高壓電氣試驗(yàn)過程的變壓器應(yīng)用

李 瑋

（江蘇省電力公司淮安供電公司，江蘇 淮安 223002）

與電力變壓器的工作原理相比較，高壓試驗(yàn)變壓器的工作原理也是基于電磁感應(yīng)原理把交流電壓轉(zhuǎn)化成同頻率不同數(shù)值的電壓。高壓試驗(yàn)變壓器的主要作用是對受到工頻電壓作用或與工頻電壓電器相關(guān)的各種電氣設(shè)備的絕緣性能進(jìn)行研究與監(jiān)測。高壓試驗(yàn)變壓器以單相變壓器為主，其鐵心設(shè)計(jì)具有波形畸變率小、磁密度較低等特點(diǎn)，同時(shí)試驗(yàn)變壓器的溫升較低，由此免去復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)，此外高壓試驗(yàn)變壓器作用過程不會受到電壓的侵襲，其表現(xiàn)出較小的絕緣安全裕度，但對局部放電量必須交額定電壓低的要求十分嚴(yán)格。

1 高壓試驗(yàn)變壓器的結(jié)構(gòu)與工作原理

隨著我國科研水平的提高及各種新工藝與新材料的應(yīng)用，新型介質(zhì)六氟化硫氣體被應(yīng)用到電氣設(shè)備領(lǐng)域，同時(shí)該類物質(zhì)具有滅弧性能與絕緣性能高、不燃性等優(yōu)點(diǎn)，因此其也是一種備受推崇的新型絕緣介質(zhì)。本章節(jié)主要介紹GY系列變壓器的結(jié)構(gòu)與工作原理。

1.1 高壓試驗(yàn)變壓器的結(jié)構(gòu)

1）GY系列變壓器是一種新型產(chǎn)品，即其材質(zhì)選擇、設(shè)計(jì)構(gòu)思、工藝流程皆較普通變壓器先進(jìn)。GY系列變壓器具有重量輕、體積小、外形美、技術(shù)指標(biāo)高；

2）GY系列變壓器具有內(nèi)充SF6氣體、外殼采用適形尺寸等特點(diǎn)，同時(shí)其用冷軋 DQ-151取向硅鋼片制成多級圓柱框形鐵心，并借助專用高強(qiáng)度絕緣筒把QZ型導(dǎo)線連續(xù)繞制成高壓塔式線圈；

3）與GY變壓器相比較，GY(JZ)變壓器能夠把高壓整流硅巧妙地堆裝入高壓套內(nèi)，同時(shí)借助短路桿的抽插可實(shí)時(shí)變換GY變壓器的輸出方式（高壓直流輸出或工頻高壓交流輸出）（見圖1）。

圖1 GY系列變壓器型號

1.2 高壓試驗(yàn)變壓器的工作原理

結(jié)合高壓試驗(yàn)變壓器的結(jié)構(gòu)可知，高壓試驗(yàn)變壓器的工作原理具體為：把電源輸入操作箱，其中操作箱設(shè)有防突發(fā)加壓的零位連鎖裝置及過流自動脫扣→利用自耦調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)電壓→輸入GY試驗(yàn)變壓器初繞組，此時(shí)基于電磁感應(yīng)原理可知，次級繞組可獲取與初級繞組數(shù)之比同倍數(shù)的工頻電壓，同時(shí)工頻高壓通過穩(wěn)壓電容器濾波及高壓硅堆整流便可獲取直流高壓，其中該直流高壓是幅值工頻高壓有效值的2倍。

2 高壓電氣試驗(yàn)過程變壓器的具體應(yīng)用

由前文可知，GY系列變壓器的應(yīng)用是高壓試驗(yàn)的進(jìn)步。本節(jié)主要探討高壓試驗(yàn)過程GY系列變壓器的具體應(yīng)用。

2.1 高壓試驗(yàn)變壓器的使用條件

高壓試驗(yàn)變壓器的使用額定條件較多，其中主要包括：變壓器使用環(huán)境的溫度應(yīng)控制到-20℃～40℃之間；空氣最大相對溫度要求25℃空氣溫度的相對濕度≤85%；變壓器安裝位置應(yīng)無任何有損變壓器絕緣的化學(xué)性積塵、氣體、污垢、蒸汽及爆炸性介質(zhì)；高壓試驗(yàn)變壓器使用過程，變壓器的輸入電壓應(yīng)呈逐步升高趨勢及輸出端串入的保護(hù)電阻應(yīng)足夠高，注意嚴(yán)禁高壓狀態(tài)時(shí)斷合設(shè)備；若高壓試驗(yàn)變壓器處在額定容量的額定電壓狀態(tài)，那么變壓器的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間應(yīng)≤30min，單次工作時(shí)間間隔應(yīng)控制到工作時(shí)間的5～10倍，由此提高高壓試驗(yàn)變壓器的散熱水平，此外若高壓試驗(yàn)變壓器處在2/3額定電壓/電流的工作狀態(tài)，那么變壓器可長時(shí)間進(jìn)行連續(xù)性運(yùn)行。

