西林电桥、高压电桥介质损耗介质耗角正切（tanδ）的测量原理

1、介质耗角正切（tanδ）的测量

1.1  tanδ 测量原理

在交流电压作用下，介质内不仅有电子电流引起的损耗，还有各种极化带来的损耗。一定条件下介质中能量损耗的大小是衡量介质性能的重要指标。具有损耗的绝缘材料或绝缘设备，常采用电附与电容相联的等效电路来简单代表，如图5-8所示。

在交流电乐U作用下，通过介质的电流I包含与电压同相的有功分量I_R及超前U90℃的无功分量I_C。此时介质中的功率损耗为

上式中的δ称为介质损耗角，其正切值tanδ称为损耗因数，等于损耗功率与无功功率之比，或有功电流分量与无功电流分量之比，它是反映绝缘特性的一个重要参数。测量tanδ的值是判断电气设备绝缘状态的一种灵敏有效的方法，它的数值能够反映绝缘的整体劣化或受潮以及小电容试品中的严重局部缺陷；但对大型设备(如大容量变压器)绝缘中的局部缺陷(如变压器的套管)却不能灵敏发现，这时应对其进行分解试验，即分别测量各部分的tanδ值。

良好的绝缘材料和正常的电气设备的介质损耗因数都是很小的。处在高电压下，即使无功分量可能很大，有功分量还是很小的。如果用瓦特表来测量介质损耗，要求用功率因数非常低的瓦特表。通常介质损耗角都在1°以内，即功率因数角在89°以上，若相角上稍有误差，可使损耗的误差达几倍甚至几十倍。这种高压瓦特表的制造很复杂，目前都采用高压交流电桥(即西林电桥)来测量绝缘的介质损耗因数。

1.2 西林电桥测量 tanδ

西林电桥是一种交流电桥，可以在高电压下测量绝缘的电容值和介质损耗角正切值。配以合适的标准电容器，西林电桥还可以在额定电压下测量电气设备的电容值和介质损耗角正切值。QS1型西林电桥的基本回路如图5-9所示。

西林电桥有四个桥臂。其中两个为高压桥臂：一个代表被试品的阻抗Z_X，一个是无损耗标准电容C_N。另两个为低压桥臂：处在电桥本体内，一个是可调无感电阻R₃，一个是无感电阻R₄和可调电容C₄的并联回路。在图5-9(a)中，被试品处于高电位侧且两端均不接地，而西林电桥的两个低压桥臂处于低电位侧，这种接线方式称为正接线法。

在选择电桥的低压桥臂参数时，考虑到在正常情况下出现在R₃、R₄、和C₄上的压降不超过几伏，但如果被试品或标准电容发生闪络或击穿时，在A、B点可能出现高电位。为此，可在A、B点对地之间并联一个放电管以作保护。这种放电管的放电电压为100～200V，A、B上电位达到放电管的放电起始电压值，管子放电，使A、B和接地点D相连，保护试验操作者免受电击。

电桥的平衡是靠调节R₃和C₄来获得的。电桥平衡时，A、B两点电位相等，检流计G指零，此时流过Zx的电流等于流过R₃的电流，流过C_N的电流等于流过R₄和C₄并联电路的电流。由此可得出电桥的平衡条件为

Z_XZ₄=Z_NZ₃              (5-18)

在图5-9的电路中有

将上述各式代入式(5-18)并展开，将实数部分和虚数部分列出，可求得

由式(5-19)可得

由式（5-20）并分别以代入，可得

图5-10绘出了电桥平衡时的各相量。图中以被试品上的电压作为参考相量，由各相量的相互关系可以写出

为了计算方便，令西林电桥中的R₄= 10⁴/πΩ。电源为工频时，ω=100π，由式(5-21)可得

如C₄以微法计，则在数值上，有tanδ=C₄。

现场电气设备的外壳有时是直接接地的，故被试品的一端无法对地绝缘，这时可采用图5-9(b)所示反接线法测量tanδ，即将电桥的D点连接到电源的高压端，而将C点接地。在这种接线中，被试品始终处于接地端，调节元件R₃、C₄处于高压端，因此电桥本体的全部元件对机壳必须具有足够的绝缘强度并采取可靠的保护措施，以保证试验人员的人身安全。

