变压器绝缘电阻、吸收比、极化指数的综合分析

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1、中国电机工程学会高电压专业委员会2004年学术会议论文变压器绝缘电阻、吸收比、极化指数的综合分析云南省思茅供电局变电部史峻摘要：测量绝缘电阻是一种简便而又常用的方法，可以检出绝缘是否有贯通的集中性缺陷，整体受潮等缺陷。本文介绍了变压器绕组绝缘电阻和吸收比的测量原理，针对实际测量分析中出现的问题讨论了影响变压器绕组绝缘电阻和吸收比的测量的因素及其影响的程度，为正确处理有关变压器绕组绝缘电阻和吸收比、极化指数问题提供了依据。关键词：变压器绝缘电阻吸收比极化指数1引言大型变压器通常通过测量绕组绝缘电阻和吸收比来分析绝缘是否有贯通的集中性缺陷，整

2、体受潮或贯通性受潮，但在实际中经常遇到诸如绕组绝缘电阻和吸收比一致下降及出厂试验时绝缘电阻值过高使吸收比很难达到要求值或出厂值过高而现场测量值比出厂值降幅较大等问题，本文根据其测量原理讨论有关部门影响因素。2绝缘电阻和吸收比的测量原理通常采用在绝缘介质上加直流电压测其绝缘电阻和吸收比，其等值电路、电流变化及电阻的变化见下图：I1为导电粒子形成的传导电流，较稳定地反映表面泄露电流的大小，Id为电子离子快速极化形成的位移电流，反映几何电容的大小，时间t<10¯³S，Ix为偶极子缓慢极化形成的吸收电流，取决于电介质的介电性能、不均匀程度和结构，

3、可延续数分钟或数小时，ΣⅠ=Ⅰ1+Ⅰd+Ⅰx，其变化曲线ΣⅠ称为吸收曲线，R（t）为绝缘电阻的变化曲线，如下：310中国电机工程学会高电压专业委员会2004年学术会议论文因为变压器容量大，吸收现象是很明显的，同一绝缘在受潮或有缺陷时其吸收曲线是会发生变化的，故可用吸收曲线来判断绝缘状况的，通常用吸收比K（R60s/R15s）表示绝缘吸收特性，式中R60s、R15s分别为加压60s、15s时的绝缘电阻，大型变压器容量大，吸收过程是很长的，用吸收比判断有困难时可用极化指数PI来判断，通常取PI=R600s/R60s。变压器主绝缘的等值电路图如

4、下：Rp、Cp分别为纸板等值绝缘电阻和电容量，Ro、Co分别为油隙等值绝缘电阻和电容量，Rb为垫条或垫块等值绝缘电阻，直流电压作用下吸收电流R（t）=Rb（Rp+Ro）/（Rb+Rp+Ro）I（t）=Io+I×eˉt/TIo≈I1I×eˉt/T=Ⅰd+ⅠxR*（t）=R（t）/（1+G×eˉt/T）吸收系数G=Rb/（Rb+Rp+Ro）×（RpCp—RoCo）/RpRo（Co+Cp）吸收时间常数T=RpRo（Co+Cp）/Rp+Ro即G=I/Io，R=U/Io3有关标准3.1国家及行业标准GB/T6451—1999要求所有变压器测量绝缘电

5、阻及吸收比，但不论国家标准还是行业标准，都没有规定数值范围，IEC亦同。3.2变压器生产标准各个变压器厂的标准是不一样的，如某变压器厂的标准如下：(20°C)电压（kV）≥330220110<35及以下电阻值（MΩ）2500200015001000吸收比K1．51．51．31．3极化指数PI2．01．81．51．53.3验收标准交接验收标准按GB50150—91进行，其中第6.0.5条规定,绝缘电阻不低于产品出厂值的70%,吸收比和出厂值比较应无明显差别。(20°C)311中国电机工程学会高电压专业委员会2004年学术会议论文电压（kV）

6、≥330220110<35及以下电阻值（MΩ）1000800800400吸收比K1．51．51．31．34主要影响因素分析4.1产品结构的影响变压器产品结构的改进使其绕阻绝缘电阻和主电容相应增大,主电容相应增大造成吸收时间常数加大,使吸收比对变压器绝缘的描述不如极化指数准确,由式R*（t）=R（t）/（1+G×eˉt/T）可得:K=(1+Ge¯15/T)/(1+Ge¯60/T),由此可得出K-T关系曲线见下图:结构改变及油品改善使RpRo/(Rp+Ro)和Co+Cp都增加造成T比T0大的多,结果绝缘电阻高,吸收比反而小。绝缘电阻过高也造成

7、稍有吸湿就使绝缘阻值明显下降,现场验收时要求阻值达到出厂值的70%,而标准中并没有综合绝缘电阻数值考虑。4.2温度的影响如某变压器厂的一台90000/220的变压器,R60—θ，K—θ关系曲线如下：绝缘电阻与温度的关系吸收比与温度的关系变压器的数量愈多，对于比较不同环境温度时绝缘性能的变化是很有帮助的。4.3油纸含水量的影响油纸含水量对绝缘电阻的影响从下表可以看出：312中国电机工程学会高电压专业委员会2004年学术会议论文序号油中的H2O纸中的H2OR15R60K10的负6次方%MΩMΩ1111．2370015001．12163．054

8、507501．093254．171602201．374356．451001101．1从表中可以看出，绝缘电阻随油中的水份含量明显降低，纸中含水量的多少也有一定的影响。4.4气泡的影响变压器充油