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GB 1094.3-2003《电力变压器-第3部分：绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙》.pdf

有关冲击试验术语的一般定义、对试验线路的要求以及对认可的测量设备的性能试验和例行

采用说明： 1]IEC标准规定截波冲击试验为特殊试验，而在我国该项目则为型式试验，故此处按我国实际情况予以修改。

均见GB/T16927.1和GB/T16927.2，更详细的信息见GB/T7449。 冲击波是由冲击电压发生器直接施加到被试线路端子上，或者施加到较低电压的绕组上，通过感应 将试验电压传递到被试绕组上。在线路端子和地之间出现的电压值应为规定的试验电压值。中性点应 接地。在一台三相变压器中，试验时线路端子之间产生的电压应近似为线端与中性点端子之间的电压 的1,5倍（见15.3）。 试验电压通常是负极性，以减小试验线路中出现异常的外部闪络危险。 变压器的各个绕组两端产生的电压，实质上是与它们的匝数比成正比，而试验电压将由具有最高的 U值的绕组来确定（见第6章）。 冲击电压波形的视在波前时间至少为100μs，超过90%规定峰值的时间至少为200μs，从视在原 点到第一个过零点的全部时间至少为500μS，最好为1000μS。 注：这个冲击波形是有意选择的，它与GB/T16927.1所推荐的250μs/2500μs标准波形不同，因为GB/T16927.1 适用于具有不饱和磁路的设备。 波前时间应由制造厂选择。其值应使沿着被试绕组的电压分布实际上是线性的，它通常大于 100μs但小于250μs。试验时磁路中会出现可观的磁通密度。冲击电压可以持续到铁心达到饱和，且 变压器的励磁阻抗明显降低的瞬间。 最大可能持续的冲击时间可以用在每次全电压冲击试验之前引人反极性剩磁的办法来增加。这可 用波形类似但极性相反的较低电压的冲击波或短时接通直流电源的方法来实现。见GB/T7449。 对分接位暨选择的建议，见第8意

珠海市海绵城市规划设计标准与导则（珠海市住建局2017年10月）15.2试验顺序及记录

试验应包括一次50%～75%全试验电压下的冲击（校正冲击波）和三次连续的100%的全试验电压 下的冲击。如果示波图或数字记录有问题，则这一次冲击可以不计并补加一次冲击。示波图或数字记 录至少应记录被试线路端子上的冲击波形图，最好还应记录中性点电流。 注：由于冲击期间磁饱和的影响，连续的示波图是不同的，而且降低电压和全电压试验记录也是不完全相同的。为 了限制这个影响，在相同的试单 的隆低电压下进行主磁冲击

试验时，变压器应处于空载状态。试验中不使用的绕组应在其某一点处牢固接地，但不使其短路。 对于单相变压器，被试绕组的中性点端子应牢固接地。 三相绕组应在其中性点端子接地时逐相地进行试验。变压器的连接应使其余的两个（可以连接在 起）非试线路端子上均产生一个反极性的电压，且其幅值均为1/2的施加电压。 为使反极性电压限制到施加电压的50%，推荐在非被试相的端子上连接接地的高值电阻器（10kQ 20k2)。 套管火花间隙及限制过电压的补充方法等均按雷电冲击试验有关规定处理，见13.1

如果示波图或数字记录仪中没有指示出电压突然下降或中性点电流中断，则试验合格。 试验期间的辅助观察（如异常的声音等）可用来验证示波图和数字记录，但这些辅助观察本身不能 作为直接的证据。

本标准所指的空气间隙应理解为其静电场不受套管结构的影响。本标准不涉及套管本身的闪络距 或其表面爬电距离；也不考虑鸟类或其他兽类带来的使其距离减小的影响。 当确定本标准在更高电压范围内的要求时，通常认为套管端部电极表面是光滑的。 本标准的间隙要求，对于两个圆角化的电极之间的间隙是适用的。本标准认为导线夹持件和其屏

