浅析电力变压器绝缘介质损耗检测技术

绝缘介质在交流电压作用下会在绝缘介质内部产生损耗，这些损耗包括绝缘介质极化产生的损耗、绝缘介质沿面放电产生的损耗和绝缘介质内部局部放电产生的损耗等。

变压器tgD绝缘测试的特性

(1)变压器绝缘良好时，外施电压与tgd之间的关系近似一水平直线，且施加电压上升和下降时测得的tgd值是基本重合的。当施加电压达到某一极限值时，tgd曲线开始向上弯曲。

(2)如果绝缘介质工艺处理得不好或绝缘介质中残留气泡等，则绝缘介质的tgd比良好绝缘时要大。同时，由于工艺处理不好的绝缘介质在很低电压下就可能发生局部放电，所以，tgd曲线便会较早地向上弯曲，且电压上升和下降时测得的tgd值是不相重合的。

(3)当绝缘老化时，绝缘介质在低电压下的tgd也有可能反而比良好绝缘时要小，但tgd开始增长的电压较低，即tgd曲线在较低电压下即向上弯曲。

(4)绝缘比较容易吸潮，一旦吸潮，tgd就会随着电压的上升迅速增大，且电压上升和下降时测得的tgd值不相重合。

(5)当绝缘存在离子性缺陷时，tgd曲线随电压升高曲线向下弯曲，即tgd随电压升高反而变小。

变压器油tgD增大的原因及绝缘受潮的判断

大型变压器油tgd增大的可能原因主要有

(1) 油中浸入溶胶杂质。研究表明，变压器在出厂前残油或固体绝缘材料中存在着溶胶杂质;在安装过程中也有可能再次浸入溶胶杂质;在运行中还可能产生溶胶杂质。 变压器油的介质损耗因数主要决定于油的电导，油的介质损耗因数正比于电导系数，油中存在溶胶粒子后，由电泳现象(带电的溶胶粒子在外电场作用下有作定向移 动的现象，叫做电泳现象)引起的电导系数，可能超过介质正常电导的几倍或几十倍，因此，tgd值增大。

胶粒的沉降平衡，使分散体系在各水平面上浓度不等，越接近容器底层浓度越大，可用来解释变压器油上层介质损耗因数小、下层介质损耗因数大的现象。

(2) 油的粘度偏低使电泳电导增加引起介质损耗因数增大。有的厂生产的油虽然粘度、比重、闪点等都在合格范围之内，但比较来说是偏低的，因此在同一污染情况下， 就更容易受到污染，这是因为粘度低很容易将接触到的固体材料中的尘埃迁移出来，使油单位体积中的溶胶粒子数增加，粘度小，均使电泳电导增加，从而引起总的 电导系数增加，即总介质损耗因数增大。

(3)热油循环使油的带电趋势增加而引起介质损耗因数增大。大型变压器安装结束之后，要进行热油循环 干燥。一般情况下，制造厂供应的是新油，其带电趋势很小，但当油注入变压器以后，有些仍具有新油的低带电趋势，也有些带电趋势增大。而经过热油循环之后， 加热将使所有油的带电趋势均有不同程度的增加，油的带电趋势与其介质损耗因数有着密切关系，油的介质损耗因数随其带电趋势增加而增大。因此，热油循环后油 带电趋势的增加，也是引起油的介质损耗因数增大的原因之一。

(4)微生物细菌感染。这主要是在安装和大修中苍蝇、蚊虫和细菌类生物的侵入所 造成的。在现场对变压器进行吊罩检查中，发现有一些蚊虫附着在绕组的表面上。微小虫类、细菌类、霉菌类生物等，它们大多数生活在油的下部沉积层中。由于污 染而在油中含有水、空气、碳化物、有机物、各种矿物质及微细量元素，这些促成了菌类物生物的生长。变压器运行时的温度又适合这些微生物的生长，温度对油中 微生物的生长及油的性能影响很大，试验发现冬季的介质损耗因数值较稳定。环境条件对油中微生物的增长有直接的关系，而油中微生物的数量又决定了油的电气性 能。由于微生物都含有丰富的蛋白质，其本身就有胶体性质。因此，微生物对油的污染实际是一种微生物胶体的污染，而微生物胶体都带有电荷，影响油的电导增 大，所以电导损耗也增大。

(5)油的含水量增加引起介质损耗因数增大。对于纯净的油来说，当油内含水量体积分数较低(如30-40ppm)时，对油的tgd值的影响不大，只有当油中含水量较高时，才有十分显著的影响。

在 实际生产和运行中，常遇到下列情况：油经真空、过滤、净化处理后，油的含水量很小，而油的介质损耗因数值较高。这是因为油的介质损耗因数不仅与含水量有 关，而且与许多因素有关。对于溶胶粒子，其直径在10-9-10-7m 之间，能通过滤纸，所以虽经二级真空滤油机处理其介质损耗因数仍降不下来。遇到这种情况，通常采用硅胶或801 吸附剂等进行处理可收到良好效果。

tgD检测与故障判断实例

(1) 某厂用变压器，绕组绝缘介损由三年前的0.3 % ,上升为1.2 %,绝缘电阻吸收比1.67,油耐压49kV，油中含水的体积分数为15.5ppm。为了弄清是否因油质劣化引起介损增大，又测试了70度下油介损为 0.05%，从而排除了油质不良的因素。吊芯检查，没发现明显水迹。进一步分析，弄清了介损增大的原因。该变压器高压绕组额定电压10kV,主绝缘几乎全 由油浸纸组成，没有大的油隙，所以绕组绝缘的介损近似等于纸的介损。纸介损1.2%,纸含水量已达2 % ,属轻度受潮。至于绝缘电阻等数值，也因绝缘受潮轻微和变压器尺寸较小等因素，而反映并不明显。变压器油枕属普通敞开式，呼吸进水，逐步受潮。该变压器经 过干燥，介损恢复正常。

用tgd来判断变压器的绝缘状况尚不够完善，如试验电压远比运行电压低，其有效性随着变压器电压等级的提高，容量和 体积的增大而下降，且变压器承受绝缘强度试验的能力与tgd的大小没有直接的内在等。但实际试验证明，如果变压器绝缘干燥处理不良、油、纸绝缘中含水 量较高、则变压器的tgd将较大。而较大的tgd是变压器运行中引起绝缘击穿和绝缘热老化的潜在因素，对变压器的制造、检修和运行都提出了更高的要求。