交流耐壓試驗變壓器

1.1 變壓器交流耐壓試驗

試驗目的

交流耐壓試驗是鑒定電力設備絕緣強度最有效和最直接的方法。電力設備在運行中，絕緣長期受著電場、溫度和機械振動的作用會逐漸發(fā)生劣化，其中包括整體劣化和部分劣化，形成缺陷，例如由于局部地方電場比較集中或者局部絕緣比較脆弱就存在局部的缺陷。

各種預防性試驗方法，各有所長，均能分別發(fā)現(xiàn)一些缺陷，反映出絕緣的狀況，但其他試驗方法的試驗電壓往往都低于電力設備的工作電壓，但交流耐壓試驗電壓一般比運行電壓高，因此通過試驗后，設備有較大的安全裕度，所以這種試驗已成為保證安全運行的一個重要手段。

但是由于交流耐壓試驗所采用的試驗電壓比運行電壓高得多，過高的電壓會使絕緣介質(zhì)損耗增大、發(fā)熱、放電，會加速絕緣缺陷的發(fā)展，因此，從某種意義上講，交流耐壓試驗是一種破壞性試驗，在進行交流耐壓試驗前，必須預先進行各項非破壞性試驗。

如測量絕緣電阻、吸收比、介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ、直流泄漏電流等，對各項試驗結果進行綜合分析，以決定該設備是否受潮或含有缺陷。若發(fā)現(xiàn)已存在問題，需預先進行處理，待缺陷消除后，方可進行交流耐壓試驗，以免在交流耐壓試驗過程中，發(fā)生絕緣擊穿，擴大絕緣缺陷，延長檢修時間，增加檢修工作量。

本試驗用來驗證線端和中性點端子及它們所連接繞組對地及其他繞組的外施耐受強度（見GB1094.3）。交流耐壓試驗是檢驗變壓器絕緣強度最直接、最有效的方法，對發(fā)現(xiàn)變壓器主絕緣的局部缺陷，如繞組主絕緣受潮、開裂或者在運輸過程中引起的繞組松動，引線距離不夠，油中有雜質(zhì)、氣泡以及繞組絕緣上附著有臟污等缺陷十分有效。變壓器交流耐壓試驗必須在變壓器充滿合格的絕緣油，并靜止一定時間且其他絕緣試驗均合格后才能進行。

試驗儀器

1、高壓試驗控制箱

試驗控制箱式高壓試驗變壓器的配套設備，是用于試驗變壓器的配套設備，主要用于試驗變壓器的調(diào)壓控制，其工作原理是通過調(diào)整自耦調(diào)壓器的輸出電壓，實現(xiàn)試驗變壓器額定范圍內(nèi)的工作電壓調(diào)節(jié)。

2、YDQ充氣式無局放試驗變壓器

試驗變壓器是電力設備檢測及預防性試驗所必須的試驗設備，用于輸出交流高壓，對各類高壓試驗提供較高電壓，使用于高電壓電力設備的交流耐壓設備。

選用試驗變壓器時要考慮以下兩點：

（1）電壓

根據(jù)被試品的試驗電壓，選用具有適合電壓的試驗變壓器。要檢查試驗變壓器所需低壓側電壓是否與現(xiàn)場電源電壓、調(diào)壓器相配。試驗電壓較高時，可采用多級串接式試驗變壓器。

（2）電流

電流按下式計算：I=ωCx U

式中：I —— 試驗變壓器高壓側應輸出的電流，mA；

U —— 試驗電壓；

Cx —— 被試品電容量；

ω —— 角頻率。

其中Cx可從測量被試品的電容量中得到。相應求出試驗所需電源容量P：

P=ωCx U2

試驗時，按P值選擇變壓器容量，一般不得超載運行。

充氣式輕型試驗變壓器，采用SF6氣體為絕緣介質(zhì)，體積小，重量輕且無油污染，局部放電小，適合現(xiàn)場工作及頻繁移動的工作條件下使用。這里我們選用量程為50kV的試驗變壓器。