蔽罩形状合适，不会降低原有的闪络电压；还认为进线布置也不会使变压器原有的有效空气间隙减小。 注：如果用户用特殊的连接方法，以致减小变压器原有的有效空气间隙时，则应在询价时提出。 通常，在较高的系统电压，特别是在单台容量小或安装空间有限制的情况下，欲规定有足够裕度的 空气间隙值可能有一定的技术困难。本标准采用的原则是：提供一个最小的、无危险的间隙，不必再用 论证或试验的方法来检验它们在各种系统条件下和不同气候条件下是否有足够的安全性；根据以往经 验和现行实而采用的其他间隙值，应由用户与制造厂协商确定其是否合适。 除非在询价和定货时另有规定，本标准所推荐的空气间隙均是按变压器内绝缘的额定耐受电压值 制定的。当变压器的外绝缘空气间隙不低于本标准规定值，且套管已按GB/T4109的要求选择时，则 不需进行变压器的外绝缘试验，即认为其空气间隙已满足外绝缘的要求。 注 1外绝缘的冲击耐受强度与电压极性有关，而内绝缘则相反。规定的变压器内绝缘试验，一般不能自动地证明其 外绝缘也满足要求。本标准所推荐的空气间隙是按更严格的正极性确定的。 2如果按合同采用了比规定值还要小的空气间隙时，则需要在模拟实际空气间隙布置的外绝缘模型上或在变压器 本体上进行型式试验。为此，本标准也推荐了这些试验的试验程序。 如果变压器是在海拔高于1000m的地区运行时，其所需的空气间隙，应按每增加100m（对 000m海拔而言），空气间隙值加大1%来计算。 本标准给出了下述空气间隙的要求： 一相对地和相对中性点的空气间隙： 一同一绕组的相间空气间隙； 一高压绕组线路端子与较低电压绕组线路端子之间的空气间隙； 一中性点套管带电部分对地的空气间隙。 按上述要求所推荐的空气间隙实际上是最小值。设计的空气间隙应在变压器外形图标出。它们是 这些规定应作为证明变压器符合本标准的推荐值或者符合合同所规定的修改值。 16.2按变压器绝缘耐受电压确定套管空气间隙的要求 按绕组的U值高低，其要求分别如下所述： 16.2.1Um≤170kV 相对地、相对中性点、相间以及相对较低电压绕组端子之间的空气间隙均采用相同的距离。 推荐的最小空气间隙在表5中给出，它们是按表2的额定耐受电压列出的， 如果需要对小于本标准推荐值的实际空气间隙进行型式试验时，应进行正极性雷电冲击，在于燥的 状态下施加3次冲击，试验电压按表5。 注：如表2所示，按GB311.1可能会规定一些较低的雷电冲击耐受电压值。此时，应验证是否需要一个较大的相 间空气间值。 16.2.2U.>170kV 对于规定了操作冲击试验的U.>170kV的变压器，所推荐的空气间隙列于表6中。 不论是否按表3规定的耐压值进行短时耐压试验，认为对变压器外绝缘的要求是相同的。 三相变压器的内绝缘是通过在被试相上施加负极性操作冲击耐受电压和在相间感应出1.5倍操作 冲击耐受电压来进行检验的，见GB311.1。 对于外绝缘，对其相间耐受电压的规定有所不同。合适的试验程序包括相对地的正极性冲击和相 间空气间隙的正、负极性冲击，见16.2.2.3。表6中列出的空气间隙值已考虑了这些要求。

16.2. 1 U.<170 kV

16. 2. 2 U,>170 kV

采用说明： 1］IEC标准中的注2内容不符合我国实际情况，故本标准未列出 21IEC标准无此规定，该内容是按我国的实际情况增加的。

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16.2.2.1相对地、相对中性点和同一绕组相间的空气间隙 高压套管端部对地（包括油箱、储油柜、冷却器及开关装置等）或对中性点端子的空气间隙由 第6栏确定。 不同相套管端部之间的空气间隙由表6的第7栏确定

