67年茂陵机校毕业,68年进铜川变压器厂,干电工11年,变压器试验5年,管总装引线技术5年,在生产质检服务部门各干一年,在工艺科从事图纸会签现场工艺6年,我的E-mail: transformerhe@163.com,欢迎交流。
61 试验电源三相电压不平对试验的影响
（1）对读取电压比的影响
1982年11月份，在用双电压表法测试TSY-1000/10移圈式调压变压器的电压比时，发现电压比与设计值不 符，正常时高压额定电压为10KV，低压为0~10.5KV，而在这次试验时，高压加10KV电压，但低压最高电压只有1 0KV。是何原因造成地？当时只在调压变压器绕组匝数，绕组套插上查问题，均被排除后又进行垫块调整，电压虽 有上升但难达要求值。在近一月的查找未果的情况下，一次无意之中扭动了一下测量高压电压的三相转换开关，这 次电压比测量值符合设计要求。查其原因，平常总认为自己用的三相电源电压是平衡地，也很少用单相测试产 品， 故在查找问题时把试验电源的影响因素给忽视了。
我厂试验站无独立电源，且统一电源中单相用电器较多，平常监测电压按规定取AC相，而试验时就读取AC 相，但试验用电缆却是BC相电压，AC相电压偏高BC相电压偏低，AC相电压读够了，但BC相电压上不去，造成上 述所说的情况。
（2）对读取电抗值的影响
读取单相电抗器的电感量看是否在设计值范围内，通常在绝缘装配后做一次，成品试验时再做一次，有时中试调整好电感量后，成品试验时电抗值有时还在设计值内，但有时就差的较远，得重新调整空气间隙，其中一个重要原因就是读取电压与施加电压不符。一般操作台上的监测电压AC相是不变的，但台下加压电缆线的A,B,C头标记不清或夹电缆线的人不注意相序，而造成监测的与所加的电压不符，如遇三相电压不平就会造成中试值与成品值不符，导致不必要的返修调整。
试验站根据不同的试品备有粗细两根电缆线，试电抗器的电感量一般电流较大得用粗电缆，但有时图省事，正在用细电缆又不想换粗电缆，因电缆的压降不同，试验结果数据不准，要想试的准确，读取电压值的电压表应接在试品进电端子上。
（3）对空载和感应试验的影响
三相空载试验时，三相电压不平会造成空载数据的不准，一般不会给产品带来危害，但在做三相感应时，如监测电压偏低就会造成其它相感应电压超过额定值，使变压器内外发生破坏性击穿，要想避免三相试验电源不平的影响，应采取如下措施：
1) 尽量给试验站配专用电源，即单独的发电机电源或架设专线供电。
2) 不可能满足以上两条时，试验时应勤检查电源电压平衡情况，根据影响的大小决定读取AC相或是三相电压的平均值。
3) 避开线路用电高峰进行试验。
62 负载试验从低压或高压短路有何不同
（1）正确地试验方法
从理论上讲，变压器负载试验无论从那侧加压，那侧短路其试验数据都是一样的。实际工作中人们偏重在电流小的一侧加电压，而短路电流大的一侧，其优点送电电缆细，电缆压降和损耗都小，除对大些变压器试验数据做些修正外，其小容量的变压器试验数据可忽略这些影响。
（2）错误地试验方法
在负载试验时，也有人为了省掉安装大短路铜排的麻烦，用1/2或1/4额定短路电流给低压侧送电，短路高压侧，其折算后的负载试验值有时会超标准值的上限。非额定电流负载试验是受条件限制而采用的办法，因其试验数据与额定电流短路法相比较误差较大不宜提倡。如果用错误试验方法去试验试制产品，以后同类型产品会以它为模式调整其它产品参数，这样试出的数据将会误导设计人员。
63 工频耐压击穿电流反而下降一例
变压器试验书上写道，当被试变压器容抗与试变的感抗之比小于2时发生耐压击穿，击穿电流不是上升而是下降，这种现象在变压器试验中很难见到。曾有一台ZJ-500/6异步电机串激调速用的整流变压器，在做工频耐压试验时曾出现过这种现象，现介绍如下：