3、保護球隙

保護球隙是由一個帶電球極和一個接地球極構成，兩極之間相隔一定距離構成間隙。它平時并聯(lián)在被保護設備旁，當試驗電壓超過被試設備的試驗電壓時，球間隙放電，對被試設備起保護作用，其整定值一般取試驗電壓的110%~120%，整定值確定后，可查表確定球隙距離，并進行現(xiàn)場校正。

4、保護電阻器

試驗變壓器的高壓輸出端應串接保護電阻器（限流電阻），用來降低被試品閃絡或擊穿時變壓器高壓繞組出口端的過電壓，并能限制短路電流。

此保護電阻的取值一般為0.1Ω/V~0.5Ω/V，并應有足夠的熱容量和長度。該電阻阻值不宜超過30kΩ，否則會引起正常工作時回路產(chǎn)生較大的壓降和功耗。

5、接地線的選擇

接地線應采用帶有接地夾子的臨時接地線。

接地線應采用4mm2及以上的多股裸導線或外覆透明絕緣層的銅質(zhì)軟導線。

試驗接線（接線圖）

圖1 交流耐壓接線圖

試驗步驟

1、試驗前的準備工作

（1）填寫第一種工作票，編寫作業(yè)控制卡、質(zhì)量控制卡，辦理工作許可手續(xù)。

（2）向工作班成員交待工作內(nèi)容、人員分工、帶電部位，進行危險點告知，并履行確認手續(xù)后開工。

（3）準備試驗用儀器、儀表、工具和個人安全工器具，所用儀器儀表良好，所用儀器、儀表、工具均應在合格周期內(nèi)。

1

高壓試驗控制箱

1套

2

試驗變壓器

1臺

3

保護球隙

1套

4

試驗警示圍欄

4組

5

標示牌

2個

6

安全帶

2個

7

絕緣繩

2根

8

低壓驗電筆

1支

9

拆線工具

2套

10

溫濕度計

1只

11

計算器

1個

12

放電棒

1支

13

現(xiàn)場原始記錄本

1本

（4）檢查試品外殼，應可靠接地檢查變壓器本體和有載調(diào)壓開關油位在正常位置。

（5）用放電棒對被試設備進行充分放電。

（6）放電后，拆除被試設備高壓、中壓、低壓引線，其他檢修人員撤離現(xiàn)場。

（7）檢查試品外觀，清潔絕緣表面污垢。

（8）試驗現(xiàn)場周圍裝設試驗圍欄，必要時派專人看守。

（9）接取試驗電源，先測量電源電壓是否符合試驗要求，電源線必須固定，防止突然斷開，檢查漏電保護裝置是否靈敏動作。

（10）抄錄銘牌，記錄天氣情況和溫、濕度，安裝位置，試驗日期。

2、試驗接線

（1）先將被試品的被試繞組A、B、C、（O）三相用裸銅線短路連接，其余非被試繞組用裸銅線短路連接，并與外殼一起接地。并將儀器可靠接地。

（2）將保護球隙可靠接上接地線。

（3）將試驗變壓器可靠接上接地線，將高壓控制箱的外殼用接地線可靠連接。

（4）連接被試品繞組接到保護球隙高壓側。

（5）連接試驗變壓器的儀表端到控制箱的儀表端，連接控制箱輸出端到試驗變壓器輸入端。

（6）所有接線完畢，最后檢查所有接線是否正確。

3、試驗操作

（1）先將高壓試驗控制箱接上電源線，合上電源刀閘。

（2）按下電源開關，逆轉調(diào)壓器至零位，將過流保護器調(diào)整到最小位置

（3）合上高壓啟動鍵進行預升，等球隙放電后過流繼電器動作，記錄該放電電壓。拉開電源刀閘，用放電棒將高壓回路接地，調(diào)整球隙間距。反復進行調(diào)整操作，使球隙放電電壓為試驗電壓的1.15~1.2倍

