任务一 绝缘电阻、吸收比、极化指数测量
一、测量目的
测量电力变压器的绝缘电阻和吸收比或极化指数，对检查变压器整体的绝缘状况具有较高的灵敏度，能有效地检查出变压器绝缘整体受潮，部件表面受潮或脏污以及贯穿性的缺陷。当绝缘贯穿性短路、瓷瓶破损、引接线接外壳、器身铜线搭桥等这样半贯穿性或金属短路性的故障，测量其绝缘电阻时才会有明显的变化。同时干燥前后绝缘电阻的变化倍数，比介质损耗因数值变化倍数大很多。例如7500kV·A的变压器，干燥前后介损数值变化2.5倍，但绝缘电阻变化有40多倍，变化相当明显。
测量绝缘电阻时，采用空闲绕组接地的方法，其优点是可以测出被测部分对接地部分和不同电压部分间的绝缘状态，且能避免各绕组中剩余电荷造成的测量误差。
吸收比K为绝缘电阻60s值与15s值之比，变压器绕组绝缘电阻值及吸收比对判断变压器绕组绝缘是否受潮起到一定作用。吸收比主要取决于介质的不均匀程度，即当油和纸两层介质均良好或均很差时，其作用均使吸收比下降，给判断绝缘优劣带来复杂性。
当测量温度在10～30℃时，未受潮变压器的吸收比应在1.3～2.0范围内，受潮或绝缘内部有局部缺陷的变压器的吸收比接近于1.0。考虑到变压器的固体绝缘主要为纤维质绝缘，而这些固体绝缘仅为变压器绝缘的小部分，其主要部分是由绝缘油组成的，绝缘油是没有吸收特性的，故在注入弱极性的变压器油以后，其吸收特性并不显著。
用吸收比K判断绝缘状态有不确定性。特别是对于大型变压器，因吸收时间常数T较大，往往不能取得大的吸收比。由于绝缘结构的不同，使测试的吸收时间常数延长，吸收过程明显变长，稳态时一般可达10min或以上。大量数据表明，10min绝缘电阻均大于1min绝缘电阻值，说明这些变压器的吸收电流确实衰减很慢。因而出现绝缘电阻提高、吸收比小于1.3而绝缘并非受潮的情况。若仍然按传统的吸收比来判断大型变压器的绝缘状况，已不能有效地加以判断。
为更好地发挥绝缘电阻项目的作用，根据目前我国广泛采用晶体管兆欧表测试的情况，在电力变压器绕组的测试中，用“极化指数PI”作为另一种判断绕组绝缘是否受潮的依据。极化指数是指测试读取10min时的绝缘电阻值与读取1min时绝缘电阻值之比。
PI=R600/R60 （2-1）
由公式（2-1）可知，极化指数PI随吸收时间常数有直接变化的关系。即绝缘状况良好时，时间越长，PI越大。所以用极化指数对判断绝缘状况有较好的确定性。但对于小容量变压器，因吸收时间常数较小，极化指数PI也较小。考虑到变压器的不同电压等级和容量，《电力设备预防性试验规程》中规定：吸收比（在10～30℃范围）不低于1.3或极化指数不低于1.5，是指吸收比大于1.3（可能极化指数小于1.5），或仅极化指数大于1.5（可能吸收比小于1.3）都作为符合标准，如表2-1所示。所以对吸收比小于1.3，一时又难以下结论的变压器，可以补充测量极化指数作为综合判断的依据。
表2-1 极化指数判断绝缘状况参考标准
测量绕组的绝缘电阻和吸收比，是检验变压器绝缘状况简单而通用的方法，具有较高的灵敏度，对绝缘整体受潮或贯通性缺陷，如各种短路，接地，瓷件裂等能有效地反映出来。当测量温度与变压器出厂试验时的温度不符合时，需要换算到同一温度时的数值进行比较，如表2-2所示。
表2-2 油浸式电力变压器绝缘电阻的温度换算系数
二、测量方法
测量时，记录好环境温度和湿度，按顺序依次测量各绕组对地和对其他绕组间的绝缘电阻和吸收比值。变压器绕组绝缘电阻测量顺序及部位如表2-3所示。被测绕组所有引线端短接，非被测绕组所有引线端短接并接地。可以测量出被测绕组对地和对非被测绕组间的绝缘状况，同时能避免非被测组中剩余电荷对测量的影响。
表2-3 变压器绕组绝缘电阻测量顺序及部位
测量绕组绝缘电阻时，对额定电压为1kV及以下的绕组时，应使用量程不高于0.5kV的兆欧表，电压为2.5kV及以上的绕组时，可用1kV或2.5kV的兆欧表。对额定电压为10kV及以上的绕组采用5kV绝缘电阻表测量，并记录顶层油温。