1.3外界电源对电桥的干扰

在现场测量tanδ，特别是在110kV及以上的变电站进行测量时，被试品和桥体往往处在周围带电部分的电场作用范围之内。虽然电桥本体及连接线都采用了前面所述的屏蔽，但对被试品通常无法做到全部屏蔽，如图5-11所示。这时等效干扰电源电压U´就会通过与被试品高压电极间的杂散电容C´产生干扰电流，因而影响测量的准确性。当电桥平衡时，流过检流计的电流I_G=0，此时检流计支路可看作开路，干扰电流I´在通过C´以后分成两路，一路经C_X入地，另一路经R₃及试验变压器的漏电抗入地。由于前者的阻抗远大于后者，故可以认为I´实际上全部流过R₃。

为了避免测量时的干扰，消除或减小由心场干扰所引起的误差，可采取下列措施。

(1)加设屏蔽。尽量远离干扰源。在无法远离时，加设屏蔽，例如用金属屏蔽或网将被试品与干扰源隔开，并将蔽罩与电桥的屏蔽相连，以消除C´的影响，但这在实际中往往不易做到。

(3)采用倒法。倒相法是一种比较简便的方法。测量时，将电源按照正接线和反接线各测一次，得到二组测量结果tanδ₁、C₁和tanδ₂、C₂，然后进行计算求得tanδ值和Cx值。

图5-13所示为被试品电流和干扰电流的相量图。图中，当电源反相时，实际上就相当于将干扰电流反相变成-，而其余相量不动，故在图中用反相来代替反相，这样使分析比较方便，而其结果是一样的。由图5-13可得到

当干扰不大，即tanδ₁与tanδ₂相差不大、C₁与C₂相差不大时，式(5-25)可简化为

即可取两次测量结果的平均值作为被试品的介质损耗角正切值。

在现场进行测量时，不但受到电场的干扰，还可能受到磁场的干扰。一般情况下磁场的干扰较小，而且电桥本体都有磁屏蔽，不会引起大的干扰电流。但当电桥靠近电抗器等漏磁通较大的设备时，磁场的干扰较为显著。通常这一干扰主要是由于磁场作用于电桥检流计内的电流线圈回路所引起，这时可以将检流计的极性转换开关置于断开位置，此时如果光带变宽，即说明有此种干扰。为了消除干扰的影响，可设法将电桥移到磁场干扰范围以外。若不能做到，则可以改变检流计极性开关进行两次测量，用两次测量的平均值作为测量结果，以减小磁场干扰的影响。

近年来，以数字技术为基础的各种tanδ测量仪器相继问世，这些仪器的最大特点是采用了数字滤波技术，通过对时域信号分析或转换成频谱后对频域信号分析，滤除干扰信号，计算出tanδ真实值。数字技术也为仪器的操作自动化和智能化奠定了坚实的基础。非工频电的试验(也称异频试验)由于试验电压的频率与工频之比值不为整数，当仪器锁定试验频率时，上频下的干扰电压对tanδ 测量值无影响。为正确反映被试品在正常工作电压下的绝缘特性，试验电源频率不能偏离工频太大，共比值宜小于3。

5.4 局部放电的测量

常用的固体绝缘总不可能做得十分纯净致密，总会不同程度地包含一些分散性的异物，如各种杂质、水分和小气泡等。有些是在制造过程中未除净的，有些是在运行中因绝缘老化和分解所产生的。由于这些异物的电导和介电常数不同于所用的绝缘，故在外施电压作用下，这些异物附近将具有比周围更高的场强。当这些部位的场强超过了该处杂质的游离场强，就会产生游离放电，即发生局部放电(Partial Discharge,PD)。由于局部放电是分散地发生在极微小的空间内，所以它几乎不影响当时整体绝缘的击穿电压。但这种在正常工作电压下的局部放电，会在其工作期间持续发展，加速绝缘的老化和破坏，发展到一定程度时，就可能导致绝缘的击穿。所以，测定绝缘在不同电压下局部放电强度的规律，能预示绝缘的状况，也是估计绝缘电老化速度的重要根据。