该变压器低压为双饼式绕组，每一双饼为4根导线并绕，在出头处再把4根导线分成两组，使低压形成Y/ 两组电压，与现在设计的低压双饼式不同的是两组低压不为两个单独双饼，而是一个双饼包含两组低压，这种结构导致两组导线之间电容量的增大。
低压两组之间的工频耐压值为3KV，由于当时对此种结构的容升电压认识不到，只在操作台上读耐压值，结果因试品低压两组之间的容升电压影响，造成两组之间实际承受的电压比额定值要高出许多，使两组之间绝缘被击穿。这时就出现了击穿电流不象平时那样突然增大，而是由大突然变小，这就是容抗与感抗之比小于2时，电容电流大于短路电流的缘故。
64 双饼式绕组的多匝与少匝
（1）故障现象
低压为双饼式绕组，无论个别双饼是不等匝股间短路或多匝少匝，在中试电压比时不细心注意较难发现问题，所以有的故障在成品试验中才被发现。例如1984年8月底，我厂试制两台ZS-1600/6型传动用整流变压器，其高压为6KV两组低压为320V联结组为D,d 0 ,y11，成品试验数据见表9。
（2）故障查找
从表9中可以看出第二台变压器有问题，为了先不吊心找出三相中的那一相空载损耗超，利用箱盖上低压三角接加单相电压最方便，其数据见表10，理论上a相空载损耗值等于c相的，可见a相有问题。
表9 表10
把器身从油箱内吊出，用冒烟法查找具体故障部位，仍给a2 b2加单相电压，过一会a相11~12双饼发热并伴有油蒸汽出现。开始以老经验判断，认为高压局部匝间短路也可导致相应部位的低压双饼电流大，把A相高压低压绕组全拔下来均未找到匝间短路的地方，又把发热饼上下3组y接和d接双饼头尾从引线铜排上焊掉，测其直流电阻，y接双根：0.006266,0.006235,0.006240，d接单根：0.01851,0.01846,0.01745，可以看出11~12饼单根绕组的直流电阻0.01745与众不同，且与发热部位相符，怀疑11~12饼绕组有短路的地方，但未找到短路地方。
事到如此只有改变思路，双饼式绕组因多匝少匝也会使饼发热，所以又开始查11~12饼的匝数，结果少一匝，本应是19匝现只有18匝。
（2）故障分析
低压三角接电压为320V，每一双饼19匝电压为320V，那么18匝电压为303V，这样角接的9个双饼把11~12饼的一个双饼当成负载，空载时流过11~12饼的电流为17V/0.01745=974A，为该饼额定电流的4倍，所以它的发热是不奇怪地。假设11~12饼不是少匝而是多匝，这样它会把另9个双饼当成负载，结果空载时在11~12饼上流过的电流将比少一匝大的多。
（4）经验教训
如果以后遇到此类故障，应全方位考虑问题，尽可能不要急于拔绕组，因为引起低压双饼式绕组发热故障是多方面的，应先从低压引线部分进行多方位分析判断。
1）高压绕组局部短路，从低压侧加电压时，相应部位的双饼电流比其它双饼电流大，饼的首尾头焊掉，该双饼电流消失，但附近其它双饼电流增大。
2）低压为奇数匝的双饼式绕组发生不等匝股间短路，首尾头整体从铜排上取下，故障仍然存在。
3）低压双饼式绕组的多匝少匝，如把有问题饼首尾头从铜排上取掉，故障消失。
65 变压器工频耐压击穿都与那些因素有关
早年我厂在试制S-10/10电力变压器时，5台产品在进行工频耐压试验中都发生过几次击穿，但是耐压电压一次比一次高，最后终有4台承受住35KV试验电压。解体后发现击穿点从高压绕组最里层爬出，经过高压端绝缘、纸筒、油道、再进入低压端绝缘对低压绕组击穿。击穿路径比较明显，击穿通道上的固体绝缘件端部楞角全部烧掉，端面成为黑而光滑的园弧面。
同样在圆筒式35KV/0.4KV变压器耐压试验时，也曾出现过变压器高压耐压多次击穿，但最后一次还是承受住85KV的耐压，解体后同上面一样固体绝缘楞角烧掉。
