Applications创新应用变压器绝缘电阻的测试分析彭斌（中山 ABB 变压器有限公司，广东 528449）摘要：通过对不同变压器绝缘电阻测试数据统计，阐述了电力变压器绝缘电阻测试的基本原理。分析绝缘材料及干燥工艺对变压器绝缘电阻测试的影响，绝缘电阻测试标准的发展变化。提出了变压器绝缘电阻的吸收比、极化指数的量化。关键词：电力变压器；绝缘电阻；吸收比；极化指数。中图分类号：TM934.3 文章编号：1674-2583(2019)05-0071-02DOI：10.19339/j.issn.1674-2583.2019.05.024中文引用格式：彭斌.变压器绝缘电阻的测试分析[J].集成电路应用, 2019, 36(05): 71-72.Study on Transformer Insulation ResistancePENG bin ( Zhongshan ABB Transformer Co.,Ltd, Guangdong 528449, China. )Abstract — Based on the statistics of different transformer insulation resistance test data, the basic principle of power transformer insulation resistance test is expounded in this paper. The influence of insulation material and drying process on transformer insulation resistance test is analyzed, and the development and change of insulation resistance test standard are also discussed. The absorption ratio and polarization index of transformer insulation resistance are quantified.Index Terms — power transformer, insulation resistance, absorption ratio, polarization index. 1 引言验项目而言，当遇到上述情况，制造厂和用户按什 现行标准对于一台变压器绝缘电阻的测试结么标准验收。 果有两个指标：① 对 R60s（20 ℃）值的要求。②2 变压器绝缘电阻测试对吸收比或极化指数的要求。对上述两个参数的要变压器绕组绝缘电阻的测量，是由仪表（兆求，其目的均在于检验产品绝缘结构及干燥工艺。欧表）在被测绕组与地之间，施加一恒定的直流电我们知道，当绝缘受潮或存在污染等缺陷时，由于压 E，通过仪表测得电流来读取其阻值。在我们分泄漏电流的增大，产品一般在表现为绝缘电阻很低析整个测量过程时，如果暂不考虑仪表自身的内的同时，吸收比或极化指数均较低（通常＜1.1）。 阻，则描述变压器绝缘介质特性的等效电路（图 当一台电力变压器产品（以 110 KV 产品为1）是我们讨论的重点。 例）的绝缘电阻很高，例如其高压绕组的 R60s（20 ℃）＞20 000 MΩ，而吸收比和极化指数均不够（R60s/R15s＝1.2，R10min/R60s＝1.4）。此时，虽然 GB/T 1094[1] 和 GB/T 6451[2] 中对吸收比和极化指数没有具体的规定，但若按电气设备交接试验标准（GB50150-91[3]）和上述两个部颁规程，则由于吸收比和极化指数的原因，此台产品不合格。图 1 绝缘材料性能等值图绝缘电阻的绝对值与吸收比和极化指数有着必图 1 中，Cg 支路表征产品绝缘结构的几何然的联系。当绝缘电阻过高时，在短时间内很难完电容。其电容量取决于产品结构、几何尺寸、绝缘成吸收过程甚至绝缘材料的极化过程[4-9]。这台变材质。充电电流为式（1）。压器是否真的存在绝缘缺陷。如果存在，绝缘电阻ig(t)＝(E/Rs)×e-t/(RsCg) （1）值这么高又如何理解。式中，Rs 为仪表内阻)。正常情况下(测试仪此时，也许大多数专家会建议应采取其他试验表 有足够的输出容量)，充电电流 ig 衰减很快，如绕组介损、直流泄漏，甚至包括绝缘强度试验、在 5～6 s 即可结束。局放试验等项目进行综合判断。接下来的问题是，Rc 支路表征绕组的真实绝缘电阻。其大小取如果这些试验都正常，我们又该如何去理解标准。决于绝缘的几何尺寸、材质优劣、整体受 潮、表换句话说，就绝缘电阻、吸收比、极化指数这个试面污染。也与温度及制造工艺有关。泄漏电流 ic基金项目：广东电网电力系统科技创新课题项目。作者简介：彭斌，中山ABB变压器有限公司，研究方向：电力工程技术。收稿日期：2019-04-01，修回日期：2019-04-19。