电力变压器绝缘电阻的测量与分析

季 忠

（东芝水电设备（杭州）有限公司 杭州）

一、电气绝缘测量在实际工作中的运用

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。当绝缘贯穿于两极之间时，测量其绝缘电阻时才会有明显的变化，既通过测量才能灵敏地查出缺陷；若绝缘只有局部缺陷，而两极间仍保持有良好绝缘时，绝缘电阻降低很少，甚至不发生变化，因此不能查出这种局部缺陷。

二、电力变压器绝缘电阻的测试

1.基本原理

测量绝缘电阻时，采用被试相绕组加压时，另外两相绕组短接接地的方法，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相互影响造成的测量误差。

2.测试分析

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。当测量温度在10～30℃时，未受潮变压器的吸收比应在1.3～2，受潮或绝缘内部有局部缺陷的变压器的吸收比接近于1。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一小部分，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。

近年来的统计情况发现，大型变压器的绝缘电阻绝对值大时，往往出现吸收比小或不合格的极不合理的现象。反之绝缘电阻绝对值小时，则吸收比可达1.3以上，给判断绝缘状况带来困难。油浸式变压器主绝缘结构介质是油、纸。在直流电压作用下，等值电路见图1。

其中RP、CP为绝缘纸的等值电阻和电容量；R0、C0为绝缘油的等值电阻和电容量；R1为纸撑条和垫块的等值电阻。在直流电压作用下，

由式（1）看出，绝缘电阻取决于变压器纸和油的状况，及结构尺寸，并随测试时间增加而增大。因此不是判断绝缘状况的理想指标。实测表明，变压器油的状况，特别是其电阻率影响因素很多，对绕组绝缘电阻的影响很大。

图1 变压器绝缘的等值电路

吸收比K为绝缘电阻60 s值与15 s值之比

由式（4）看出，吸收系数G增加，导致吸收比K增大。由式（2）知，吸收系数G主要取决于介质的不均匀程度（RpCp≠R0C0，即当油和纸两层介质均良好或均很差时，G值较小，其作用均使吸收比下降，给判断绝缘优劣带来复杂性。在固定的G值前提下，某一吸收时间常数T0时，吸收比K取得最大值Km，如图2所示。

图2 吸收比与吸收时间常数的关系

由式（3），吸收时间常数T与R0R0/（Rp+R0）成正比，油和纸两层介质或其中一层介质不良时，T＜T0；当两层介质均好时T＞T0。在这两种情况下，吸收比均较小，也给绝缘判断带来复杂性。

3.实际应用

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 10 min或以上。大量数据表明，10 min绝缘电阻均＞1 min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＜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10 min时的绝缘电阻值与读取1 min时绝缘电阻值之比。通常，吸收时间常数T在100～200 s，1+Ge-600/T≈1则

由式（6），吸收指数PI随G和T均有单向变化的关系。即绝缘状况良好时，T大，PI亦大。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T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）≥1.3或极化指数≥1.5”是指吸收比＞1.3（可能极化指数＜1.5），或仅极化指数＞1.5（可能吸收比＜1.3）都作为符合标准。所以对吸收比＜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。现场工作积累的试验数据，可作为根据极化指数判断绝缘状况的参考。

4.结论

变压器绝缘状况的好坏按以下要求判定：（1）在变压器使用时所测得绝缘电阻值与变压器在安装或大修干燥后投入运行前测得的数值之比，应≥50%。（2）吸收比R60/R15≥1.3，极化指数R10/R1≥1.5符合上述条件，则认为变压器绝缘合格

三、变压器测量绝缘电阻注意事项

（1）应在良好天气时进行测试，且被测变压器温度和周围温度不宜＜5℃。否则，测得的绝缘电阻值往往不准确。

（2）测量时，环境湿度不宜＞75%。因为湿度对表面泄漏电流的影响较大，使绝缘电阻降低，造成测量结果不准确。

（3）每测定一次绝缘电组，测试结束应将电荷放尽。否则，第二次测量时，会出现绝缘电阻增大的假象。

（4）电力变压器出现故障，一般指绝缘材料的老化与损坏有关，电气绝缘测试可及早预测电气设备整体绝缘的好坏，同时作为初期准确地判定被测试品的绝缘性能依据。绝缘材料是考核电气设备性能的主要技术指标。因此，现场需要用各种技术方案进行对电气设备的绝缘情况进行定期监测，并结合测试设备技术，正确对电气设备的绝缘性能做客观的综合评价。