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第1章 变压器试验基础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4

1.3.1 例行试验4

1.3.2 型式试验4

1.3.3 特殊试验5

1.4 试验误差6

1.4.1 误差的定义6

1.4.2 按误差规律分类8

1.4.3 误差的表达9

1.4.4 误差的处理11

1.4.5 精密度、正确度和准确度11

1.5 不确定度和极限误差12

1.6 测量结果的有效数字13

1.6.1 数字的修约规则14

1.6.2 有效数字14

第2章 电压比测量及联结组标号检定16

2.1 概述16

2.1.1 电压比测量的目的16

2.1.2 电压比的允许偏差16

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27

2.3 绕组联结组标号检定29

2.3.1 绕组联结组29

2.3.2 绕组联结组标号的测量33

第3章 绕组直流电阻测量38

3.1 测量的目的和要求38

3.2 测量方法39

3.2.1 电桥法39

3.2.2 伏-安表法46

3.2.3 变压器直流电阻测量装置48

3.3 测量结果计算50

3.3.1 环境温度下测量结果换算到其他温度50

3.3.2 相电阻和线电阻的计算51

3.3.3 线电阻和相电阻的不平衡率51

3.4 变压器直流电阻测量时的时间常数55

3.4.1 单相变压器57

3.4.2 三相三铁心柱变压器，绕组三角形（D）联结58

3.4.3 三相五铁心柱变压器61

3.5 测量直流电阻时选用的电流值61

3.6 缩短测量时间的方法63

3.6.1 恒流源法64

3.6.2 减小时间常数法65

3.6.3 绕组串联法66

3.6.4 感应电动势法66

3.6.5 短路另一侧绕组68

3.7 测量直流电阻的注意事项69

3.8 电阻测量时的温度测量69

3.9 变压器电阻测量实例70

3.9.1 变压器数据70

3.9.2 试验结果70

参考文献72

第4章 变压器损耗测量及误差73

4.1 概述73

4.1.1 空载损耗73

4.1.2 负载损耗73

4.1.3 辅机损耗74

4.2 变压器损耗测量的线路74

4.2.1 单相变压器损耗测量线路74

4.2.2 三相变压器损耗测量线路，三瓦特表法76

4.2.3 三相变压器损耗测量线路，二瓦特表法78

4.2.4 新型变压器损耗测量线路80

4.3 损耗测量及误差81

4.3.1 损耗的表达式及误差81

4.3.2 变压器负载损耗测量时的cos？82

4.4 影响损耗测量的各种因素85

4.4.1 系统误差85

4.4.2 未定系统误差88

4.4.3 随机误差90

4.5 三相试验的二瓦特表法和三瓦特表法91

4.5.1 二瓦特表法由未定系统误差引起的误差91

4.5.2 三瓦特表法由未定系统误差引起的误差95

4.5.3 随机误差的影响97

4.5.4 随机误差和未定系统误差的合成不确定度100

4.6 新型损耗测量系统100

4.6.1 系统构成100

4.6.2 标准测量系统的功率测量的不确定度105

4.6.3 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106

4.6.4 变压器测试系统106

参考文献108

第5章 空载试验109

5.1 概述109

5.2 空载试验的程序109

5.3 变压器的空载损耗和空载电流110

5.3.1 空载损耗110

5.3.2 空载电流113

5.4 铁心常用的电工钢带品种113

5.5 空载试验的方法和线路115

5.5.1 试验线路115

5.5.2 空载试验方法115

5.6 空载试验所用的设备和仪器仪表120

5.6.1 试验电源120

5.6.2 中间变压器123

5.6.3 测量用互感器和仪表123

5.7 铁心绕临时绕组的试验124

5.8 非额定条件下的空载试验126

5.8.1 波形非实际正弦波126

5.8.2 电压不是额定电压时进行空载试验126

5.8.3 单相试验127

5.9 空载试验的不确定度134