集成电路应用 第 36 卷 第 5 期（总第 308 期）2019 年 5 月 71创新应用Applications＝E/Rc（Rs＜＜Rc，可不考虑)，时间无关。即使考时间的增大是合理的。此时，吸收比、极化指数则虑到测试电压E 建立时间，ic大约 2～3 s 即可达难已保证满足标准要求（即 R60s/R15s≥1.3 或到稳定值。R10min/R60s≥1.5）。对此产品，如果一定要求其RaCa 支路表征绝缘介质的松弛极化，反映材料吸收比、极化指数合格的话，从理论上说，只有降的不均匀程度、分层、污染等。该支路 将决定直流低 Ra 阻值。降低 Ra 的办法只有更换绝缘材料、电压作用下 ia 的起始值及衰减时间常数。改变结构设计或是增加当前绝缘件中的水分含量。ia(t)＝EC×D×t-n （2）对上述产品做了一次这样的试验：将试验完式中，D 为与绝缘介质 性能、状况和温度有关成后的变压器吊芯，使带油的变压器身暴露在室内的比例因数。n 介于 0～1 之间的常数，式（2）在 （室内温度 8～15 ℃，相对湿度 30%～45%）8 h t＝0 及接近零时不适应。其物理意义概述为：在外后，重新装配并真空注油。复试绝缘电阻及介损数界电场的作用下，介质吸收电流 ia 由不均匀或多据如表 1 所示。层介质界面电荷积聚引起，并随表 1 绝缘电阻、介损数据测试值时间缓慢衰减为零。吸收电流随（环境温度：15 ℃；相对湿度：46%；时间衰减的过程，就是松弛极化使用仪器：SI-5005；试验时间：2011-01）过程。介质绝缘性能越好，RaCa 的值相对越大，吸收电流衰减就越慢。有时长达数小时。3 绝缘材料及干燥工艺发展对绝缘电阻测试的影响5 结语我们以上述 180 MVA/220 kV 变压器为例，分（1）对于电力变压器绝缘性能的评定，不应仅析当前变压器所采用的制造技术：此台产品绝缘结局限于某一标准的某一条款。需要我们根据具体情构设计采用了 ABB 的 TrafoStar 技术。在绝缘材况，综合其他试验数据，做出比较全面的判断。否料方面，全部使用了进口高密度绝缘纸板、绝缘成则，有可能造成误判及不必要的损失。形件及层压纸板，变压器油为兰炼 25# 油。在制（2）随着绝缘材料及干燥工艺的不断进步，绕造工艺方面，变压器身干燥在 MACFIL 煤油气相干组在 1 min＠20 ℃ 下的绝缘电阻随之增大。这个燥中进行，真空度为 6～10 Pa。出水率为 10 ml/数值对于电力变压器绝缘性能的评估更为重要。而(t×h)。干燥后的变压器身立即真空浸油，然后对吸收比、极化指数只应作为参考数据。含油的变压器身进行紧固。这样做大大降低了绝缘（3）建议相关标准及规程在修订时，取消对吸件表面在空气中的吸潮。紧固后变压器身下箱全真收比、极化指数的量化。或是具体定义当某个电压空注油（真空度维持在 5～8 Pa）。等极的绕组的 1 min 绝缘电阻高于某个值后，用不接着，我们对绝缘试块做了固体材料微水分同的比值去考虑上述两个参数。析。分析结果为：试块表面含水率＝0.32%，芯部参考文献（钻入深度 30 mm 后取样）含水率＝0.54%。试验[1] GB T 1094.1-2013,电力变压器[S].2013.前变压器油取样化验：微水＝8.6 ppm、耐压＝87 [2] GB T 6451-2015,油浸式电力变压器技术参数和kV、介损（90 ℃）＝0.06%。要求[S].2015.由此可以发现，此台变压器所达到的指标已远[3] GB50150-91,电气设备交接试验标准[S].超过相关标准中的规范。这主要取决于当今的材料[4] 朱德恒,严璋.高电压绝缘[M].北京：清华大学品质和设备能力及工艺条件也远非昔日可比。出版社，1992.众所周知，随着煤油气相干燥和高性能真空设[5] 刘志万.绝缘介质特性和电气设备的绝缘性能测备的普及，使得变压器制造厂的干燥能力有了大幅试[J].电测与仪表,1994(06):18-21.度的提升。在材料方面，绝缘生产厂家通过设备、[6] 西南电业管理局试验研究所.高压电气设备试验工艺及原料等方面的引进，已生产出了高密度、高方法[M].北京：水利电力出版社，1984.电气性能的绝缘纸板和成型件。这些材料本身就意[7] 沈阳变压器厂.变压器试验[M].北京：机械工业味着有较高的体积电阻和表面电阻。反映在等效电出版社,1973.路中，意味着 RaCa 支路的 Ra 增大和 Rc 支路的 [8] 陈化钢.电力设备预防性试验方法[M].北京：中Rc 增大。如果再加上充分的干燥(我们知道，水分国科学技术出版社.2001. 有增塑作用，介质受潮后，极化时间将大为缩短)，[9] 叶芬斌,孙国荣,中山泰弘.电气绝缘性能的综合界面极化必然更为困难。检测系统及运用[J].电子质量,2008(03):14-由于 Ra 电阻数量级的增加，RaCa 支路充电18.72 集成电路应用 第 36 卷 第 5 期（总第 308 期）2019 年 5 月