通过以上两例可说明高低压绕组之间的固体绝缘虽已炭化，但剩下的纯油隙10KV为6.5mm，35KV为17.5mm的距离完全可以承受得住35KV和85KV的耐压，为什么会有如此现象呢？它都与那些因素有关，现分析如下：
(1) 与绝缘件加工制作的关系
在变压器场强分布中，端部最强且分布不均，尤其高低压之间的绝缘件加工制作时的毛糙使不均变成畸变，在此它们不但不起好地作用，还会在畸变电场中引起放电。
绝缘件在制造时应分清哪些件处在强电场之中，在强电场中的绝缘件不得分层起毛、表面炭化、楞角打磨成圆弧，这些件包括瓦楞纸板、撑条、围板或纸筒、端圈，电压等级越高，这项工作应做的更细。
(2) 端部出头的绝缘处理（祥见16问题）。
(3) 绝缘套插对耐压的影响（祥见35问题）。
(4) 引线装配对耐压的影响（祥见41问题）。
(5) 清洁程度对耐压的影响
油的耐压强度和油中的杂质有很大的关系，特别是悬浮状杂质、纤维和灰尘是属于极性大的杂质，在强电场作用下，这些极性大的杂质被极化而成定向排列，并被拉到高低压之间电场最大处形成小桥，导致贯穿性击穿。这就要求我们在绕线、绝缘件制作、绕组的转运、保存、绝缘装配、引线装配、总装等环节中要防止落灰尘、掉异物，总装时应对器身、油箱及附件进行彻底的卫生大扫除，保证在耐压之前器身卫生处于最佳状态。
（6）真空注油及真空脱气对耐压的影响
在变压器油中，如果悬浮过多的气体，将会使油的耐压大为下降，气泡在不均匀电场强度最大处，将被拉成即细又长的气隙。
根据：Eq = EP ε1/ε2 = 2.2/1 EP =2.2EP 。 Eq ：油中气泡的电场强度，EP ：高低压之间平均电场强度，
ε1 ：油的介电系数， ε2 ：空气的介电系数。
由上述公式可知，油中如有气泡时，其气泡的电场强度是平均电场强度的2.2倍，而气泡本身的耐压值不足油的三分之一，与油相比较气泡承受的电场强度是它本身击穿强度的6倍以上。高低压之间如存在气泡，它将被拉成细长气隙，占据大部分纯油间隙，余下小部分纸绝缘因不能承受绝大部分耐压值时，气泡很快被击穿，使高低压之间的固体绝缘被击穿烧焦，如高压与油箱之间存在气泡，击穿过后气泡被击穿上升，油即可恢复绝缘，这就是我们平常做工频耐压时，头一两回能听到有放电声，以后就听不到，且耐压通过的原因。
为了在耐压试验前赶走油中空气，在工艺文件中规定有的产品要真空注油，真空脱气，静放等措施。
一般情况60KV~110KV级产品要真空注油，35KV级产品要真空脱气，所有油浸变压器都得静放，只是静放时间长短不同。实践证明，真空注油，真空脱气，静放都有赶走油中空气的作用，但静放还有使悬浮物下沉的功效，如S7-50/35一批多台产品，静放时间越长，其内部放电的可能性越小。
对于节材而设计先进的产品，如农用系列产品就规定10KV的要真空注油，原先耐压容易过关的S7-50/35，而今很难过关，如增加一道真空注油工序，产品耐压会通过的多一些。
（7）多台共试与耐压击穿的关系
几台小容量电力变压器同时并联做耐压试验，其上的容升电压要比一台（容量与其几台小的之合相等）的容升电压大的多，并联越多容升越大。例如同时做4台S7 -50/10的工频耐压，用电压互感器监测容升为5KV，而4台S7 -80/10为6KV，早年生产的小变压器多，为了省事图快而多台并试又无监测，总觉得同时试多台比试单台容易发生耐压击穿，所以此种试验方法的容升电压不容忽视。
（8）结束语
影响耐压的多种因素能抓住且加以注意，产品耐压都能胜利通过。1985年元月按第一套设计参数先进的图纸生产的21台S7 -50/35，在耐压试验时其中两台有放电声，再一次脱气静放后21台耐压全部通过，无一台吊心返修，原因在于抓住影响要害，采用相应措施避免。