5.9.1 功率因数cos？的影响134

5.9.2 电压表的影响134

5.10 空载试验实例135

5.10.1 变压器型式135

5.10.2 铁心绕临时绕组的空载试验135

5.10.3 半成品空载试验136

5.10.4 成品空载试验137

5.10.5 空载试验结果138

5.11 空载电流谐波测量139

5.11.1 三相三柱铁心变压器的空载电流谐波139

5.11.2 三相五柱铁心变压器的空载电流谐波140

参考文献141

第6章 负载损耗和短路阻抗测量142

6.1 负载试验概述142

6.1.1 负载损耗143

6.1.2 短路阻抗144

6.2 负载损耗和短路阻抗的测量145

6.2.1 试验线路145

6.2.2 负载试验的方法145

6.2.3 负载损耗的测量结果145

6.2.4 负载损耗校正到参考温度146

6.2.5 短路阻抗试验结果的计算151

6.3 非额定条件下负载损耗和短路阻抗的测量151

6.3.1 非额定电流条件下负载损耗和短路阻抗的测量151

6.3.2 非额定频率条件下负载损耗和短路阻抗的测量154

6.3.3 三相变压器的单相负载损耗和短路阻抗的测量155

6.4 负载损耗和短路阻抗测量应注意的问题156

6.4.1 正确选择试验电源容量156

6.4.2 负载损耗和短路阻抗测量试验时的功率因数cos？157

6.4.3 负载损耗和短路阻抗测量持续时间157

6.4.4 负载损耗和短路阻抗测量使用的短路连接线158

6.5 试验实例158

6.5.1 三绕组变压器158

6.5.2 自耦变压器161

6.5.3 分裂变压器负载损耗和短路阻抗测量165

第7章 绝缘特性测量170

7.1 绝缘特性测量的目的和意义170

7.2 绝缘电阻及介质的吸收现象170

7.2.1 物理现象170

7.2.2 绝缘电阻171

7.2.3 吸收比、极化指数172

7.2.4 绝缘电阻、吸收比、极化指数的试验方法及试验用仪器仪表173

7.2.5 绝缘电阻测量时的注意事项175

7.2.6 绝缘电阻试验结果的判定176

7.3 介质损耗因数（tanδ）试验180

7.3.1 绝缘介质损耗因数特性180

7.3.2 tanδ——电压特性183

7.3.3 tanδ——温度特性185

7.3.4 tanδ测定使用的仪器及试验方法187

7.3.5 测量注意事项190

第8章 变压器的绝缘结构192

8.1 概述192

8.2 变压器上的作用电压192

8.2.1 变压器上的作用电压的种类192

8.2.2 外部过电压（冲击电压）的波形193

8.2.3 内部过电压的波形195

8.2.4 变压器绕组的绝缘水平196

8.3 变压器中电场的基本类型及绝缘分类197

8.3.1 概述197

8.3.2 变压器内部绝缘结构199

8.3.3 变压器外部绝缘199

8.4 电力变压器使用的主要材料及其在各种电场下的特性200

8.4.1 变压器油200

8.4.2 绝缘纸和绝缘纸板204

8.5 变压器中的基本绝缘结构210

8.5.1 变压器绕组间的主绝缘结构210

8.5.2 变压器绕组的纵绝缘213

8.5.3 用计算机计算绕组的波过程219

8.5.4 改善冲击电压分布的几种方法224

8.5.5 变压器的端绝缘结构231

8.5.6 变压器的引线绝缘233

8.6 变压器局部放电问题234

参考文献235

第9章 外施耐压试验236

9.1 概述236

9.2 试验设备237

9.2.1 试验变压器237

9.2.2 试验电源243

9.2.3 工频耐压试验时的保护装置246

9.2.4 工频耐压试验中的电压测量装置248

9.3 变压器工频耐压试验254

9.3.1 试验接线254

9.3.2 试验注意事项257

9.3.3 外施耐压试验结果的判断258

9.4 试验实例259

9.4.1 试验变压器及电源选择260

9.4.2 测量及仪表260

9.4.3 无功补偿262

9.4.4 试验线路265

9.4.5 试验操作265

第10章 感应耐压试验270

10.1 概述270

10.2 试验要求270

10.3 感应耐压试验方法271

10.3.1 全绝缘变压器271

10.3.2 分级绝缘变压器272