（4）拉開電源閘刀，用放電棒將高壓回路接地，連接繞組與被試電源的高壓引線，拆除臨時接地線

（5）合上電源閘刀，按下高壓啟動鍵，開始升壓。升壓速度在75%試驗電壓以前，可以是任意的，自75%電壓開始均勻升壓，約為每秒2%試驗電壓的速率升壓。

（6）升壓的同時觀察電壓和電流表的變化。

在升壓過程中，如果發(fā)現(xiàn)電流值迅速增加，應立即停止升壓，按下停止按鈕，停止高壓輸出。升壓完成后一只手應放置在停止按鈕附近，隨時警戒異常情況的發(fā)生，以便立即進行跳閘操作。

（7）觀察電壓表，若升到指定的電壓值，則停止繼續(xù)升壓

（8）當升壓至要求電壓時，開始計時，計時到最后10s時開始倒數(shù)，時間到開始降壓。在施壓階段，應注意保持與高壓設備的安全距離。防止被高壓所傷。

（9）當發(fā)生以下現(xiàn)象時，表示被試品已經(jīng)被擊穿，應立即停止加壓并降壓：a被試品內(nèi)部發(fā)出響聲、冒煙、閃弧、燃燒等；b、電流表指針突然擺動或表指針突然升高。

（10）在耐壓時間內(nèi)未出現(xiàn)異常，即可降壓。旋動調(diào)壓器轉輪均勻轉到零位，按下停止按鈕，切斷高壓輸出，拉開電源刀閘，關閉電源開關。

4、試驗拆線

（1）用專用放電棒對被試繞組進行放電并掛上臨時接地線。等充分放電后，取下放電棒，放點結束。

（2）試驗結束，拆除試驗接線。

試驗標準

1、Q/GDW168-2008《輸變電設備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》

外施耐壓試驗為出廠試驗值的80%，時間為60s。

2、《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準GB 50150-2006》

繞組連同套管的交流耐壓試驗，應符合下列規(guī)定：

（1）容量為8000kVA以下、繞組額定電壓在110kV以下的變壓器，線端試驗應按表1進行交流耐壓試驗；

（2）容量為8000kVA及以上、繞組額定電壓在110kV以下的變壓器，在有試驗設備時，可按表1試驗電壓標準，進行線端交流耐壓試驗；

表1. 電力變壓器和電抗器交流耐壓試驗電壓標準kV

系統(tǒng)

標稱電壓

設備

最高電壓

交流耐壓

油浸式電力變壓器和電抗器

干式電力變壓器和電抗器

<1

≤1.1

—

2.5

3

3.6

14

8.5

6

7.2

20

17

10

12

28

24

15

17.5

36

32

20

24

44

43

35

40.5

68

60

66

72.5

112

—

110

126

160

—

220

252

316(288)

—

330

363

408(368)

—

500

550

544(504)

—

注：a、上表中，變壓器試驗電壓是根據(jù)現(xiàn)行國家標準《電力變壓器 第3部分：絕緣水平、絕緣試驗和外絕緣空氣間隙》GB 1094.3規(guī)定的出廠試驗電壓乘以0.8制定的。