最近几年S7 -50/35一次合格率极低，图纸改进设计了几套，一套比一套绝缘加强，一套比一套绝缘距离放大，因第一套图纸高压端部容易对低压击穿，造成高压匝间，第二套图纸加强了高压内层上端部导线绝缘，此举见效不大，又设计了第三套图纸，给高低压绕组之间上下增加了角环，效果能好些，但一次合格率还是很低，1997年4月又设计了第四套S7 -50/35图纸，被迫把整个变压器尺寸放大，外形尺寸接近为了急于给用户配套而从蒲城变压器厂买回的S7 -50/35产品，其中的原因就是忽视了影响耐压的诸多因素，也就无人去消除这些影响。
66 为什么上端部的角环易被击穿
（1）下部角环先套下去，无任何阻力和困难，而上部角环则不同，绕组和围板现套下去再插角环，相互位置及尺寸不一定对应，开始下时用几张纸板围成圆圈把角环引下，快下到底时用力压下压实。对于不同的操作者，角环制作尺寸误差有大有小，质量有好有坏，对于绝缘装配也存在同样问题，所以在实际操作中有时角环套的顺利，有时得硬压下去，造成角环部分纸板弯折撕破或起皱，破坏角环的完整性，使它的绝缘性能下降。
（2）在套角环时，越向下阻力越大越难套，最终压到底时上面四周局部虽有垫块压着，但角环四周还是容易形成里面高外面低的现象，这种情况在真空注油认真的厂家，角环高的地方就藏不住空气，而有些厂家在真空注油时油就没有浸到上部角环处，或从炉内吊出时因吨位不足要放掉部分油，而在重新加油时又未抽真空，这样角环弯折地方保存的空气不会在真空脱气或静放时轻易跑掉，它就会在工频耐压感应耐压试验时被强电场拉成细长条，低绝缘的空气在耐压通道上把高绝缘的油隙短路掉，只余下部分固体绝缘，这部分固体绝缘如角环、纸筒或围板纸因承受不住绝大部分的耐压值而被击穿。
如果角环剪缝集中或套插时使弯折地方绝缘受损，击穿通道就会直接穿过角环到达低压绕组，拔下的角环在弯折角处就会看到一个或多个被烧穿的小黑洞。
如果角环弯折地方绝缘良好，但存留的空气多，这样击穿的路径就会从高压绕组上端部绕过角环对低压绕组相应部位放电击穿。
67 一台变压器先后多次出现问题的分析
（1）绕组压包整理时发现不等匝股间短路
SFZ7 -6300/110/6.3低压绕组为4根并绕，在绕组压包整理后的股间短路检测时发现b相绕组有股间短路见图40。经查找问题出在19饼上，并绕第一匝的第四根导线与第二匝的第一根导线因操作不慎局部铜见铜，从图41可以看出这样的股间短路属于不等匝股间短路，故障地方找到后操作者做了简单的处理，使不等匝股间短路故障被排除。
（2）高压绕组多绕一匝
SFZ7 -6300/110高压绕组为纠结连续式，在绕某相纠结段时，一纠结单元底位换位正确，而把正饼的第8饼纠线多绕了一匝，使图纸上要求的单-单纠结变成图42的纠线短路绕法。此故障在绝缘装配后的电压比试验中被发现，再做低电压空载时B相7~8饼发热冒烟，找出故障修复到要求的单-单纠结。
（3）成品空载试验有问题
在做SFZ7 -6300/110/6.3空载试验时，空载损耗值很大，标准值12.5KW，实测为29.6KW，负载损耗值也略大，标准值为41KW，实测为44.6KW，分相做空载数据见表11。从表中可以看出磁路最长的ac柱空载损耗值只有4kw，说明整个磁路无问题，凡有b相空载损耗值就大，可断定b相绕组有问题。
此变压器高压，调压绕组均为一根绕，只能发生匝间短路，无论高压或低压匝间，空载损耗值肯定比29.6kw要大的多，且感应试验也不能做，而实际上此台产品空载损耗值有问题而当时未能发现，接着做感应还顺利通过。
如果低压四根并绕导线发生纯股间短路，在空载试验上很难表现出来，而负载试验上则表现得非常明显，但实测结果并非如此。现在只可能低压b相绕组有不等匝股间短路情况，把b相绕组首尾焊头拆开，用表测量，四根导线中有两根导线通路。
（4）试验不当造成高压放电
为了查找低压四根并绕导线股间短路的地方，先用双臂电桥测量短路的两根导线之间的直流电阻，上为87，下为210，故障点确诊在上半部。当时认为可能是导线加工时形成的毛刺引起短路，想用大电流把该毛刺烧熔，给上端的两根导线通电，毛刺没烧掉，结果引起高压BC相上端部在相间最近处放电，是何原因造成放电，现做以分析：