局部放电发生过程中，除了产生电磁辐射外，还伴随声、光、热以及化学反应等多种物理化学现象，因此可分别利用上述效应对局部放电进行检测。根据检测信息量的不同，局部放电检测方法总体上可以分为电检测法和非电检测法两大类：电检测法包括脉冲电流检测法、射频电流检测法、特高频检测法和地电波检测法等；非电检测法通常包括声检测法、光检测法、温度检测法和化学分析检测法等。不同的局部放电检测方法各有优缺点，应用的场合也有所不同，其中以脉冲电流检测法和特高频检测法应用最为广泛。

1.4脉冲电流检测法

局部放电发生过程中伴随着电荷的转移，会在外部电路中产生电流脉冲，脉冲电流检测法正是针对这一电流脉冲设计而成。它的检测频率一般在10MHz以内，适合测量PD频谱巾的较低频段成分，并且还可以对测回路进行校准，从而对视在放电量进行定量。脉冲电流检测法是局部放电检测应用最为广泛的方法，包括直接法和平衡法。

1.直接法

图5-14(a)、(b)所示为直接法的两种基本电路。图5-14(a)中Z_M直接与被试品并联，称为并联测试回路；图5-14(b)中Z_M与被试品串联，称为串联测试回路。其工作原理都是要使被试品Z_X局部放电时产生的脉冲电流作用到检测阻抗Z_M上，然后将Z_M上的电压经放大后送到测量仪器M中去，根据Z_M上的电压可推算出局部放电视在电荷量。图中，耦合电容C_K为脉冲电流提供低阻抗通道，低通滤波器Z只允许工频电流通过而阻塞局部放电所产生的高频脉冲电流。

不难看出并联、串联测试回路对高频脉冲电流的回路是相同的，都是串联地流经Z_X、C_K和Z_M三个元件；在理论上两者的灵敏度是相等的。直接法缺点是抗干扰性能较差。

2.平衡法

为了提高抗干扰的能力，可以采用电桥平衡原理来检测脉冲电流，如图5-14(c)所示。图中，Z_X为被试品。由于干扰频率分布很宽，如要求桥路对很宽的干扰频率都能平衡，方便的办法是用与被试品相同的器件或设备来作为辅助桥臂，于是Z_X与也就应该相等。理论上，此时电桥对所有频率都能平衡，由此即可消除干扰的影响。

当被试品Z_X发生局部放电时，平衡条件被破坏，通过检测电路即可测出此不平衡脉冲电压。为了能确定被检测出的放电脉冲信号是由被试品发出的，应避免辅助桥臂在试验电压下产生局部放电。试验时可采用窄带选频放大器，以避开干扰较强的频率区域；同时，在高压电源电路中的滤波器Z也采用窄带选频阻波器，其阻频带正好与选频放大器的通频带相对应，这可取得更好的抗干扰效果。

脉冲电流检测法由于能实现视在放电量的定量测量。且回路接线简单和操作方便，尤其对于发现绝缘中某些内在的局部缺陷(特别是在程度上尚较轻时)，有着很高的灵敏度，因此已经广泛应用于实验室研究和电力生产的各个环节中，包括电气设备的出厂试验、交接试验和预防性试验等。由于该试验方法基本成熟，我国在高压电器牛产标准中已将用该方法测试局部放电列入例行试验的项目，

例如，DL/T 596-1996《电力设备预防性试验规程》中对互感器和套管进行局部放电试验的规定如下：

(1)固体绝缘互感器：电压为。/时，放电量不大于100pC。U_m为设备的最高运行电压。

(2)充油互感器：电压为时，放电量不大于20pC。

(3)110kV及以上新套管的放电量：油纸电容式，不大于20pC；胶纸电容式，不大于400pC。 环境噪声的干扰常常是影响脉冲电流检测法效果的重要因素，这往往限制了此法在高压

