變壓器的交流耐壓試驗包括外施工頻耐壓試驗、倍頻感應耐壓試驗和操作波耐壓試驗。對于66kV及以下的全絕緣變壓器,現場條件不具備時,可只進行外施工頻耐壓試驗。
一、外施工頻耐壓試驗
外施工頻耐壓試驗對考核變壓器主絕緣、檢查局部缺陷具有決定性的作用,可以有效地發現主絕緣受潮、開裂,以及在運輸過程中由于振動而引起的繞組松動、移位和繞組絕緣上附著污物等情況。
1、試驗接線方式
1)如下圖所示,正確的接線方式是被試繞組短路連接,非被試繞組也要短路連接并可靠接地。
2)下圖是雙繞組均不短接的錯誤接線。可見由于分布電容的影響,各繞組中將有電容電流流過,且整個被試繞組流過的電流不等,因電容容升效應,越接近X端的電位越高,比所加的電壓還高;又因為非被試繞組開路,被試繞組電抗大,導致X端電位升高,嚴重時會損壞其絕緣。
3)下圖是雙繞組均短接而低壓繞組未接地的錯誤接線。可見由于非被試繞組未接地而處于懸浮狀態,很可能高壓側耐壓時把低壓側絕緣打壞。低壓側的懸浮電壓是由繞組間電容和對地電容決定的。
2、試驗電壓的測量方法
由于變壓器容性負載的容升效應影響,試驗電壓必須在高壓側測量并以峰值表為準;如在低壓側測量或通過容升計算,很難保證測量準確。
3、試驗時應注意的事項
1)確認被試變壓器外殼和非被試繞組已可靠接地;
2)油浸式變壓器充油后或試驗擊穿后需再加壓時,應靜置一段時間后再試;
3)在校正球隙或耐壓時,測量電壓應以峰值除以√2為準;
4)避免在試驗電壓下切斷電源,以防止產生過電壓而損壞產品,如果有放電或擊穿現象,應立即切斷電源。
二、倍頻感應耐壓試驗
倍頻感應耐壓試驗是用提高電源頻率,降低勵磁電流來達到提高施加電壓的目的,適用于分級絕緣的變壓器進行耐壓試驗。對分級絕緣的變壓器的主絕緣試驗不能采用一般的外施高壓法,只能采用感應耐壓試驗,如將被試變壓器采取適當接線,可使其主、縱絕緣同時受到考核。而對于全絕緣變壓器,則可以用于檢查其縱絕緣(繞組層間、匝間和段間)。由于頻率的提高,試驗時間按t=60×100/f(s)(t為加壓時間;f為試驗電源頻率)來確定,但不能小于15s。
1、試驗方法
1)全絕緣變壓器的感應耐壓試驗
全絕緣變壓器的感應耐壓試驗可按下圖所示的接線,施加2倍及以上頻率的2倍額定電壓進行試驗。這種接線只能使線間達到試驗電壓,對中性點和繞組還需進行一次外施高壓主絕緣耐壓試驗。縱絕緣是否承受住了感應耐壓,還需要根據試驗前后的空載損耗測試值的比較來判斷。
2)分級絕緣變壓器的感應耐壓試驗
對于分級絕緣變壓器的主絕緣,既不能用外施電壓試驗,也不能用三相感應耐壓來試驗。原因是對于分級絕緣變壓器,其相間及相對地的絕緣水平相同,如220kV級產品,對地和相間試驗電壓為400kV。兩者不可能同時達到試驗電壓的要求,故只能采用單相感應耐壓進行試驗。下圖所示的各種接法可以避免過高的線間電壓,根據變壓器的結構采用相應的接法,使各繞組線間、對地之間電壓盡可能達到試驗要求。
(1)當高壓繞組中性點絕緣水平至少能承受1/3ut時,可采用上圖(a 1 )、(a 2 )、(a 3 )三種接法,由倍頻發電機輸出連接到被試變壓器低壓繞組上。如果三相變壓器為五柱式或殼式,只能采用圖(a 1 )的接法。
(2)三相五柱式或殼式變壓器,也可采用圖上(b)的連接法。如果被試變壓器有三角形接線,則應該打開。
(3)自耦變壓器的感應耐壓試驗可以采用上圖(c)的連接法,利用一臺輔助變壓器增壓被試自耦變壓器的中性點電壓u t 。
兩個自耦連接繞組的額定電壓為u N1 、u N2 ,相應的試驗電壓為u 1 、u 2 ,有下列關系式:
(u 1 -u t )/u N1 =(u 2 -u t )/uN2
u t =(u2u N1 -u1u N2 )/(u N1 -u N2 )
這種連接法也可用于三相三柱結構的分級絕緣變壓器,而且中性點絕緣水平小于1/3u1的情況。
2、試驗用電源
變壓器感應耐壓試驗電源的頻率一般為100~250Hz。可以用中頻同步發電機作為試驗電源,也可以利用繞線式異步電動機反拖法得到100Hz的試驗電源,或利用三只單相變壓器組成一次繞組星形接線,二次繞組組成開口三角形得到150Hz的試驗電源。而調頻試驗電源裝置是最安全的試驗電源,可以同時作局部放電試驗。
三、操作波耐壓試驗
操作波耐壓試驗是考核變壓器耐受操作過電壓能力的試驗。220kV及以下大型變壓器允許用操作波耐壓代替倍頻耐壓試驗。
1、基本接線方式
變壓器操作波感應試驗是在低壓繞組施加一幅值較低的操作波電壓,給被試驗變壓器勵磁。通過感應使高壓繞組產生一定幅值和波形的試驗電壓,其原理接線如下圖所示。
如上圖,試驗裝置的主電容C0由工頻電源經整流后予以充電,當充電達到一定值U0后,點火觸發球隙S 0 ,引發S 0 、S擊穿。使C0上電壓U0經球隙S、電阻R對變壓器T放電,產生操作波沖擊電壓。
2、試驗的判斷和分析
將全電壓與0.5、0.75倍試驗電壓下的電壓、電流進行比較,便可判斷變壓器是否出現故障。當主絕緣擊穿時,電壓突然截斷并產生振蕩,電流也突然上升。當匝間或段間絕緣損壞(如短路)時,被試端電壓幅值降低,波頭時間變短,波尾時間縮短,中性點示傷電流峰值超前于電壓過零時間。
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