56

4.2.2　绝缘电阻测量58

4.2.3 绝缘电阻测量时应注意的问题58

4.2.4　不同温度下测量结果的换算59

4.3　介质损耗因数（tanδ）测量和绕组对地和绕组间的电容测定61

4.3.1 绝缘中的损耗61

4.3.2　介质损耗的测量63

4.3.3　不同温度下介质损耗测量结果的比较63

4.3.4　不同电压下介质损耗测量结果的比较64

4.4　绝缘电阻和介质损耗因数测量使用的仪表65

4.4.1　绝缘电阻表65

4.4.2　西林电桥66

4.4.3　介质损耗因数（tanδ）测量的新型仪器67

4.4.4　数字仪表——数字式高压绝缘电阻表69

第5章　变压器的绝缘结构71

5.1　概述71

5.2　变压器上通常作用的几种电压71

5.3　几种不同类型电压的波形和在绕组上的电压分布72

5.3.1 长期工作电压和工频电压升高72

5.3.2 外部过电压（雷电冲击电压）72

5.3.3 内部过电压（操作冲击电压）72

5.3.4　特快速瞬态过电压73

5.4　变压器绕组的绝缘试验73

5.4.1 各电压等级变压器绕组的耐受电压73

5.4.2 变压器绝缘试验的基本规定75

5.4.3　绝缘试验顺序76

5.5　变压器的绝缘结构的分类77

5.5.1 概述77

5.5.2 内部绝缘结构77

5.5.3　外部绝缘结构95

5.6　变压器中使用的变压器油97

5.6.1 化学特性97

5.6.2　物理特性98

5.6.3 电气特性99

5.7　变压器中使用的绝缘纸板和绝缘纸104

5.7.1　绝缘纸104

5.7.2　绝缘纸板109

5.7.3　成型绝缘件113

第6章　工频外试耐压试验117

6.1 概述117

6.2　变压器工频外试耐压试验117

6.2.1 工频外试耐压试验接线117

6.2.2　工频外试耐压试验的接线方法117

6.3 变压器工频外试耐压试验设备及仪表119

6.3.1　试验电源119

6.3.2 中间试验变压器120

6.3.3　分压器和峰值电压表124

6.3.4　工频外试耐压试验的保护装置125

6.3.5　试验注意事项126

6.4　变压器工频外试耐压试验例126

6.4.1　被试变压器规格126

6.4.2　试验变压器及电源选择127

6.4.3　测量仪表127

6.4.4　无功补偿容量选择128

6.4.5　试验电路130

6.4.6　试验操作130

第7章　感应电压试验及局部放电测量131

7.1　概述131

7.2　试验要求131

7.3　短时感应耐压试验（ACSD）132

7.3.1 高压绕组为全绝缘的变压器132

7.3.2 高压绕组为分级绝缘的变压器133

7.4　长时感应电压试验（ACLD）143

7.5　局部放电测量145

7.5.1　局部放电的主要表征参数145

7.5.2　局部放电测量方法146

7.5.3　局部放电测量系统148

7.5.4　变压器局部放电测量中的抗干扰措施152

7.6　局部放电源定位153

7.6.1 电气定位法154

7.6.2　超声波定位法155

7.7　试验设备159

7.7.1 试验电源159

7.7.2 中间变压器160

7.7.3　辅助增压变压器160

7.8　试验应注意的几个问题160

7.8.1　试验准备及监测160

7.8.2 同步发电机的自励磁现象160

7.8.3　试验电压的测量161

7.8.4　高压套管内部放电161

7.8.5　局部放电测量仪频带宽度的选择162

7.9　实例与分析162

第8章　雷电冲击试验166

8.1　概述166

8.2　冲击电压发生器166

8.2.1 标准冲击电压波形166

8.2.2 冲击电压发生器的工作原理167

8.2.3　截波电压的产生171

8.2.4　冲击电压发生器实例172

8.3　冲击电压测量技术176

8.3.1 利用球间隙测量冲击电压176

8.3.2　冲击分压器测量系统176

8.3.3　使用电场传感器测量冲击电压182

8.3.4　冲击电压数字测量技术184

8.4　变压器雷电冲击试验191

8.4.1 冲击试验方法191

8.4.2　雷电冲击电压波形的调整195

8.4.3 冲击试验故障判断原理及方法198

8.4.4　冲击试验的典型示伤波形205

8.4.5 变压器冲击试验实例213

8.5　低电压冲击测量215

8.5.1 低电压冲击波发生器216

8.5.2　测量仪器218

8.5.3　测量实例219

第9章　操作冲击电压试验224

9.1　概述224