变电站等现场测试中的应用。

1.5特高频检测法

1.特高频检测法原理

电气设备中局部放电产生的电流脉冲具有很陡的上升沿(ns量级)，其频率成分从低频到微波频段，最高频率分量可达数GHz，以电磁波形式向外传播。特高频(Utra IlighFrequency,UHF)检测法就是利用传感器检测这种电磁波信号，从而实现局部放电的检测目的。目前，用特高频检测法测量GIS设备中局部放电的有效性和可靠性已得到广泛认同，这是因为GIS具有金属同轴结构，相当于一个良好的波导，局部放电产生的特高频信号可以有效地沿其轴向传播，便于传感器获取局部放电信号。

特高频法检测的关键是传感器。目前，用于特高频法检测局部放电信号的传感器主要分为内置和外置两大类，如图5-15所示：内置传感器主要有圆盘传感器和圆环传感器，通常装在GIS法兰和维修手孔处，天线尺寸要尽量小，以免影响GIS的正常运行；外置传感器主要安装在盆式绝缘子连接处，其结构设计灵活多变，种类也较为丰富，主要包括螺旋传感器、振子传感器、屏蔽谐振环传感器、微带传感器和单极子天线传感器等。

(1)内置传感器检测原理。安装在GIS设备内部的传感器可以视为一个接收天线，局部放电源可以看成一个发射大线，如图5-15(a)所示。局部放电特高频信号通过二者之间的介质(SF₆气体)进行传播，在传播途径中的各种情况对于电磁波的传播会产生不同的影响，如折射、反射及入射等。为此，安放在GIS设备内部的传感器可以收到不同方式到达的电磁波信号。

(2)外置传感器检测原理。为了满足运输、安装和运行维护的要求，GIS设备不是金属封闭体，而是由许多个间隔组成的，间隔之间采用盆式绝缘子来封闭和连接，如图5-15(b)所示。盆式绝缘子断面形成了同轴波导的开口面，电磁波就可以从此处向外泄漏。因此，运用安装设备外壳盆式绝缘子断面处的外置传感器，用天线原理可对GIS设备内部产生的局部放电信号进行检测。

2.特高频检测法的优、缺点

特高频检测法能够在设备运行时实现局部放电的在线监测或者带电检测，总的来说具有以下显著优点：

(1)检测灵敏度高。局部放电产生的特高频电磁波信号在GIS传播时衰减较小，如果不计绝缘子等处的影响，1GHz的特高频电磁波信号衰减仅为3～5dB/km。而且，由于电磁波在GIS中绝缘子等不连续处反射，还会在GIS腔体中引起谐振，使局部放电信号振荡时间加长，便于检测。

(2)现场抗干扰能力强。由于变电站存在着大量的电气干扰，给局部放电检测带来了一定的难度。高压线路与设备在空气中的电晕放电干扰是现场最为常见的干扰，其放电辐射出的电磁波频率集中在200MHz以下。特高频检测法的频段一般为300MHz～3GHz，有效地避开了电晕干扰。

(3)能够实现局部放电定位。局部放电产生的电磁波信号在GIS腔体中传播近似为光速，其到达不同特高频传感器的时间与其传播距离直接相关。因此，可根据特高频电磁波信号到达其附近两侧特高频传感器的时间差，计算出局部放电源的具体位置，实现绝缘缺陷定位。

(4)有利于绝缘缺陷类型识别。不同类型绝缘缺陷产生的局部放电特高频信号具有不同

的频谱特征，因此，除了可利用信号的时域分布特征以外，还可以结合特高频信号频域分布特征进行局部放电类型识别。

特高频检测法的不足之处在于现场定量放电量检测比较困难，因为检测的特高频电磁波信号传播路径复杂，难以确定。因此，在现场使用中，对测得的特高频信号都是采用与历史数据相比较、参考相邻同类设备测量结果进行比较判断。

5.5变压器油中溶解气体分析

变压器中广泛存在液休和固休复合绝缘系统，前者由石油经过蒸馏、精炼而得，主要包括烷烃、环烷烃、芳香烃等烃类组分；后者主要指绝缘纸、层压纸板等，主要成分为纤维素。这些绝缘材料在长期运行过程中受电场、温度和催化剂等多种因素作用，会分解产生一些特征气体。溶解于变压器油的特征气体种类、含量等特性的变化与变压器内部故障类型、发展程度有着密切关系，因此，可通过对油中溶解气体的定性、定量分析，诊断运行中的变压器内部是否正常，并及时发现变压器内部存在的潜伏性故障。