16.2.2.2不同绕组线端之间的空气间隙

变压器不同绕组线端之间的空气间隙值应用操作冲击波和雷电冲击波分别进行检验。 不同绕组承受操作冲击电压的要求是在按操作冲击试验时，以不同绕组的两个线端之间所计算出 的电位差为基础的。由此电位差便可求出其在操作冲击条件下所需的空气间隙值。当两个线端上的电 压极性相反且它们的峰值比不大于2时，用图6的曲线求出其推荐的空气间隙值。在其他情况下，则用 图5曲线求之。 注：如果将图5曲线与图6曲线对比，可以看出：在同一间隙值下，相间的耐受电压值比相对地高。这是由于在相 间绝缘中，已假设两个线端上的电压极性相反，因而任一线端上的最大电场强度（主要由对地电位值决定）也就 比较小，在上述考虑中，亦假定电极表面圆角化程度良好。 但是，当对高压绕组施加额定雷电冲击耐受电压值进行雷电冲击试验时，较低电压绕组的线端是接 地的，故此空气间隙还应满足雷电冲击试验的要求。表6第8栏和图7均给出了与额定雷电冲击耐受 电压相对应的空气间隙值。当这两个所要求的空气间隙值不同时，应取较大的空气间麟。 三相变压器进行操作冲击试验时，亦可在其他星形联结绕组的相间感应出一定的电压值。对此，应 核对此时所需要的相间空气间隙是否要大于同一绕组只按16.2.1所列出的相间空气间，

16.2.2.3型式试验程序

如果需要对小于本标准推荐值的实际空气间隙进行型式试验时，其所采用的试验程序应按如下 所述： 对于相对地（或相对中性点端子，或对较低电压绕组线端）的空气间隙，应在干燥状态下进行操作冲 击试验。用正极性电压施加于绕组（较高电压绕组）的线端上，与其相对的电极应接地。如果是三相绕 组，其余不试的线端亦应接地。 注：当对一台三相变压器成品进行本试验有困难时，允许在一台模拟变压器实际外绝缘尺寸的模型上进行本试验。 对于三相变压器的相间空气间隙，亦应在干燥状态下进行操作冲击试验。试验时，两个线端上的施 加电压峰值大小相等，均为规定试验电压的一半，但两个线端上的电压极性彼此相反，第三个线端接地。 相对地和相间试验电压组合列在表6中。 当两个边相套管端部的布置对中间相而言是对称时，按下述两个施加电压的步骤进行外绝缘的相 间操作冲击试验是足够的。第一步，将正极性操作冲击波施加于中间相上，负极性冲击波施加于任一边 相上，第二步，将正极性操作冲击波施加于任一边相上，负极性冲击波施加于中间相上。如果呈不对称 布置时，为了进行本试验，可能需要更多的施加电压步骤。 每次试验应连续施加15次冲击电压，其波形应符合GB/T16927.1规定的250/2500μs波形。 注：上述相间空气间隙的操作冲击试验程序，与第15章所规定的变压器内绝缘操作冲击试验程序相比较，有几个 方面是不相同的。因此，这两种试验程序是不能彼此代替的。

16.2.3中性点套管带电部分对地的空气间膜

表7中列出了110kV～500kV变压器的中性点套管带电部分对地的空气间隙推荐值。 如果需要对小于表7中所列推荐值的实际空气间隙进行型式试验时，应按16.2,1的有关 进行。