后查明低压b相绕组两根导线短路是属不等匝股间短路，无论从短路两根导线的上端还是下端送电，始终存在一匝电压。此变压器匝压为6300V/178匝=35.39V，而实际上感应调压器带负荷时的起始电压为30V，那么高压B相电压为30V*1794匝=54KV，AC相为B相一半，这样引起高压BC相在空气中的放电电压为54KV+27KV=81KV。
（5）经验教训
1）在没搞清是属于纯股间短路或不等匝股间短路的情况下，不得在空气中随意给两短路导线加电压，如要用冒烟法查找故障，必须把高压侧短路。
2）低压b相拔下后查找故障点与压包时修理的地方相同，在压包发现的股间短路，操作者不应简单用纸板隔开，而应认真地进行包扎，否则在变压器多次吊装转运的振动下，垫的纸板很容易脱离原有位置，使故障重新出现。
68 低压一相绕组两种故障的环流分析
环流分析因现场修理时有较为详细的各处电阻值，故不用设计值，见图43，图44。六根并绕中单根电阻为0.09608Ω，R与R1串联电阻0.1175Ω，R2与R3串联电阻0.09956Ω，额定匝压46.307V，高压加4000V时匝压4.8V。
（1）图43绕组一根导线少一匝同时又与另一根导线股间短路后，各支路环流的计算值与实测值比较。
R与R1电阻为0.1175/2=0.05875 （两电阻有一匝之差忽略）
R2,R3并联电阻为0.09956/4=0.02489，R4~R7 并联电阻为0.O9608/4=0.02402,
R2,R3与R4~R7串联电阻为0.02489+0.02402=0.04891，
R1与0.04891并联电阻=0.05875×0.04891/0.05875+0.04891= 0.02669，
R与0.02669串联电阻为0.05875+0.02669=0.08545 。
1）额定电压46.307V情况下的有关数据
总循环电流为46.307/0.08545=542A（实际值无法测量），外加损耗为46.3072/0.08545=25095W。
实测的外加损耗（有问题的P0与正常的P0相比较）为36400-12800=23600W（两者相差不大）。
2）匝压为4.8V下的有关数据
总循环电流4.8V/0.08545=56A（未测量）,流过R1的电流=56×0.04891/0.05875+0.04891=25.44A ( 未测量）
流过R4~R7并联后与R2,R3并联后的再串联电流为56A-25.44A=30.56A（未测量）。
流过R2,R3电流各为30.56A/2=15.28A（实测值16A），流过R4~R7电流各为30.56/4=7.64A(实测6~7A)
（2）图44绕组一根导线少一匝各支路环流的计算值与实测值比较
R1~R5并联电阻为0.09608/5=0.01922Ω，
R与0.01922串联电阻为0.09608+0.01922=0.1153Ω，
1）额定匝压46.307V时的有关数据
总循环电流为46.307/0.1153=402A（实测值无法测量），
外加损耗为46.3072/0.1153 =18598W,
2）4.8V情况下的有关数据
总循环电流为4.8V/0.1153 =41.6A（实测值为39A），
流过其它导线电流各为41.6/5=8.3A（实测值为7~8A）。
以上两种计算均与实测值比较接近，为以后导线环流的计算打下基础。
69 工频耐压击穿同时引起纵绝缘的过电压击穿
众所周知，工频耐压试验是考验变压器的主绝缘，工频耐压击穿就意味着绕组之间或绕组对地形成电的通路，这种耐压击穿是大家所常见和熟悉的现象。我在这儿要说的是在变压器试验中，伴随着工频耐压击穿而产生的另一种过电压击穿，即变压器试验一书上所说的伴随着主绝缘的击穿而产生的纵绝缘的击穿。