10.4 感应耐压试验设备288

10.4.1 试验电源288

10.4.2 中间变压器289

10.4.3 支撑变压器290

10.5 感应耐压试验应注意的几个问题290

10.5.1 试验准备及监测290

10.5.2 同步发电机的自励磁现象291

10.5.3 试验电压的测量291

10.5.4 试验结果的判定292

10.6 实例与分析292

参考文献297

第11章 局部放电测量298

11.1 概述298

11.2 局部放电有关基本概念和基本理论298

11.2.1 局部放电的表征参数及其相互关系298

11.2.2 局部放电测量方法301

11.3 变压器局部放电的特点306

11.3.1 变压器中产生局部放电的几种典型结构及因素307

11.3.2 放电脉冲在变压器绕组中的传播特性309

11.4 变压器局部放电的测量312

11.4.1 试验方法及标准312

11.4.2 测试回路315

11.4.3 放电量的校准方法316

11.4.4 校准脉冲参数对定量校准的影响318

11.5 国内外几种常用的局部放电测试仪319

11.6 变压器局部放电测量中的抗干扰措施321

11.6.1 试验室的屏蔽321

11.6.2 变压器高压线端的屏蔽322

11.7 变压器局部放电定位方法323

11.7.1 电气定位法323

11.7.2 超声波定位法325

11.8 局部放电测量中应注意的几个问题332

11.8.1 高压套管内部放电332

11.8.2 局部放电测试仪频带宽度的选择334

11.8.3 注意事项334

11.9 局部放电测量实例335

参考文献337

第12章 雷电冲击电压试验及低电压冲击测量338

12.1 概述338

12.2 冲击电压发生器338

12.2.1 标准冲击电压波形339

12.2.2 冲击电压发生器的工作原理342

12.2.3 截波电压的产生348

12.2.4 冲击电压发生器实例349

12.3 冲击电压测量技术353

12.3.1 利用球间隙测量冲击电压354

12.3.2 冲击分压器测量系统354

12.3.3 使用电场探头测量冲击电压366

12.3.4 冲击电压数字测量技术369

12.4 变压器冲击试验377

12.4.1 冲击试验方法378

12.4.2 冲击试验故障判断原理及方法383

12.4.3 冲击试验的典型示伤波形397

12.4.4 变压器冲击试验实例408

12.5 低电压冲击测量409

12.5.1 低电压冲击波发生器410

12.5.2 测量仪器411

12.5.3 测量实例413

参考文献420

第13章 操作冲击电压试验422

13.1 概述422

13.2 操作冲击电压波形424

13.3 操作冲击电压波形的产生425

13.3.1 利用冲击电压发生器产生操作冲击电压425

13.3.2 利用变压器低压励磁产生操作冲击电压427

13.4 操作冲击电压波形参数的估算428

13.4.1 变压器等效参数的确定428

13.4.2 利用冲击电压发生器产生操作冲击电压的参数估算432

13.4.3 利用变压器产生操作冲击电压的参数估算435

13.5 变压器操作冲击试验438

13.5.1 操作冲击试验线路及方法439

13.5.2 操作冲击电压试验的故障诊断441

13.5.3 操作冲击试验实例444

参考文献447

第14章 无线电干扰测量448

14.1 概述448

14.2 无线电干扰448

14.2.1 无线电干扰的主要来源448

14.2.2 无线电干扰的性质449

14.2.3 无线电干扰的传播途径449

14.3 测量仪器原理及要求449

14.3.1 干扰测量仪的工作原理450

14.3.2 对测量仪的技术要求451

14.4 变压器无线电干扰测量452

14.4.1 无线电干扰测量原理及线路452

14.4.2 试品无线电干扰水平的确定454

14.4.3 利用“直接校对定度法”确定试品的干扰水平455

参考文献456

第15章 变压器油试验458

15.1 变压器油基础知识458

15.1.1 变压器油的化学组成458

15.1.2 变压器油和变压器的密切关系458

15.1.3 变压器油试验的意义及质量指标、试验方法459

