变压器试验-交流耐压试验

交流耐压试验是对电气设备绝缘外加交流试验电压,该试验电压比设备的额定工作电压要高,并持续一定的时间(一般为 1min)。交流耐压试验是一种最符合电气设备的实际运行条件的试验,是避免发生绝缘事故的一项重要的手段。因此,交流耐压试验是各项绝缘试验中具有决定性意义的试验。

但是,交流耐压试验也有缺点,它是一种破坏性的试验;同时,在试验电压下会引起绝缘内部的累积效应。因此,对试验电压值的选择是十分慎重的,对于同一设备的新旧程度和不同的设备所取的数值是不同的,在我国《电力设备预防性试验规程》中已作了有关的规定。

交流工频耐压试验

1.交流耐压试验接线原理

交流耐压试验的接线,应按被试品的要求(电压、容量)和现有试验设备条件来决定。
通常试验时采用是高压成套设备(包括高压试验变压器及试验变压器控制箱/台)。如图中给出交流工频耐压试验的接线图。

交流工频耐压试验的接线图
交流工频耐压试验的接线图

在图中接于测量线圈 P1、P2的电压表属于低压侧测量,可以通过变比换算到高压侧。而接于 C1和 C2 之间电压表属于高压侧测量,这是现场常用的方法,它可以避免由于容性电流而使被试设备端电压升高所带来的影响。

我国的试验变压器有各种电压和容量等级,各单位在购置试验变压器时应对本单位的电气设备在实验电压下的充电进行计算,根据充电电流小于试验变压器的额定输出电流的原则来选择试验变压器的容量。而充电电流可以用被试物的电容 来估算(I 冲=U 试验电压ωCX),CX可用西林电桥来测定

2、串联谐振、并联谐振及串并联谐振的试验方法

对于大型发电机组、变压器、GIS、交联电缆等大容量较大的试品的交流耐压试验,需要大容量的试验变压器、调压器以及电源。现场往往难以办到,即使有试验设备,也需动用大型汽车、吊车等,费力费时。在此情况下,可根据具体情况分别采用串联谐振、并联谐振或
串并联谐振的方法来进行现场试验。串并联谐振可通过调节电感来实现,也可通过调节频率或电容来实现。但该试验大多是针对现场大电容设备进行的,因而电容是确定的,一般采用调感或调频来进行谐振补偿。

(1)串联补偿

当试验变压器的额定电压小于所需试验电压,但电流额定量能满足试品试验电流的情况下,可采用串联补偿的方法进行试验。

串联补偿接线图
串联补偿接线图
串联补偿的等效电路及相量图
串联补偿的等效电路及相量图

补偿电抗及试品电容组成串联回路。当采用可调式电抗器进行补偿时,可调节 XL,让其值与 XC值相等,此时回路发生串联谐振,可在试品上产生十倍于试验变压器输出电压的电压,从而大大降低了试验变压器的额定电压和容量。

当采用串联补偿时,虽然试验变压器输出电压较低,但对电抗器却要求有与试品相同的耐压水平。另一方面,串联补偿时,当回路达到 XL=XC,并且回路电阻很小时,则可能在试品上出现危险的过电压,因此采用串联补偿,应注意避免产生谐振,并且采用补偿电抗器最好采用空心绕组的,因为有铁心的电抗器容易造成非线性的谐振。

当试品电压较高时,可采用多个分离电抗器叠加形成补偿电抗,当采用补偿电抗器进行补偿时,补偿电抗器的调节可通过多台小电抗的串联、并联及改变分接头位置来实现。

利用串联谐振做耐压试验有两个优点:①若被试品击穿,则谐振终止,高压消失;②击穿后电流下降,不致于造成被试品击穿点扩大。

(2)并联谐振(电流谐振)法

当试验变压器的额定电压能满足试验电压的要求,但电流达不到被试品所需的试验电流时,可采用并联谐振对电流加以补偿,以解决容量不足的问题。

其接线图如下图 所 示,并联回路两支路的感抗和容抗分别为 XC和 XL,当 XC=XL时,回路产生谐振。这时虽然两个支路的电流都很大,但回路的总电流 I≈0,XC上的电压等于电源电压。当采用可调式电抗器进行补偿时,调节补偿电抗,使补偿电流与试验电流相等,就可使变压器的输出电流很小。