9.2　操作冲击电压波形225

9.3　操作冲击电压波形的产生226

9.3.1 利用冲击电压发生器产生操作冲击电压226

9.3.2　利用变压器低压励磁产生操作冲击电压226

9.4　操作冲击电压波形参数的估算227

9.4.1 变压器等效参数的确定227

9.4.2　利用冲击电压发生器产生操作电压的参数估算229

9.4.3　利用变压器产生操作电压的参数估算230

9.5　变压器操作冲击试验232

9.5.1　操作冲击试验线路及方法233

9.5.2　操作冲击电压试验的故障诊断234

9.5.3　操作冲击试验实例236

第10章　变压器损耗测量及误差239

10.1　概述239

10.1.1 空载损耗239

10.1.2 负载损耗239

10.1.3　辅机损耗239

10.1.4 变压器损耗的表达式及矢量图240

10.2　变压器损耗测量的线路240

10.2.1 单相变压器损耗测量的电压表、电流表和功率表（V,A,W）线路240

10.2.2　三相变压器损耗测量的电压表、电流表和功率表（V,A,W）线路，三功率表法240

10.2.3 三相变压器损耗测量的电压表、电流表和功率表（V,A,W）线路，二功率表法243

10.2.4　数字变压器损耗测量电路245

10.2.5 电桥法测量损耗245

10.3　损耗测量的误差246

10.3.1　误差表达式246

10.3.2 变压器损耗测量时的cosψ247

10.4　损耗测量的校正248

10.4.1 系统误差248

10.4.2 系统误差的校正249

10.4.3 IEEE C57.12.90标准给出的修正角差的公式250

10.4.4　未定系统误差252

10.4.5　随机误差252

10.4.6　损耗测量系统的角差校正的可能性252

10.5　损耗测量的不确定度254

10.5.1　误差与不确定度254

10.5.2 变压器标准对测量不确定度的要求254

10.5.3　测量误差与测量不确定度255

10.5.4　测量误差的合成257

10.5.5 测量不确定度的合成257

10.5.6　结果修正258

10.5.7　损耗测量不确定度实例258

10.6　先进的测量系统258

10.6.1 系统构成259

10.6.2　标准测量系统的功率测量的误差262

10.6.3 新型损耗测量系统和标准损耗测量系统在现场损耗测量的对比试验结果263

10.7　商品变压器损耗测量系统263

10.7.1　瑞士哈弗莱（Haefely）公司TMS 580损耗测量系统263

10.7.2　加拿大国际测量（Mesurements Interntionl）公司LMS-2000系统264

10.8　对测量系统准确度的要求266

第11章　空载损耗和空载电流测量267

11.1 概述267

11.2　变压器的空载损耗和空载电流267

11.2.1 空载损耗267

11.2.2 空载电流268

11.3 变压器制造厂的空载试验269

11.4　空载试验方法与线路270

11.4.1　试验线路270

11.4.2　试验方法270

11.5　空载电流272

11.5.1 变压器铁心的励磁电流272

11.5.2 电容电流的影响273

11.6　空载试验所用的设备和仪器仪表276

11.6.1 试验电源276

11.6.2 中间变压器278

11.6.3 测量用互感器和仪表279

11.7　铁心绕临时绕组试验279

11.8　非额定条件下的空载试验280

11.8.1 波形非实际正弦波280

11.8.2 电压不是额定电压时进行空载试验281

11.8.3　非额定频率时的空载试验281

11.8.4　单相试验281

11.9　空载试验不确定度285

11.9.1 功率因数cosψ的影响285

11.9.2 电压表的影响286

11.10　空载电流谐波测量286

11.10.1　三根三柱铁心变压器的空载电流谐波286

11.10.2　三相五柱铁心变压器的空载电流谐波287

第12章　负载损耗和短路阻抗及零序阻抗测量289

12.1　负载试验概述289

12.1.1 负载损耗289

12.1.2　短路阻抗290

12.2　负载损耗和短路阻抗的测量290

12.2.1 试验电路290

12.2.2 负载试验的方法292

12.2.3　负载试验步骤292

12.2.4　负载损耗校正到参考温度293

12.2.5　短路阻抗试验结果的计算296

12.3　非额定条件下负载损耗和短路阻抗的测量297

12.3.1 非额定电流条件下负载损耗和短路阻抗的测量297