b、干式變壓器出廠試驗電壓是根據(jù)現(xiàn)行國家標準《干式電力變壓器》GB 6450規(guī)定的出廠試驗電壓乘以0.8制定的。

（3）繞組額定電壓為110kV及以上的變壓器，其中性點應進行交流耐壓試驗，試驗耐受電壓標準為出廠試驗電壓值的80％（見表2）。

表2.額定電壓110kV 及以上的電力變壓器中性點交流耐壓試驗電壓標準kV

系統(tǒng)標答稱電壓

設備最高電壓

中性點接地方式

出廠交流耐受電壓

交流耐受電壓

110

126

不直接接地

95

76

220

252

直接接地

85

68

不直接接地

200

160

330

363

直接接地

85

68

不直接接地

230

184

500

550

直接接地

85

68

經(jīng)小阻抗接地

140

112

（4）交流耐壓試驗可以采用外施工頻電壓試驗的方法，也可采用感應電壓試驗的方法。

試驗電壓波形盡可能接近正弦，試驗電壓值為測量電壓的峰值除以√2，試驗時應在高壓端監(jiān)測。

外施交流電壓試驗電壓的頻率應為45～65Hz，全電壓下耐受時間為60s。

試驗注意事項

（一）試驗原理注意事項

1、容升效應

試驗變壓器所接被試品大多數(shù)是電容性，在交流耐壓時，容性電流在繞組上產(chǎn)生漏抗壓降，造成實際作用到被試品上的電壓值超過按變比計算的高壓側所應輸出的電壓值，產(chǎn)生容升效應。被試品電容及試驗變壓器漏抗越大，則容升效應越明顯。

因此，升壓倒數(shù)25%時，應緩慢升壓，注意不超過試驗值。

2、電壓諧振

由于被試品電容與試驗變壓器、調(diào)壓器的漏抗形成串聯(lián)回路，一旦被試品容抗與試驗變壓器、調(diào)壓器漏抗之和相等或接近時，發(fā)生串聯(lián)電壓諧振，造成被試品端電壓顯著升高，危及試驗變壓器和被試品的絕緣。在試驗大電容量的被試品時，應注意預防發(fā)生電壓諧振，為此，除在高壓側直接測量試驗電壓外，還應與被試品并接球隙進行保護。必要時可在調(diào)壓器輸出端串接適當?shù)碾娮瑁詼p弱（阻尼）電壓諧振的程度。

3、電壓波形

試驗電壓由于電源波形或由于試驗變壓器鐵心飽和及調(diào)壓器的影響致使波形畸變，當電壓不是正弦波時，峰值與有效值之比不等于√2，其中的高次諧波（主要是三次諧波）與基波相重疊，使峰值增大。由于過去現(xiàn)場較多使用電壓表測量有效值，所以被試品上可能受到過高的峰值電壓作用，應改用交流峰值電壓表測量。為避免試驗電壓波形畸變，可采用以下措施：

a、避免采用移圈式調(diào)壓器；

b、電源電壓應采用線電壓；

c、試驗變壓器一般應在規(guī)定的額定電壓范圍內(nèi)使用，避免使用在鐵芯的飽和部分；

d、可在試驗變壓器低壓側加濾波裝置。

4、低壓回路保護

為保護測量儀表，可在測量儀表輸入端上并聯(lián)適當電壓的放電管或氧化鋅壓敏電阻器、浪涌吸收器等?？刂齐娫春蛢x器用電源可由隔離變壓器供給，或者在所用電源線上分別對地并聯(lián)0.047μF~1.0μF的油紙電容器，防止被試品閃絡或擊穿時，在接地線上產(chǎn)生較高的暫態(tài)地電位升高過電壓，將儀器或控制回路元件反擊損壞。

5、過電壓保護裝置的規(guī)定

進行耐壓試驗時試驗回路中應具備過電壓、過電流保護。可在升壓控制柜中配置過電壓、過電流保護的測量、速斷保護裝置。對重要的被試品（如發(fā)電機、變壓器等）進行交流耐壓試驗時，宜在高壓側設置保護球間隙，該球間隙的放電距離對發(fā)電機一般可整定為1~1.5倍額定電壓所對應得放電距離；對變壓器整定1.15~1.2倍額定電壓所對應的放電距離。

6、更換高壓接線安全問題

交流耐壓試驗結束，降壓和切斷電源后，被試品中殘留的電荷，自動反向經(jīng)試驗變壓器高壓繞組對地放電，因此被試品對地放電問題不像直流電壓試驗那樣重要。但對于需要更換高壓接線，有較多人工換線操作的工作，為了防止電源側隔離開關或接觸器不慎突然來電等意外情況，在更換接線時應在被試品上懸掛接地放電棒，比保證人身安全，并采取措施；在再次升壓前，先取下放電棒，防止帶接地放電棒升壓。