15.2 取样461

15.2.1 取样方法的重要性461

15.2.2 取样基本要求461

15.2.3 取样操作463

15.3 密度463

15.3.1 概述463

15.3.2 测试仪器464

15.3.3 测试操作465

15.3.4 极低、极高温度下油密度的测试465

15.4 运动粘度466

15.4.1 概述466

15.4.2 测试仪器与所需材料467

15.4.3 测试操作469

15.5 凝点和倾点470

15.5.1 概述470

15.5.2 凝点测试仪器与冷却剂471

15.5.3 凝点测试操作472

15.5.4 倾点测试和凝点测试的异同473

15.6 闪点474

15.6.1 概述474

15.6.2 测试仪器475

15.6.3 测试操作475

15.7 水溶性酸或碱476

15.7.1 概述476

15.7.2 水溶性酸碱定性测定法476

15.7.3 pH值比色测定法477

15.8 酸值478

15.8.1 概述478

15.8.2 标准氢氧化钾乙醇溶液的配制479

15.8.3 指示剂法480

15.8.4 电位滴定法481

15.8.5 快速测定法简介482

15.9 腐蚀性硫482

15.9.1 概述482

15.9.2 测试方法483

15.10 界面张力484

15.10.1 概述484

15.10.2 测试仪器485

15.10.3 测试操作486

15.11 抗氧化安定性487

15.11.1 概述487

15.11.2 测试仪器和材料487

15.11.3 氧化老化过程489

15.11.4 沉淀物测定操作489

15.11.5 酸值测定操作491

15.12 含水量492

15.12.1 概述492

15.12.2 测试原理和仪器492

15.12.3 测试操作495

15.13 含气量496

15.13.1 概述496

15.13.2 真空盐水法497

15.13.3 二氧化碳洗脱法499

15.14 击穿电压502

15.14.1 概述502

15.14.2 测试仪器和条件503

15.14.3 测试操作506

15.15 介质损耗因数（tanδ）506

15.15.1 概述506

15.15.2 测试仪器507

15.15.3 测试操作510

15.16 油中溶解气体组分分析511

15.16.1 概述511

15.16.2 脱气方法512

15.16.3 色谱仪514

15.16.4 计算方法516

15.16.5 测试操作518

15.16.6 变压器故障诊断方法520

15.17 非国标项目521

15.17.1 体积电阻率521

15.17.2 析气性522

15.17.3 杂质颗粒含量525

15.17.4 油流带电度526

参考文献527

第16章 温升试验529

16.1 概述529

16.1.1 油浸式电力变压器的温升限值529

16.1.2 干式电力变压器的温升限值531

16.2 变压器的发热和冷却531

16.2.1 变压器的发热过程531

16.2.2 变压器的发热和冷却533

16.3 温升试验536

16.3.1 直接负载法537

16.3.2 相互负载法538

16.3.3 循环电流法541

16.3.4 零序电流法544

16.3.5 短路法547

16.4 温度测量552

16.4.1 变压器油顶层温度测量552

16.4.2 变压器油的平均温度555

16.4.3 冷却介质温度测量555

16.4.4 绕组温度测量559

16.5 温升试验结果的计算564

16.5.1 电源切断瞬间绕组的温度565

16.5.2 传统的图解外推法566

16.5.3 确定绕组内油平均温升和绕组温升的另一种方法567

16.5.4 油平均温升变化的修正569

16.5.5 非标准试验状态的校正570

16.6 温升试验电源容量补偿和中间变压器571

16.6.1 电源容量计算571

16.6.2 电源补偿及中间变压器571

16.7 变压器局部温度测量573

16.7.1 变压器绕组热点温度测量573

16.7.2 油箱外部的局部温度测量576

16.7.3 变压器油的色谱分析576

16.8 温升试验实例576

