电力变压器绕组对地及绕组间直流绝缘电阻测量检测

电力变压器绕组对地及绕组间直流绝缘电阻测量检测

电力变压器作为电力系统中至关重要的设备之一，其运行状态直接关系到电网的安全与稳定。在变压器的日常维护及故障诊断中，绕组对地及绕组间的直流绝缘电阻测量是一项基础且关键的检测项目。这项测试主要用于评估变压器绕组绝缘材料的性能状态，及时发现绝缘老化、受潮、污染或机械损伤等潜在缺陷，从而预防设备故障的发生。直流绝缘电阻测量通过施加稳定的直流电压于绕组与接地部分之间（绕组对地）或不同绕组之间（绕组间），测量其泄漏电流，并计算出相应的绝缘电阻值。该数值能够直观反映绝缘材料在直流电场下的导电特性，是判断绝缘性能好坏的重要依据之一。

进行该项检测时，必须严格遵守安全操作规程，确保设备断电、充分放电并可靠接地，以避免残余电荷对人员和仪器造成危害。同时，环境因素如温度、湿度对测量结果有显著影响，通常需要进行必要的校正或记录测试条件以进行对比分析。规范的测量流程和准确的结果解读对于评估变压器的健康状况、制定维护策略至关重要，是保障电力设备长周期安全运行的重要手段。

测量目的与意义

直流绝缘电阻测量的核心目的是评估变压器主绝缘系统的完整性。绕组对地绝缘电阻低可能表明主绝缘（如油-纸绝缘系统）存在缺陷、受潮或贯穿性损伤；绕组间绝缘电阻异常则可能意味着不同电压等级绕组之间的绝缘（如相间绝缘、层间绝缘）劣化或存在导电性污染物。及时发现这些隐患，可以避免运行中发生匝间短路、对地击穿等严重事故，延长设备使用寿命，减少非计划停运造成的经济损失。

测量基本原理

该测试基于欧姆定律（R = U/I）。在绕组（如高压绕组）与地（铁心、油箱）之间，或在高压绕组与低压绕组之间施加一个恒定的直流测试电压（通常为500V, 1000V, 2500V或5000V，依据设备电压等级和标准选择）。施加电压后，测量流经绝缘材料的微小泄漏电流。理想绝缘体的泄漏电流应极小，绝缘电阻值极高（通常在兆欧MΩ或吉欧GΩ量级）。实际测量到的绝缘电阻值（R = 测试电压U / 泄漏电流I）综合反映了绝缘材料的体积电阻和表面电阻特性。绝缘劣化（如受潮、碳化、开裂）或污染会导致泄漏电流增大，从而使测得的绝缘电阻值显著下降。

测试步骤（简述）

1. 安全准备： 确认变压器已完全停电、隔离，并通过放电棒对高低压绕组及铁心进行充分放电，确保无残余电荷。将非测试绕组可靠短接并接地（根据测试类型选择接地点）。
2. 接线：
   • 绕组对地测量： 绝缘电阻测试仪（兆欧表）的“Line”端子接被测试绕组（如高压A相），“Earth”端子接变压器油箱（地）或铁心。
   • 绕组间测量： 绝缘电阻测试仪的“Line”端子接一个绕组（如高压绕组），“Earth”端子接另一个绕组（如低压绕组，此时低压绕组短接并接至“Earth”端子）。
3. 施加电压与读数： 选择合适的测试电压等级，启动测试仪施加电压。通常读取并记录稳定后（如60秒或按标准规定）的绝缘电阻值（R60s）。对于更深入的分析，还需记录15秒（R15s）或10分钟（R10min）的值以计算吸收比（R60s/R15s）或极化指数（R10min/R1min）。
4. 放电与拆线： 测试结束后，先将测试仪电压降至零，然后通过测试仪的内部放电电路或外接放电棒对被测绕组进行充分放电（时间通常需数倍于充电时间），确认无电压后方可拆除测试线。

关键影响因素与注意事项

• 温度： 绝缘电阻随温度升高而显著下降（呈指数关系）。测试时应记录油温或绕组温度，结果需校正到标准温度（通常为20°C或40°C）进行比较。不同校正公式需依据标准（如IEEE 43, IEC 60060）选用。
• 湿度： 表面受潮（如套管、端子板）会严重降低表面绝缘电阻。测试前应清洁受潮表面，恶劣天气（雨雾）下尽量避免测试。
• 残余电荷： 未充分放电会导致测试误差甚至损坏仪表或危及人身安全。
• 测试时间与极化： 绝缘材料在直流电场下会发生极化，导致绝缘电阻值随时间上升（吸收现象）。因此，读取时间点必须统一，并利用吸收比或极化指数判断绝缘受潮程度（受潮严重时吸收现象减弱，比值接近1）。
• 测试电压选择： 电压等级应根据变压器额定电压选择。过低电压可能无法有效检测出缺陷；过高电压则可能对绝缘造成不必要应力或击穿弱绝缘。需参考厂家说明或相关标准（如DL/T 596, IEEE 43）。

结果分析与判断

绝缘电阻值本身、吸收比、极化指数是主要的判断依据。通常将测量结果与以下方面进行比较：

1. 历史数据： 与同一设备历次试验结果（好在相近温度下）纵向比较，如绝缘电阻下降超过50%（或按规程规定），则表明绝缘可能显著劣化。
2. 相间比较： 同一变压器各相绕组的对地绝缘电阻值应大致相近（通常相差不超过30%）。
3. 标准与规程要求： 依据DL/T 596《电力设备预防性试验规程》、IEEE 43、IEC 60505等标准，有低允许值要求（如油浸式变压器绕组在10-30°C时，一般要求不低于出厂值70%或1000 MΩ/额定kV，具体看电压等级和标准版本）。吸收比（R60/R15）通常要求>1.3（或1.2，视标准）；极化指数（R10min/R1min）通常要求>1.5（或2.0）。

若测量结果异常（如绝对值过低、吸收比/极化指数过小、相间差异大、或较历史值大幅下降），则强烈提示绝缘存在受潮、严重劣化、贯穿性缺陷或严重污染等问题，需要结合其他试验（如介质损耗因数tanδ测试、油色谱分析DGA、局部放电测试等）进行深入诊断，必要时安排检修。

安全措施

安全是首位！务必做到：

• 确认变压器已断电、隔离并有明显断开点。
• 对所有可能带电部分（高低压绕组、套管、中性点、铁心、油箱）进行充分、可靠放电（时间要足够长）。
• 测试前后，测试端子和接地端子都应可靠接地。
• 使用合格、经过校验的绝缘电阻测试仪。
• 测试区域设置安全围栏和警示标志，防止无关人员靠近。
• 操作人员穿戴合格的绝缘手套和绝缘鞋。
• 拆接线必须在测试仪无输出且被试品充分放电后进行。
• 由具备资质和经验的人员进行操作。