1.6 变压器油中气体的产生

一般情况下，正常运行的变压器油中气体主要是O₂ (氧气)和N₂(氮气)，它们来源于空气对油的溶解。因为O₂在油中的溶解度大于N₂，导致油中N₂含量为71%(空气中N₂含量为78%)，O₂含量为28%(空气中O₂含量为21%)，其他气体为1%。对于新投运的变压器，由于制造工艺或所用绝缘材料材质等原因，运行初期有时油中会出现H₂ (氢气)、CO(一氧化碳)和CO₂(二氧化碳)等组分含量增加较快的现象，但增长到一定值后会趋于稳定或逐渐降低。在长期运行过程中，变压器绝缘材料受到电场、热场、水分、氧及金属催化剂的作用，会发生缓慢老化，除产生一些固态或液态的劣化产物外，还会产生H₂、低分子烃类气体和碳的氧化物，这些气体含量相对较低。

当变压器内部发生局部过热性或局部放电性故障时，故障点附近的液体和固体绝缘材料会裂解产生数量较为显著的特征气体。长期的运行经验表明，对故障诊断有价值的特征气体主要包括H₂、CH₄(甲烷)、C₂H₂(乙炔)、C₂H₄(乙烯)、C₂H₆(乙烷)、CO和CO₂共七种。一般将局部过热性故障分为低温过热(小于300℃)、中温过热[300°~700℃]和高温过热(大于700℃)，局部放电性故障分为局部放电、火花放电(低能放电)和电弧放电(高能放电)。在不同的故障类型下，产生的特征气体种类和含量会有所不同。

1.低温过热

低温过热通常由于应急性负载造成的过负荷，油道堵塞导致散热不良、层间绝缘不良、轻微漏磁等原因引起。在低温过热时，总烃的主要成分为CH₄和C₂H₆，分别占总烃量的约30%和65%~70%，温度较高时有微量C₂H₄，不会产生C₂H₂。当故障涉及固体绝缘材料时，还会产生较多的CO和CO₂。低温过热时一般会出现变压器油温报警，短时间内不会造成变压器损坏。

2.中温过热

造成中温过热故障的主要原因有分接开关接触不良、涡流引起铜过热、铁心漏磁、铁心多点接地等。中温过热时，H₂和总烃中C₂H₄、C₂H₆、CH₄，均会出现明显增长；当故障涉及固体绝缘时，CO和CO₂的含量也会出现较大增长。所有特征气体中以C₂H₄、CH₄、CO₂为主，C₂H₆、H₂、CO含量次之，H₂通常占氢烃总量的27%以下，C₂H₄气体产生速率要明显高于CH₄。中温过热会造成绝缘油的快速劣化甚至结焦，当涉及固体绝缘时还会造成固体绝缘材料的迅速破坏。

3.高温过热

高温过热与中温过热起因类似。发生高温过热故障时，变压器油中溶解的C₂H₄、C₂H₆、CH₄、H₂等气体成分浓度不断增加；当故障涉及固体绝缘时，仍会产生大量的CO和CO₂。产生的特征气体中以C₂H₄、CH₄和H₂为主，C₂H₆、CO₂和CO次之。此时，CH₄、C₂H₄、H₂的含量之和占氢烃总量的80%以上：

4. 局部放电

变压器内部局部放电主要来源于油纸中气泡、接地不良产生的悬浮电位、金属毛刺等绝缘缺陷。局部放电的特征气体组分含量会根据放电能量的密度不同而发生变化，放电能量密度不高时，主要成分为H₂，占氢烃总量的90%以上；总烃中CH₄含量最高，占总烃的90%以上。当放电能量密度较高时，也会出现少量C₂H₂，但在总烃中所占比例一般小于2%。