16.8.1 变压器规格576

16.8.2 试验方案577

16.8.3 试验579

16.8.4 试验数据计算582

参考文献584

第17章 变压器声级测定586

17.1 概述586

17.2 有关噪声的几个基本概念586

17.2.1 噪声586

17.2.2 声压、声强、声功率586

17.2.3 声压级、声强级、声功率级587

17.2.4 响度级和等响度曲线588

17.2.5 声级589

17.3 变压器噪声的来源590

17.3.1 变压器本体噪声590

17.3.2 冷却装置的噪声590

17.4 变压器声级测量方法591

17.4.1 声压测量法591

17.4.2 IEC 60076—10修订稿和GB 7328—87的不同之处596

17.4.3 声强测量法598

17.4.4 声功率级的计算599

17.5 声压法测定变压器声级实例600

17.5.1 变压器运行条件600

17.5.2 测量位置600

17.5.3 测量仪器601

17.5.4 测量结果601

17.5.5 测量环境校正值K的确定602

17.5.6 声级计算603

参考文献604

第18章 短路试验605

18.1 概述605

18.2 变压器绕组受力情况及短路过渡过程605

18.2.1 变压器绕组受力情况605

18.2.2 短路过渡过程607

18.3 试验标准及要求609

18.3.1 对称短路电流609

18.3.2 对称短路电流的持续时间610

18.3.3 最高平均温度的最大允许值610

18.3.4 短路电流峰值612

18.4 短路试验方法612

18.4.1 变压器短路试验条件612

18.4.2 短路试验线路613

18.4.3 双绕组变压器的短路试验613

18.4.4 三绕组及自耦变压器的短路试验615

18.5 试验结果判断615

18.5.1 GB 1094.5—85中规定的方法615

18.5.2 低压脉冲法（LVI法）和频率响应分析法（FRA法）616

18.6 提高变压器承受短路能力的措施619

18.7 试验实例620

参考文献623

第19章 油流带电测量624

19.1 概述624

19.2 变压器油流带电的测量方法627

19.2.1 长时间空载试验628

19.2.2 油流静电试验628

19.2.3 转动油泵时的局部放电测量628

19.3 试验实例628

19.3.1 产品型号629

19.3.2 油流带电试验629

第20章 冷却装置试验631

20.1 概述631

20.2 片式散热器631

20.2.1 型式及规格631

20.2.2 型号编制632

20.2.3 试验方法及要求633

20.3 强迫油循环风冷却器636

20.3.1 型式及规格637

20.3.2 型号编制637

20.3.3 试验方法及要求637

20.4 强迫油循环水冷却器643

20.4.1 型式及规格643

20.4.2 型号编制643

20.4.3 试验方法及要求644

20.5 强迫油循环风冷却器冷却容量和油路压降试验实例647

20.5.1 冷却容量测量648

20.5.2 油路压降测量649

20.6 风扇电动机和油泵电动机汲取功率测量649

20.6.1 风扇电动机汲取功率测量649

20.6.2 油泵电动机汲取功率测量651

参考文献652

第21章 分接开关试验653

21.1 分接开关的额定值653

21.1.1 无励磁分接开关的额定值653

21.1.2 有载分接开关的额定特性655

21.1.3 分接开关的技术要求656

21.1.4 无励磁分接开关绝缘试验656

21.1.5 有载分接开关绝缘试验656

21.1.6 无励磁分接开关的密封试验657

21.1.7 有载分接开关的压力及真空试验657

21.1.8 有载开关机械试验657

21.1.9 电动机构试验658

21.1.10 有载分接开关的切换试验659

21.1.11 顺序试验661

21.2 触头压力测量661

21.3 触头接触电阻测量662

21.3.1 接触电阻的物理现象662

21.3.2 接触电阻的测量665

21.4 转动力矩测量666

21.4.1 转动力矩的要求666

21.4.2 转动力矩的测量666