对绝缘电阻测量结果的分析，采用比较法，主要依靠本变压器的历次试验结果相互进行比较。一般交接试验值不应低于出厂试验值的70％。绝缘电阻换算到20℃时，220kV及其以下的变压器不应小于800MΩ，500kV的变压器不小于2000MΩ，吸收比不低于1.3。
三、技术标准
规定35kV级及以下的大型电力变压器吸收比不应低于1.3，电压等于或高于60kV的大型电力变压器吸收比应控制不低于1.5。电力行业在验收交接试验中相应规定吸收比分别不低于1.2和1.3。
所以对吸收比小于1.3，一时又难以下结论的变压器，可以补充测量极化指数作为综合判断的依据。
四、结果判断
绝缘电阻在一定程度上能反映绕组的绝缘情况，但是它受绝缘结构、运行方式、环境和设备温度、绝缘油的油质状况及测量误差等因素的影响很大。所以在安装时，绝缘电阻值R60s不应低于出厂试验时绝缘电阻测量值的70％。预防性试验时，绝缘电阻值R60s不应低于安装或大修后投入运行前的测量值的50％。对500kV变压器，在相同温度下，其绝缘电阻不小于出厂值的70％，20℃时最低阻值不得小于2000MΩ。
变压器绕组吸收比对判断绕组绝缘是否受潮起到一定的作用，但它不是一个单纯的绝对特征数据，而是一个易变动的测量值，换言之，吸收比反映绝缘缺陷有不确定性。所以特别是新生产变压器，可能出现绝缘电阻高、吸收比反而不合格的极不合理现象，也有运行中有的变压器，吸收比低于1.3，但一直安全运行，未曾发生过问题。例如，据西北地区统计，对于正常运行的72台变压器的905次测量结果，其中吸收比小于1.3的占测量总数的13.9％。对110kV及以上的275台变压器历年统计结果，吸收比小于1.3者占7.8％。鉴于上述原因，若仍然按传统的吸收比来判断超高压、大容量变压器的绝缘状况，已不能有效地加以判断。综上所述，用吸收比K判断绝缘状态有不确切性。特别是对于大型变压器，因吸收时间常数T较大，往往不能取得比较大的吸收比值。由于绝缘结构的不同，使测试的吸收时间常数延长，吸收过程明显变长，稳态时一般可达10min或以上。大量数据表明，10min绝缘电阻均大于1min绝缘电阻值，说明这些变压器的吸收电流确实衰减很慢。因而出现绝缘电阻提高、吸收比小于1.3而绝缘并非受潮的情况。
但是基本也有规律就是吸收比有随着变压器绕组的绝缘电阻值升高而减小的趋势，绝缘正常的情况下，吸收比有随着温度升高而增大的趋势；绝缘有局部问题时，吸收比会随着温度升高而下降的趋势。
因此，在《电力设备预防性试验规程》中规定采用吸收比和极化指数来判断大型变压器的绝缘状况。极化指数的测量值不低于1.5。应当指出，吸收比与温度是有关的，对于十分良好的绝缘，温度升高，吸收比增大。对于油或纸绝缘不良时，温度升高，吸收比减小。
五、特别提示
（1）变压器内部铁芯、夹件、穿心螺栓等部分的绝缘介质单一，基本不能承受电压，只是绝缘“隔电”作用，绕组绝缘部分可以承受高压，所以铁芯等部件的绝缘电阻能更有效地检查出变压器绝缘整体受潮，部件表面受潮或污秽，以及贯穿性的集中性缺陷，如变压器本体绕组金属接地、瓷件破裂等。
（2）测量时非被测绕组（空闲绕组）所有引线端短接并接地，目的是测量被测部分对接地部分和不同电压部分间的绝缘状态，且能避免各绕组中剩余电荷造成的测量误差。实测表明，测量绝缘电阻时，非被测绕组接地比接屏蔽时其测量值普遍低一些。
（3）《电力设备预防性试验规程》中规定，绝缘电阻需要进行温度换算。吸收比和极化指数不进行温度换算。所以测量前的温度和湿度记录就变得尤为重要了。
（4）对于变压器绝缘电阻、吸收比或极化指数测试结果的分析判断最重要的方法就是与出厂试验比较，比较绝缘电阻时应注意温度的影响。由于干燥工艺的改进变压器绝缘电阻越来越高，一般能达到数万兆欧，这使变压器极化过程越来越长，原来的吸收比标准值越来越显示出其局限性，这时应测量极化指数。而不应以吸收比试验结果判定变压器不合格。变压器绝缘电阻大于10000MΩ时，可不考核吸收比或极化指数。
复习与思考
1.请说明变压器有哪几个重要的预防性试验，并阐述试验的目的。
2.测量绝缘电阻的目的是什么？
3.变压器的吸收现象是指什么？变压器的吸收比和极化指数在判断绝缘主要起到什么作用？
4.变压器的吸收比只有1.2，能不能判断绝缘不合格？下一步应采用什么措施？