5.火花放电

变压器内部火花放电主要出现在绕组中相邻的线饼或导体间、夹件间、套管与箱壁、高压线圈与地端等。当发生火花放电时，油中溶解气体的故障特征以C₂H₂、H₂为主，其次是CH₄和C₂H₄。C₂H₂在总烃中所占比例可达25%～90%，C₂H₄约占总烃的20%以下，H₂占氢烃总量的30%以上。当涉及固体绝缘时，也会产生CO和CO₂。

6. 电弧放电

电弧放电能量密度大，产气急剧而且量大，多数无先兆现象，一般难以预测。变压器内，电弧放电主要发生在低压对地、接头之间、线圈之间、绕组和铁心之间等位置，会造成绝缘纸穿孔、烧焦或碳化，或使金属材料变形、融化、烧毁，严重时造成设备烧坏，甚至发生爆炸事故。发生电弧放电故障时，油中产生的特征气体主要是H₂、C₂H₂，一般C₂H₂占总烃20%～70%，H₂占氢烃总量的30%～90%；其次是C₂H₄、CH₄、C₂H₆，绝大多数情况下C₂H₄含量高于CH₄。如果电弧放电涉及固体绝缘时油中还会产生较多的CO和CO₂。

1.7变压器油中溶解气体的气相色谱分析检测技术

气相色谱法是色谱法的一种，是以气体为流动相，采用冲洗法的柱色谱分离检测技术。由于该方法具有分离效能高、选择好、灵敏性高、分析速度快和样品用量少等诸多优点，已在变压器油中气体检测中得到广泛应用。特别是这一检测技术可以在不停电时进行，且不受外界强电磁干扰因素的影响，因此可以用于对变压器内部状况的定期诊断，确保设备的安全可靠运行。

气相色谱法首先要求将样品混合气体中的各组分彼此分离，然后再对分离后的单个组分进行定性和定量检测。

1.分离原理

气相色谱分离是利用被测混合气体在色谱柱中的流动相和固定相之间的分配系数存在差异这一特点来对混合气体进行分离。当两相做相对运动时，样品各组分在两相间进行反复多次的分配。不同分配系数的组分在色谱柱中运动速度不同，滞留时间也就不一样，分配系数小的组分会较快流出色谱柱。分配系数越大的组分就越易滞留在固定相内，流过色谱柱的速度较慢。这样，经过一定的柱长后，样品中各组分彼此分离，按先后顺序离开色谱柱进入检测器。

样品在色谱柱中的分离情况可以用以下形象化的比喻来描述：许多运动员(相当于样品中的多个组分)进行110米栏比赛，信号枪响后(相当于打进样品)，运动员从同一起跑线上开始起跑(即样品进入色谱柱)，由于各运动员的体力和跨栏的技术不同，因而各人的速度也不同(各组分的沸点和极性不同，在色谱柱中的运动速度也不同)，经过一段规定的距离(一定的柱长)，运动员们到达终点的时间(组分的保留时间)就不同，从而分出运动员的先后名次(各组分的出峰顺序和保留时间的长短)。

2. 检测过程

气相色谱仪是一个载气连续运行、自动记录的系统，如图5-16所示。首先高压钢瓶中的载气经稳压阀、流量计控制、计量，之后以稳定的压力和精确的流速进入汽化室。样品在汽化室内可瞬间汽化，之后被载气带入色谱柱中进行分离。色谱柱是一根金属或玻璃管子，内装固定相，恒温箱则为色谱柱提供一个恒定的或程序可控的温度环境。样品中的混合物经色谱柱分离后，再由载气送入检测器，将各组分浓度大小的变化转变为电信号。最后，电信号由放大器放大，由记录仪记录。

5.5.3基于变压器油中溶解气体的故障诊断方法

利用气相色谱法对变压器油中溶解气体进行检测和分析，其目的是为了判断设备内部是否存在故障及故障的性质，并预测故障的发展趋势。在进行判断时，首先根据油中溶解气体含量和产气速率来判断设备内部是否存在故障，若认为可能存在故障，再根据产气的特征性来判断故障性质或类型。