并联补偿接线图
并联补偿接线图
并联补偿等效电路及相量图
并联补偿等效电路及相量图

(3)串并联谐振法

除了以上的串联、并联谐振外,当试验变压器的额定电压和额定电流都不能满足试验要求时,可同时运用串、并联谐振电路,通常成为串并联补偿法,其接线如图下图 所示。对要求试验电压高、电容量大的被试品,常采用此接线。

串并联补偿法接线图
串并联补偿法接线图

(4)采用串联、并联谐振和串并联谐振法的注意事项电源电压和频率要求稳定,应避免用电阻器调压;

回路电阻 R1要求足够的热容量,并保持稳定;


试验电压直接在被试品两端测量;
电感线圈应满足电流和绝缘强度的要求;
对于并联谐振法,当被试品击穿而谐振停止时,试验变压器有过流的可能,因此,要求过流速断保护能可靠动作;
对于串联谐振法,当被试品击穿时,回路中的电流减小电压降低,所以,除了正常的过流保护外,还应有欠压保护措施。

试验注意事项


(1)必须在被试设备的非破坏性试验都合格后才能进行此项试验,如果有缺陷(例如受潮),应排除缺陷后进行。
(2)被试设备的绝缘表面应擦干净,对多油设备应使油静止一定的时间。
(3)应控制升压速度,在 1/3 试验电压以前可以快一些,其后应以每秒钟 3%的试验电压连续升到试验电压值。
(4)实验前后应比较绝缘电阻、吸收比,不应有明显的变化。
(5)应排除湿度、温度、表面脏污等影响。

操作规定


(1)试验前应了解被试设备的非破坏性试验项目是否合格,一般应在所有非破坏试验项目全部做完,且合格以后才做交流耐压试验,若有缺陷或异常,应在排除缺陷(如受潮时要干燥)或异常后再进行试验。
(2)试验现场应围好遮栏,挂好标志牌,并派专人监视。
(3)试验前应将被试设备的绝缘表面擦拭干净。对多油设备应按有关规定使油静止一定时间,如大容量变压器,应使油静止 12-20h,3~10kV 变压器,应使油静止 5~6h 后再做试验。
(4)调整保护球隙,使其放电电压为试验电压的 105%~110%,连续试验三次,应无明显差别,并检查过流保护装置动作的可靠性。
(5)根据试验接线图接好线后,应由专人检查,确认无误(包括引线对地距离、安全距离等)后方可准备加压。
(6)加压前要检查调压器是否在“零位”,若在“零位”方可加压,而且要在高呼“加高压”后才能实施操作。
(7)升压过程中应监视电压表及其他表计的变化,当升至 0.5 倍额定试验电压时,读取被试设备的电容电流;当升至额定电压时,开始计算时间,时间到后缓慢降下电压。
(8)对于升压速度,在 1/3 试验电压以下可以稍快一些,其后升压应均匀,约按每秒 3%试验电压升压,或升至额定试验电压的时间为 10~15s。
(9)实验中若发现表针摆动或被试设备、实验设备发出异常响声、冒烟、冒火等,应立即降下电压,在高压侧挂上地线后,查明原因。
(10)被试设备无明显规定者,一般耐压时间为 1min,对绝缘棒等用具,耐压时间为 5min,实验后应在挂上接地棒后触摸有关部位,应无发热现象。
(11)试验电压值要认真确定,特别是发电机的耐压试验,一定要严格监督不要升高到规定值以上。
(12)实验前后应测量被试设备的绝缘电阻及吸收比,两次测量结果不应有明显差别。

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