21.5 绝缘耐压试验667

21.5.1 分接开关绝缘试验的一般要求667

21.5.2 工频耐压试验667

21.5.3 冲击耐受电压试验668

21.5.4 操作冲击电压试验670

21.6 局部放电测量671

21.7 密封试验672

21.7.1 油压密封试验672

21.7.2 有载分接开关油室氟里昂气体试验法672

21.8 短路电流试验672

21.8.1 试验要求672

21.8.2 试验线路672

21.8.3 线路计算实例675

21.8.4 短路电流的试验方法677

21.9 温升试验679

21.9.1 温升试验的一般条件679

21.9.2 温升试验680

21.10 有载开关的切换试验681

21.10.1 工作负载切换试验681

21.10.2 开断容量试验683

21.10.3 试验的主回路683

21.11 过渡阻抗试验693

21.11.1 装在开关中按产品使用情况试验694

21.11.2 脉冲电流法694

21.12 顺序试验694

21.12.1 分接开关触头动作顺序测量694

21.12.2 切换开关触头切换程序测量696

21.13 机械寿命试验696

21.13.1 无励磁分接开关696

21.13.2 有载分接开关697

21.14 有载分接开关低温试验698

参考文献698

第22章 三相变压器零序阻抗测量699

22.1 概述699

22.2 三相系统的对称分量699

22.3 变压器的阻抗701

22.3.1 三相变压器的正序阻抗和负序阻抗701

22.3.2 三相变压器的零序阻抗701

22.4 零序阻抗的测量708

22.4.1 Yyn联结变压器的零序阻抗试验708

22.4.2 YNd联结变压器的零序阻抗测量709

22.5 试验实例709

22.5.1 绕组YNd联结，三相三柱铁心变压器709

22.5.2 绕组YNynd联结，三相三柱铁心变压器709

22.5.3 绕组YNd联结，三相五柱铁心变压器710

22.5.4 绕组YNynd联结，三相五柱铁心变压器711

第23章 变压器安装后的交接试验712

23.1 交接试验的目的和项目712

23.1.1 交接试验的目的712

23.1.2 交接验收试验项目712

23.1.3 交接试验的程序713

23.2 绕组直流电阻测定714

23.2.1 测定绕组直流电阻的目的714

23.2.2 现场测定绕组直流电阻的方法715

23.2.3 现场测量绕组直流电阻时的注意事项717

23.3 绝缘电阻测量719

23.3.1 绝缘电阻含义及用途719

23.3.2 绝缘电阻的定义及测量方法720

23.3.3 吸收比的含义及功能724

23.3.4 极化指数的含义及功能725

23.4 测量介质损耗725

23.4.1 介质损耗的表征及测量方法725

23.4.2 测量绕组连同套管的tanδ726

23.4.3 测量电容式套管的tanδ729

23.4.4 测量变压器油的tanδ731

23.5 绝缘耐压试验731

23.5.1 绝缘耐压试验的内容和作用731

23.5.2 绕组连同套管的交流耐压试验732

23.5.3 绕组连同套管的局部放电试验735

23.6 运行电压性能的检测737

23.6.1 运行电压性能的含义及检测737

23.6.2 检查所有分接头的电压比737

23.6.3 检查三相变压器的联结组别和单相变压器引出线的极性738

23.6.4 检查相位738

23.7 非纯瓷套管的试验739

23.7.1 非纯瓷套管的类型及试验项目739

23.7.2 试验方法和要求740

23.8 变压器油试验742

23.8.1 变压器油的试验项目742

23.8.2 变压器油的试验方法742

23.9 有载分接开关的检查和试验744

23.9.1 检查和试验项目744

23.9.2 切换装置可靠性检验744

23.9.3 有载分接开关整体功能的可靠性746

23.9.4 控制系统的可靠性746

23.10 额定电压下的冲击合闸试验747

23.10.1 冲击合闸试验的目的747

23.10.2 冲击合闸试验的方法747

23.10.3 对冲击合闸试验的几点看法748

23.11 声级测量750

参考文献751