1.有故障判断

利用油色谱分析进行变压器故障诊断，实际上很难制定出能区分是否存在故障的正常值或异常值，现有的国家标准仅给出了变压器油中溶解气体含量的注意值，见表5-1。当气体含量超过注意值时，需要引起注意和重视，并不表明设备就一定存在故障，这时需要结合气体组分的产气速率作进一步判断。

表 5-1                  变压器油中溶解气体含量注意值

产气速率与故障消耗能量大小、故障部位、故障点的温度等情况有直接关系，主要有两种方式来表示产气速率。

(1)绝对产气速率。一段时间内每运行日产生某种气体的平均值为

式中：γ_a为绝对产气速率，mL/d；c_i2为第二次取样测得某气体浓度，μL/L；c_i1为第一次取样测得某气体浓度，μL/L；∆t为两次取样时间间隔中的实际运行时间，天；m为变压器总油量，t；，ρ为变压器油密度，t/m³。

变压器绝对产气速率的注意值列于表5-2。

表 5-2           变压器绝对产气速率的注意值(单位：mL/d)

(2)相对产气速率。某种气体含量相对增加值除以每运行月的平均值，即

式中：γ_r为相对产气速率，%/月；γt为两次取样时间间隔中的实际运行时间，月。

当总烃的相对产气速率大于10%/月时，应引起注意。

2.故障类型判断

利用油中溶解气体进行变压器内部故障类型判断时，需要综合考虑特征气体的种类、含量和相互关系等。表5-3归纳了不同故障类型下的气体特征，对于多数典型的故障，利用特征气体能快速地对故障性质做出准确判断。但在实际使用过程中，特征气体法有时较难区分主要气体组分和次要气体组分的界限，对电弧放电和火花放电也较难区分。

表 5-3                    不同故障类型产生的特征气体

故障类型 主要气体组分 次要气体组分

根据热动力学原理，特征气体组分之间的浓度比值与故障温度或故障类型间存在着相互依赖关系，采用几组气体组分浓度比的大小来判断故障类型，即比值法。比值法有多种，在我国使用最为广泛的是改良三比值法。表5-4和表5-5分别为DL/T 722—2014《变压器油中溶解气体分析和判断导则》推荐的改良三比值法的编码规则和故障类型判断方法。改良三比值法原理简单、计算简便且有较高的准确率，在现场得到了广泛应用。

表 5-4                改良三比值法的编码规则

表 5-5               改良三比值法的故障类型判断

小 结

(1)常用兆欧表来测量被试品的绝缘电阻。在单独测量体积绝缘电阻时，可在需屏蔽位置设置屏蔽环，并连接到兆欧表的G端子，使绝缘表面的漏导电流经端子G直接流回发电机负极。

(2)吸收比，它可以反映绝缘的整体状况。当K值接近于1时，表明绝缘受潮严重或内部存在集中性的导电通道。

(3)在较高的直流电压作用下测量流过被试品绝缘的泄漏电流时，能发现被试品中一些尚未贯通的集中性缺陷，但应注意试验时电晕造成的测量误差。

(4)用西林电桥测量tanδ时可以采用正接线法或反接线法。当有外界电场干扰时，现场常采用倒相法，干扰不大时，可取两次测量结果的平均值作为被试品的介质损耗角正切值。

(5)通常利用脉冲电流法测定的局部放电量是视在放电量，常用的有三种基本测量回路，如图5-14所示。图中，耦合电容C_K为高通阻抗，Z为低通阻抗，Z_M为检测阻抗。为了提高抗干扰能力可以采用电桥平衡原理来检测。

(6)特高频法多用于GIS设备的局部放电检测，其检测的特高频信号频段一般为300MHz～3GHz，具备检测灵敏度高、现场抗干扰能力强、能够实现局部放电定位和有利于绝缘缺陷类型识别等优点。

(7)基于变压器油中溶解气体进行变压器内部故障类型判断，主要利用H₂、CH₄、C₂H₂、C₂H₄、C₂H₆、CO和CO₂七种特征气体来对变压器内部的热性和电性故障进行。首先根据油中溶解气体含量和产气速率来判断设备内部是否存在故障，若认为可能存在故障，再利用特征气体法或三比值法确定故障性质或类型。