12.3.2　非额定频率条件下负载损耗和短路阻抗的测量298

12.3.3 三相变压器的单相负载损耗和短路阻抗的测量299

12.4　负载损耗和短路阻抗测量应注意的问题300

12.4.1 正确选择试验电源容量300

12.4.2 负载损耗和短路阻抗测量试验时的功率因数cosψ300

12.4.3 负载损耗和短路阻抗测量持续时间301

12.4.4 负载损耗和短路阻抗测量使用的短路连接线301

12.5　试验实例302

12.5.1 三绕组变压器302

12.5.2 自耦变压器304

12.5.3　分裂变压器负载损耗和短路阻抗测量306

12.6　三相变压器零序阻抗测量309

12.6.1 概述309

12.6.2　三相系统的对称分量309

12.6.3 变压器的相序阻抗310

12.6.4　零序阻抗的测量315

12.7　零序阻抗试验实例315

12.7.1 绕组YNd联结，三相三柱铁心变压器315

12.7.2　绕组YNynd联结，三相三柱铁心变压器316

12.7.3 绕组YNd联结，三相五柱铁心变压器316

12.7.4　绕组YNynd联结，三相五柱铁心变压器316

12.8　负载试验的不确定度317

12.8.1　短路阻抗测量的不确定度317

12.8.2 负载损耗测量的不确定度318

第13章　温升试验320

13.1 概述320

13.1.1 油浸式电力变压器的温升限值320

13.1.2　干式电力变压器的温升限值321

13.2　变压器的发热和冷却321

13.2.1 变压器的发热过程321

13.2.2　变压器的发热和冷却过程323

13.3　温升试验324

13.3.1 直接负载法325

13.3.2　相互负载法325

13.3.3　循环电流法327

13.3.4　零序电流法329

13.3.5　短路法331

13.4　温度测量334

13.4.1 变压器油顶层温度测量334

13.4.2 变压器油的平均温度335

13.4.3　冷却介质温度测量336

13.4.4　绕组温度测量337

13.5　温升试验结果的计算341

13.5.1 电源切断瞬间绕组的温度341

13.5.2　传统的图解外推法342

13.5.3 确定绕组内油平均温升和绕组温升的另一种方法343

13.5.4　油平均温升变化的修正344

13.5.5 非标准试验状态的校正344

13.6 温升试验电源容量补偿和中间变压器345

13.6.1 电源容量计算345

13.6.2　电源补偿及中间变压器345

13.7　变压器局部温度测量347

13.7.1 变压器绕组热点温度测量347

13.7.2　油箱外部的局部温度测量349

13.7.3 变压器油的色谱分析350

13.8　温升试验实例350

13.8.1 变压器规格350

13.8.2　试验方案350

13.8.3　试验351

13.8.4　试验数据计算353

13.9　温升试验的不确定度355

13.9.1 油温升测量的不确定度355

13.9.2　绕组温升测量的不确定度356

第14章　承受短路能力试验357

14.1　概述357

14.2　变压器绕组受力情况及短路过渡过程357

14.2.1 变压器绕组受力情况357

14.2.2　短路过渡过程358

14.3　试验标准及要求359

14.3.1 具有两个独立绕组的变压器359

14.3.2 多绕组变压器和自耦变压器360

14.3.3　特殊用途的变压器360

14.4　变压器承受短路的耐热能力361

14.4.1 对称短路电流361

14.4.2　对称短路电流的持续时间361

14.4.3 绕组平均温度的最大允许值361

14.4.4　绕组平均温度的计算362

14.5 变压器承受短路的动稳定能力362

14.5.1 双绕组变压器的短路试验362

14.5.2　三绕组变压器和自耦变压器的短路试验365

14.5.3　故障检测和试验结果判断365

14.6　承受短路动稳定能力的理论评估367

14.6.1　设计评审导则367

14.6.2 变压器评估369

14.6.3　设计评审结果及对待评估变压器的确认372

14.6.4 类似变压器的确定376

14.7　短路试验实例376

14.7.1　技术参数376

14.7.2　试验依据377

14.7.3　试验方法377

14.7.4　试验结果377

14.7.5　试验结论379

第15章　变压器油试验380

15.1　变压器油基础知识380

15.1.1 变压器油的化学组成380

15.1.2 变压器油和变压器的密切关系380