（1）此种过电压击穿现象的特点
多发生在35KV级且为中部调压的中型产品上。
发生在有载挡位较多的特种变压器的同相电压相差较大的引线上。当某一高压绕组对低压绕组或对地工频耐压升到85kv，只是持续1分钟时间不到而击穿，遇到耐压有响声或击穿，一般过一会还要再试，直到没有好的希望时才吊出器身修理，这时就会发现个别器身除了某相高压绕组对低压或地在端部如图45中1与2点之间正常击穿外（此种击穿有的能找到击穿点，也有的象气泡、杂质、纤维毛形成的导电桥击穿后，就找不到具体击穿部位），同时在三相中还会出现某相高压引出线与同相分接引线靠的近，它们之间就也会有击穿的地方，见图45中1与2点之间发生的击穿。这种击穿称为过电压击穿，多发生在高压引出线与中部出头的分接线之间，但也有的击穿发生在高压绕组中部绝缘有缺陷的纸筒上。同相之间的这种过电压击穿比倍频倍压试验电压要高的多，其电压波形相当于截波冲击。
引线击穿地方按要求每边都包有一定厚的绝缘纸，只是有的引线之间没有按要求拉开一定的油隙距离。大家知道，在做工频耐压试验时，全绝缘高压三相从头到尾都属于一个试验电压，从那儿来得这么高的电压把图45中1与3点之间击穿，如在倍频倍压试验时击穿是完全可以理解地。
（2）过电压击穿的原因分析
被试变压器等效电路如图45所示，通常试品在做工频耐压试验时容抗比感抗大的多，可认为回路为纯容性，耐压正在试验而未发生击穿时，电容电压主要分布在各饼对地电容上，如图46所示。
在稳态情况下，饼间电容极小，故饼间电容电压可忽略，当耐压击穿时，即图47中1与2之间击穿，所有对地电容电压不是经过绕组导线而是在瞬间通过饼间电容构成放电回路。在这一放电过程中，先是各饼对地电容电压向相应饼间电容充电，接着形成了所有饼间电容电压的大串联，因这两个过程在很短时间内完成，此电压实为高频的截波冲击电压。
根据模拟计算在击穿瞬间饼间电容电压的大串联中，连续式绕组中部对两端的过电压可高达2倍的试验电压。经上述分析在同相引线距离拉的不很开的情况下，产生的这种过电压击穿就不足为奇，所以在35kv级产品中有关资料介绍引线每边包3mm绝缘，还得拉开20mm的油隙是正确地。
70 中压分接抽头处理不好而引起的匝间短路
（1）故障情况
SFSZ7 -31500/110变压器一台在套插完中试和引线制作完后的中试中均未发现问题，但是在成品电压比试验时发现了故障，吊罩后做低压空载，故障点冒烟。变压器解体后发现，C相中压绕组下部分接抽头7所在饼的内径表面有一根导线一圈纸绝缘烧焦。
（2）故障分析
故障部位是图48，此台中压为四根并绕，分接7把四根导线焊在一起引到下端。由于此引出头操作者没有把它与同饼其它匝绑牢，导致立包时脱饼或引线顶在下部时把最里的一根线顶出来，在绝缘装配和引线装配时，因压钉未能彻底压紧，故障点还有些绝缘，未被检测出来，而在彻底干燥后的总装整理时绕组高度还要压缩，这样故障点就会铜见铜，在成品试验中就会被发现。
71 负载损耗值超的单相查找两法的比较
1996年7月共生产SF10 -31500/110两台，一台PK值在合格范围内，另一台则超数拾KW。在单相查找问题时采用图49a线路，其结果三个单相数值无明显差别，无论PK值超多少也不会查出问题所在。象该台PK值超纯股间短路的可能性最大，纯股间短路也只发生在低压上而从未发生在高压上，因高压绕组为中部出头单根绕上下并，即使两根并绕也因匝绝缘太厚股间短路很难发生。这样试高压上那一相都把低压全短路起来，会把问题掩盖过去，所以用图49a是查不到要找的问题，用图49b接线方式分相短路，然后进行比较即可找出故障相。
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