DIEC标准无此规定，该内容是按我国的实际情况增

表5设备最高电压U≤170k 及对低电压绕组端子的最小空气间隙推荐值！

注：如果仅仅根据雷电冲击和感应耐压值，间值可能不同。 根据操作冲击耐受电压。 b根据雷电冲击耐受电压，见16.2.2。

采用说明： 1)与IEC标准的差异见附录E（提示的附录）中的E5 2]与IEC标准的差异见附录E（提示的附录）中的E6

表7中性点套管带电部分对地的空气间晾推荐值

门与IEC标准的差异见附录E（提示的附录中的E7 21IEC原文图中为mm（有误），本标准予以更正。

根据额定操作冲击耐受电压的相对地空气间隧

门IEC原文图中为mm（有误），本标准予以更正。

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图6根据相间操作冲击耐受电压的相间空气间

图7根据雷电冲击耐受电压的空气间隙

（提示的附录） 按12.2、12.3和12.4对变压器在感应耐压试验时进行局部放电 测量的使用导则

A2测量线路和校准线路的接线校准程所

测量仪器是用具有匹配的同轴电缆接至绕组端子上的，最简单的测量阻抗是电缆的匹配阻抗，该阻 抗又可能是测量仪器的输人阻抗。 为改善整个测量系统的信号噪声比，可以使用调谐电路、脉冲变压器以及在试品端子与电缆之间使 用放大器。 当从试品端子看上去时，在局部放电测试的整个频率范围内，测量线路应呈现为一个阻抗合适且恒 定的电阻。 在绕组线端与接地油箱之间进行局部放电测量时，最好是将测量阻抗乙直接地接到电容式套管 的电容抽头与接地法兰之间，见图A1。如果无电容抽头，也可将套管法兰与油箱绝缘，并将该法兰作为 测量端子。中心导杆和测量端子之间以及测量端子与地之间的等效电容，对局部放电信号起衰减作用。 在套管的顶端与地之间进行校准时也有这种衰减作用

图A1适用于电容式套管的局部放电测量校准电

以使用高压耦合电容器的方法。这要求采用一台无局部放电的电容器，其电容值与校准发生器的电容 C。相比应足够大，测量阻抗（带有保护间隙）接到该电容器的低压端子与地之间，见图A2。 整个测量系统的校准是通过在两个校准端子之间输入已知的电荷来进行的。按照GB/T7354，校 准装置包括一台上升时间短的方波电压脉冲发生器和一个已知电容值小的串联电容器Co，其上升时间 应不大于0.1μs，且C值应在50pF到100pF的范围内。当这个发生器接到两个校准端子上时，由于 校准端子之间星现的电容值远大于C，因此由脉冲发生器输人的电荷，将为：

9 = U. X C

式中：U。一一为方波电压值（通常在2V和50V之间）。 为了方便，可使校准发生器的重复频率与变压器试验时所用电源频率的每半周中有一个脉冲时的 数量级相对应

图A2采用高压耦合电容器的局部放电测量电

如果两个校准端子相距较远，则连接引线的杂散电容可能会引起误差。此时，可用如图AI所示的 地与另一端子之间的校准方法。 然后在高压端子上放置电容器Co，其一端接高压端子，另一端接同轴电缆。该电缆的另一端接有 匹配电阻，再与方波发生器相连。 如果两个校准端子都不接地，则发生器本体的电容也可能引起误差。发生器最好由电池供电，以使 其外形尺寸尽量小。

测量仪器的特性应符合GB/T7354的规定。 试验时用示波器监视通常是有用的，特别是因为它可以通过观察脉冲的重复率、脉冲在波形上的位 置和脉冲极性差异等来区分变压器真实局部放电与某些形式的外部干扰。 读数观测可在整个试验期间连续或是每隔一定时间断续地进行，是否要采用示波器或磁带记录器 作连续记录，不作强制规定。 局部放电的测量系统分为窄频带和宽频带系统。窄频带系统是在某一调谐频率（如：无线电噪声 计）下工作，带宽大约为10kHz或更小。宽频带系统使用的频带上限与下限之间范围比较大，如 50kHz~150kHz，或者50kHz~400kHz。 当采用窄频带系统时，对频带的中心频率进行适当地调节，就可避免来自于当地广播电台的干扰 但必须表明，在靠近测量频率时的绕组共振对测量结果影响不大。窄频带仪器应在不大于500kHz，最