15.1.3 变压器油试验的意义及质量指标、试验方法381

15.2　取样383

15.2.1 取样方法的重要性383

15.2.2　取样基本要求383

15.2.3　取样操作384

15.3　运动粘度384

15.3.1　概述384

15.3.2　测试仪器与所需材料385

15.3.3　测试操作386

15.4　倾点386

15.4.1 概述386

15.4.2　测试仪器与冷却剂387

15.4.3　测试操作387

15.5　含水量388

15.5.1 概述388

15.5.2　测试原理和仪器388

15.5.3　测试操作390

15.6　击穿电压390

15.6.1　概述390

15.6.2　测试仪器和条件391

15.6.3　测试操作392

15.7　密度393

15.7.1　概述393

15.7.2　测试仪器393

15.7.3　测试操作393

15.7.4　极低、极高温度下油密度的测试394

15.8　介质损耗因数（tanδ）394

15.8.1　概述394

15.8.2　测试仪器395

15.8.3　测试操作395

15.9　体积电阻率397

15.9.1 概述397

15.9.2　测定方法397

15.10　酸度398

15.10.1　概述398

15.10.2　标准氢氧化钾乙醇溶液的配制398

15.10.3 电位滴定法398

15.10.4　指示剂法400

15.10.5 快速测定法简介400

15.11　水溶性酸400

15.11.1　概述400

15.11.2　水溶性酸萃取方法401

15.11.3 比色测定法401

15.11.4　酸度计法402

15.12　界面张力402

15.12.1　概述402

15.12.2　测试仪器403

15.12.3　测试操作403

15.13　总硫含量和腐蚀性硫404

15.13.1　概述404

15.13.2　测试仪器和所需材料405

15.13.3　测试操作405

15.14　抗氧化添加剂含量406

15.14.1　概述406

15.14.2　T501的定性鉴别407

15.14.3　T501的定量测定408

15.15　2-呋喃甲醛含量410

15.15.1　概述410

15.15.2　测试仪器和试剂411

15.15.3　将糠醛及其衍生物从油中萃取出来412

15.15.4　标准溶液的配制413

15.15.5　测试操作414

15.16　氧化稳定性415

15.16.1 概述415

15.16.2　测试仪器和材料415

15.16.3　氧化老化过程417

15.16.4　沉淀物测试操作418

15.16.5　总酸度测定操作418

15.16.6　介质损耗因数测定419

15.17　析气性419

15.17.1　概述419

15.17.2　测试仪器和试剂419

15.17.3　测试操作420

15.18 闪点421

15.18.1　概述421

15.18.2　测试仪器421

15.18.3　测试操作422

15.19　稠环芳烃含量422

15.19.1　概述422

15.19.2　测试仪器和材料、试剂423

15.19.3　油样的制备423

15.19.4　测试操作424

15.20　多氯联苯含量426

15.20.1　概述426

15.20.2　测试试剂和仪器427

15.20.3 色谱操作条件429

15.20.4　仪器性能校正431

15.20.5　试样提纯处理433

15.20.6　测试操作434

15.21　含气量437

15.21.1　概述437

15.21.2　真空盐水法438

15.21.3　二氧化碳洗脱法439

15.21.4　机械振荡法440

15.22　油中溶解气体组分分析441

15.22.1　概述441

15.22.2　脱气方法441

15.22.3 色谱仪443

15.22.4　计算方法445

15.22.5　测试操作446

15.22.6 变压器故障诊断方法448

15.23　特殊试验449

15.23.1 杂质颗粒含量449

15.23.2 变压器油带电度449

第16章　油流带电测量451

16.1 油流带电451

16.2　变压器油流带电的测量方法453

16.2.1 长时间空载试验454

16.2.2　油流静电试验454

16.2.3 转动油泵时的局部放电测量454

16.3　试验实例454

16.3.1　被试产品454

16.3.2　油流带电试验454

16.4　变压器运行中出现油流放电例455