7、防止合閘過電壓

當使用移圈調(diào)壓器進行交流耐壓試驗，電源突然合閘時（此時調(diào)壓器已在零位），有時會在被試品上產(chǎn)生較高電壓的合閘過電壓，是被試品閃絡或擊穿。為防止此情況的發(fā)生，應在移圈調(diào)壓器輸出到試驗變壓器一次繞組之間，加裝一組隔離開關。先將調(diào)壓器電源合閘后，再合上此隔離開關。

（二）操作注意事項

1、交流耐壓是一項破壞性試驗，因此耐壓試驗之前被試品必須通過絕緣電阻、吸收比、絕緣油色譜、tanδ等各項絕緣試驗且合格。充油設備各還應在注油后靜置足夠時間（110kV及以下，24h；220kV,48h；500kV，72h）方能加壓，以避免耐壓時造成不應有的絕緣擊穿。

2、進行耐壓試驗時，被試品溫度應不低于+5℃，戶外試驗應在良好的天氣進行，且空氣相對濕度一般不高于80%。

3、試驗過程中試驗人員應大聲呼唱，加壓過程中應有人監(jiān)護。

4、加壓期間應密切注視表記指示動態(tài)，防止諧振現(xiàn)象發(fā)生；應注意觀察、監(jiān)聽被試變壓器、保護球隙的聲音和現(xiàn)象，分析區(qū)別電暈或放電等有關跡象。

5、有時耐壓試驗進行了數(shù)十秒鐘，中途因故失去電源，是試驗中斷，在查明原因、恢復電源后，應重新進行全時間的持續(xù)耐壓試驗，不可僅進行“補足時間”的試驗。

6、諧振試驗回路品質(zhì)因數(shù)Q值的高低與試驗設備、試品絕緣表面干燥清潔及高壓引線直徑大小、長短有關，因此試驗宜在天氣晴好的情況下進行。試驗設備、試品絕緣表面應干燥、清潔。盡可能縮短高壓引線的長度，采用大直徑的高壓引線，以減小電暈損耗。提高試驗回路品質(zhì)因數(shù)Q值。

7、變壓器的接地端和測量控制系統(tǒng)的接地端要互相連接，并應自成回路，應采用一點接地方式，即僅有一點和接地網(wǎng)的接地端子相連。

8、耐壓前應檢查所需電源容量和試驗設備的容量是否滿足要求。

試驗周期

變壓器大修后。

試驗中相關計算

回路中的電流即被試設備的電容量可計算出試驗中通過試驗變壓器高壓繞組的電流IT(因為被試品大多是電容性的，所以主要是電容電流)

式中

Cx-----被試品電容量，pF；

Uexp---給被試品施加的試驗電壓（有效值），kV；

ω------所加電壓的角頻率。

勵磁變低壓側電流

式中

ITdy-------為變壓器低壓側的電流，A；

IT------為變壓器一次側的電流，A；

N-------為變壓器的變比。

要計算變壓器的低壓側電流是否小于符合額定電流。

勵磁試驗變的容量

式中

Uexp--------被試品所加的試驗電壓（有效值），kVA；

Cx-----------被試品的電容量，pF；

ω------所加電壓的角頻率。

容升的計算

式中

Zk%----------試驗變壓器的短路阻抗百分數(shù)；

Un------------試驗變壓器的額定電壓。

補償電感計算

式中

L-------補償線圈電感，H。

有時在試驗大電容被試品時試驗變壓器容量不夠，可采用補償?shù)姆椒▉頊p小流經(jīng)變壓器高壓繞組的電流，以滿足試驗隊變壓器容量的要求。采用高壓電抗器與被試品并聯(lián)，使流過電抗器的感性電流與流過被試品的容性電流相補償，可減小流過試驗變壓器的電流，從而減小試驗變壓器的所需容量。這時變壓器的容量可按上式計算。