A4试验的判断准则、试验不合格后的处理方

在本标准12.2、12.3和12.4中给出了试验验收判断准则。在规定的测量端子之间测出的稳态局 部放电的视在电荷量不应超过所规定的限值，而且局部放电视在电荷量在整个试验期间不应有明显的 增加趋势。 如果试验电压并未发生突降，只是由于局部放电读数太高，但尚属中等水平（几千pC或更小），则 试验虽然不合格但仍视为非破坏性的。此外，还有一个重要的判断准则，即在试验电压下所触发的局部 放电，在电压下降至运行电压或低于运行电压时，不会持续下去。 不应以这样的试验结果而断然拒绝该试品，应对其作进一步的研究。 首先应对试验环境进行研究，以便找到与局部放电源无关的任何外界干扰信号。此时，应由制造厂 和用户进行协商，或确定再进行补充试验或进行其他的工作，以判明变压器或是出现了严重的局部放 电，或是仍能满足运行要求。 下面的一些建议，对采取上述措施时可能有用。Cin.COm a）研究测量指示值是否真的与试验顺序有关，还是偶然测到外来的与局部放电无关的干扰信号。 为此，常常采用示波器来对试验进行监视。如：干扰就会由于其不与试验电压（波形）同步而被识别出； b）研究局部放电是否由供电电源传递而来的，试验时在电源与变压器之间接入低通滤波器对此可 以有所帮助； c）研究确定局部放电源是在变压器内部还是在变压器外部（如，从大厅内具有悬浮电位的物体发 出，从空气中带电部分发出或从变压器接地部位的尖角发出）。当试验涉及内部绝缘时，可以允许并推 荐采用临时的外部屏蔽罩； d）按照变压器的线路图研究局部放电源的可能位置。现已有几种公认的定位方法。其中一种是 根据不同的成对端子上的各个读数值和校准值的相互关系来定位（用以补充各线路端子与地之间必须 读取的读数），这将在A5叙述。如果使用宽频带线路记录，也有可能用相应的校准波形，对试验中的各 单个脉冲波形进行识别。电容式套管绝缘中的局部放电识别是另一种特殊情况，参见A5后面部分； e）用声波或超声波的检测方法，探测油箱内的放电源的“几何”位置； f）根据局部放电量随试验电压高低的变化、滞后效应、试验电压波形上的脉冲波分布等来确定局 部放电源可能的物理性质； g）绝缘系统中的局部放电，可能由于绝缘的干燥或浸油不充分而引起。因此，变压器可在重新处 理或静置一个时期后重复试验； 众所周知，只要产生相当高的局部放电量，尽管时间有限，也可能使油局部分解，并使熄灭电压和起 始电压暂时降低，但经过几小时后，仍可自然地恢复到原来状态。 h）如果局部放电量超过接受限值，但不认为很严重时，经过协商可以重复试验，可延长试验时间， 甚至可使用增加试验电压的方法。若试验电压增加，局部放电量增加并不多，且又不是随时间而增加

认为该变压器仍可投人运行： 除非在相当长的持续时间内，出现了远大于接受限值的局部放电量，一般将变压器吊芯后是难 观察到局部放电痕迹的。如果其他改善变压器绝缘局部放电性能或确定局部放电位置等措施均 ，则本程序可能是最后的判断手段。

测量”和“读数分布对比图”的方法确定局部放电

电容式套管时： 图A3用“多端子测量”和“读数分布对比图”的方法确定局部放电源的位置 述方法对于主要有一个明显的局部放电源且环境噪声又低时，是有成效的，但并不是总会有这利

GB 1094.32003

要注意观察高压 管的线端与电容抽头之间的校准来 进行研究。这一校准与套管的局部放申

（提示的附录） 由高电压绕组向低电压绕组传递的过电压

GB/T311.7的附录A从系统的观点阐述了过电压的传递问题。下面给出的信息仅涉及到在特定 使用条件下与变压器本身有关的问题。所考虑的传递过电压，或者是瞬变冲击波，或者是工频过电压。 注：用户的责任是对低压绕组的负载给出一些规定，如果不能给出相关的信息，制造厂可以提供低压端子开路时所 预期的传递电压的信息，并且给出能保持在可接受的电压限值内时所需要的电阻器的电阻值或电容器的电 容值。

关于传递的冲击过电压问题的研究，一般只是在电压比大的发电机变压器（升压变压器）和具有低 电压第三绕组的高电压系统用的大容量变压器上进行。 区分两种冲击波的传递，有利于区别电容传递和感应传递

传至低压绕组的过电压的电容传递可近似地看作是一种电容分压的方式。从低压绕组看，这个最 简单的等值电路含有一个电动势和一个与其串联的传递电容C，见图B1。 等值电动势s是高压侧输入冲击波的一个分数值。C大约为10F，s和C，的数值都不好确定， 但它与冲击波的波前形状有关，这些值均可通过示波器测量确定。预先的计算是不可靠的。 二次线端上的负载将使传递到其上的过电压峰值降低。与端子相连接的开关、短电缆或附加的电 容器（几个nF）便是这样的负载，它们可看成是（甚至在头一个微秒期间内）直接接到二次线端的集中电 容C.。至于长电缆或母线，则要用其波阻抗来表示。二次绕组上的过电压波形与输人冲击波波前相对 应，具有短时间（微秒数量级）尖峰的特性。