16.4.1　故障情况455

16.4.2　故障情况检查456

16.4.3　分析456

16.4.4　试验456

16.4.5　试验结果457

第17章　变压器声级测定458

17.1　概述458

17.2　有关噪声的几个概念458

17.2.1　噪声458

17.2.2 声压、声压级458

17.2.3 声强、法向声强、法向声强级458

17.2.4　声功率、声功率级459

17.2.5 声场459

17.3 变压器和电抗器的噪声源及其特点460

17.3.1　概述460

17.3.2　声源460

17.3.3　振动的传递463

17.3.4　声发射463

17.4　声级测量的负载条件464

17.4.1 额定电压和空载电流464

17.4.2 额定电流和阻抗电压464

17.5　变压器声级测量方法464

17.5.1 试品的方位464

17.5.2　声压测量法464

17.5.3 声强测量法469

17.5.4　声功率级的计算470

17.6　额定电压和额定电流条件下声功率的合成471

17.7 测量方法选择的指导原则471

17.8　工厂试验与现场声级测量的差异471

17.8.1 概述471

17.8.2 负载功率因数471

17.8.3 负载电流472

17.8.4　运行电压472

17.8.5　运行温度472

17.8.6 负载电流和电压中的谐波472

17.8.7　直流磁化472

17.8.8　剩磁效应472

17.8.9　由反射引起的声级附加值472

17.8.10　现场测量时的距离影响473

17.8.11 具有饱和电抗器和／或相间变压器的换流变压器473

17.9　声压法测定变压器声级实例473

17.9.1 变压器运行条件473

17.9.2　测量位置473

17.9.3　测量仪器474

17.9.4 测量结果474

17.9.5 测量环境修正值K的确定475

17.9.6 声级计算476

第18章　冷却装置试验477

18.1 概述477

18.2　片式散热器477

18.2.1 型式及规格477

18.2.2 型号编制478

18.2.3　试验方法及要求478

18.3　强迫油循环冷却器481

18.3.1 型式及规格481

18.3.2　型号编制482

18.3.3　试验方法及要求482

18.4　强迫油循环水冷却器485

18.4.1　型式及规格485

18.4.2　型号编制485

18.4.3　试验方法及要求486

18.5 强迫油循环风冷却器冷却容量和油路压降试验实例（中国原子能研究院检测报告）488

18.5.1　样品参数488

18.5.2　检测设备488

18.5.3　测量系统488

18.5.4　检测方法489

18.5.5　检测结果489

18.6　风扇电动机和油泵电动机汲取功率测量490

18.6.1　风扇电动机汲取功率测量490

18.6.2　油泵电动机汲取功率测量491

第19章　分接开关试验492

19.1　概述492

19.2　有载分接分接开关492

19.2.1 有载分接开关的类别492

19.2.2　额定值492

19.2.3　切换开关和选择开关的油室494

19.2.4　油位计494

19.2.5　防止压力上升的安全要求494

19.2.6　转换选择器恢复电压494

19.2.7　粗细调转换漏电感494

19.3　有载分接开关型式试验项目495

19.3.1 有载分接开关触头温升试验495

19.3.2　有载分接开关切换试验495

19.3.3　短路电流试验506

19.3.4　过渡阻抗试验510

19.3.5　机械试验510

19.3.6　绝缘试验513

19.4　有载分接开关的例行试验516

19.4.1　机械试验517

19.4.2　顺序试验517

19.4.3　辅助线路绝缘试验517

19.4.4　压力及真空试验517

19.5　有载分接开关的特殊试验517

19.5.1 概述517

19.5.2　绝缘放电试验517

19.6　有载分接开关的电动机构技术要求517

19.6.1　一般技术要求517

19.7　有载分接开关的电动机构的试验518

19.7.1 有载分接开关电动机构的型式试验518

19.7.2　例行试验519

19.8　无励磁分接开关的技术要求519

19.8.1　一般技术要求519

19.8.2　无励磁分接开关的型式试验519

19.8.3　无励磁分接开关例行试验523

19.8.4　无励磁分接开关的电动机构技术要求524

参考文献526