图B1过电压电容传递的等值电路

冲击电压的感应传递与通过高压绕组中的冲击电流有关。 如果二次绕组不带有外部负载，其电压的瞬变过程波形通常是叠加了一个阻尼振荡波，其频率 和绕组电容来确定。

降低感应传递过电压分量的有效方法是，既可用避雷器的起阻尼作用的电阻，也可用能改变其振荡 的负荷电容。假如使用电容器，其电容值通常为01μF数量级。（只要电路电感值低，它们便会自动地 消除其电容性的传递分量）。 涉及感应冲击传递的变压器参数比较好确定，与涉及电容传递时相比，它与波上升速率（或频率）的 关系较小。其进一步的说明见有关文献，

如果与高压绕组紧邻的低压绕组并不接地或者只是通过高阻抗接地，那么当高压绕组励磁时，这个 低压绕组将由于电容分压的作用而存在着工频过电压的危险。 对于单相绕组而言，这种危险是明显的。但对于三相绕组而言，如果一次绕组电压是不对称的（如 产生接地故障时），这种危险亦存在。在某些特殊情况下，有可能出现共振状态。 在大型变压器中的第三绕组和稳定绕组也会遵受同样的危险。用户有责任防止第三绕组偶然通过 太高的阻抗接地。通常，稳定绕组均采取在内部或外部牢固接地（接箱壳）的方式。 过电压值是由各绕组之间以及各绕组对地之间的电容来确定的。这种电容可以在低频下从变压器 不同组合的端子上测出，也可以用准确 移的计算方法来确定

IEC标准中附录C的内容不完全符合我鼠国情，故本标准按我图国情对其进行修改。

附录D （标准的附录） ACSD试验的试验电压

表D1按照表2以及12.2.2关于设备最高电压Um≥72.5kV全绝缘变压器 短时耐压试验的试验电压门

1对U。=550kV.相间局部放电测量电压应用Uz=1.2U./N3和1.2Um代替。 2当ACSD耐受电压U小于相间局部放电测量电压U，时，U,应等于U，内绝缘和外绝缘间隙也应相应进行 设计

因我国国家标准GB311.1规定的技术内容与IEC标准有差异，按照我国国情，本标准在等效采用 [EC标准的基础上，对部分内容进行了相应修改。 E1我国220kV及以上电压等级的变压器无全绝缘结构，且在我国对变压器线端的雷电截波冲击试

因我国国家标准GB311.1规定的技术内容与IEC标准有差异，按照我国国情，本标准在等效 C标准的基础上，对部分内容进行了相应修改， 1我国220kV及以上电压等级的变压器无全绝缘结构，且在我国对变压器线端的雷电截波洲

采用说明： 1)与IEC标准的差异见附录E(提示的附录)中的E8。 21与IEC标准的差异见附录E（提示的附录）中的E9。

厨受电压值 一组工，根据欧洲的实践

CJ／T 398-2012标准下载GB 1094.3—2003

表E3设备最高电压U.<169kV的变 组款 定耐受电压值 （一组根据北美洲的实践）

表E5设备最高电压U.≤170kV电力变压器套管带电部分的相对地、相间、相对中性点 及对低电压绕组端子的最小空气间隙推荐值

表E6设备最高电压U.<169kV电力变压 带电部分的相对地、相间、相对中性点 及对低电压绕组端子的最小空气间隙推荐值

表E8按照表2和表4以及12.2.2关于设备最高电压U.>72.5kV全绝缘变压器 短时耐压试验的试验电压

1对U，=550kV和部分U.=420kV，局部放电测量电压应用U，=1.2Um//3和1.2U代替， 2当ACSD耐受电压U小于相间局部放电测量电压U，时，U,应等于Uz内绝缘和外绝缘间隙也应相应 设计。

GB 1094.32003

表E9按照表2和表4以及12.3关于设备最高电压U.>72.5kV分级绝缘变压器 短时耐压试验的试验电压

对U=550kV和部分U.420kV、局部放电测 当ACSD耐受电压U，小于相间局部放电测量电压U，时JGJ/T 436-2018标准下载，U，应等于Uz，内绝缘和外绝缘间隙也应相应进行 设计。