2.2 高壓電氣試驗(yàn)過程變壓器的具體應(yīng)用

1）高壓試驗(yàn)GY系列變壓器的應(yīng)用

圖2為高壓試驗(yàn)變壓器應(yīng)用的控制線路圖；圖3為串接組合試驗(yàn)接線圖。

圖2 高壓試驗(yàn)變壓器操作平臺

圖3 串接組合試驗(yàn)接線圖

如圖2、圖3所示，高壓電氣試驗(yàn)過程GY系列變壓器的具體應(yīng)用方法為：高壓試驗(yàn)GY系列變壓器應(yīng)用之前，必須完善相關(guān)檢查工作，以確保所有部位的接線接觸保持良好狀態(tài)及控制箱的調(diào)壓器調(diào)制零位→接通電源至綠色指示燈變亮→按下啟動按鈕至紅色指示燈變亮→等待變壓器升壓→順時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)壓器手柄，注意施力要均勻→變壓器升壓過程必須對儀表指示與試品情況進(jìn)行跟蹤觀察→試驗(yàn)結(jié)束以后，電壓應(yīng)迅速降到零位→按下停止按鈕→切斷電源→解開試驗(yàn)引線。

2）高壓電氣試驗(yàn)過程變壓器應(yīng)用的控制要點(diǎn)

（1）高壓電氣試驗(yàn)過程變壓器通常需獲取更高的電壓，但因變壓器的體積及重量與高壓繞組電壓的三次方呈正相關(guān)，因此單臺變壓器的電壓必須被控制到要求范圍。由此可見，高壓電氣試驗(yàn)過程，多臺變壓器的串接便組合成串級試驗(yàn)變壓器，其中以3臺變壓器串接最常見，即1臺變壓器的高壓繞組進(jìn)行兩相串聯(lián)，累接繞組串接到該臺變壓器的高壓繞組，由此實(shí)現(xiàn)對下級變壓器供給勵磁電流。此時(shí)，各臺變壓器的外殼與鐵心皆被連接到該臺變壓器高壓繞組的中點(diǎn)，由此各臺變壓器的外殼對地皆帶上不同的電位。若第1臺變壓器的高壓繞組起端接地，輸出電壓與外殼對地帶電壓分別為U2、0.5U2，第 2臺變壓器的外殼帶變壓與輸出端電壓分別為1.5U2、2U2，第3臺與第2臺相同，那么該試驗(yàn)的總輸出電壓與三臺變壓器輸出電壓的總和相等，注意單臺變壓器的電壓始終不變，由此對減弱各級變壓器的絕緣與減小套管的尺寸至關(guān)重要。此外，與單臺變壓器相比較，串級試驗(yàn)變壓器具有使用靈活、運(yùn)輸安裝方便、總造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)。

（2）高壓試驗(yàn)過程，串級變壓器的額定容量皆較單臺變壓器的額定容量小，理由是前級變壓器必須同時(shí)向后級變壓器供給負(fù)荷容量及勵磁容量，因此串級變壓器整體的試驗(yàn)裝置具有級數(shù)多、利用率低等特點(diǎn)，此外設(shè)備的短路容量呈急劇下降趨勢。研究數(shù)據(jù)表明，單臺變壓器的短路阻抗為6%～8%左右；3臺串接變壓器的短路阻抗為20%～30%左右，所以人工污穢試驗(yàn)或外絕緣濕試驗(yàn)的結(jié)果皆會受到影響。

（3）高壓電氣試驗(yàn)過程，變壓器極易發(fā)生過熱現(xiàn)象，究其原因?yàn)閼敉飧邏焊綦x開關(guān)的工作電流約為其工作額定電流的70%，此時(shí)必須選用額定電流裕度更大的隔離開關(guān)；若想提高變壓器導(dǎo)電的可靠性，觸座與觸指末端之間可增設(shè)一個軟連接；針對高壓電氣試驗(yàn)過程偶爾出現(xiàn)的故障擊穿或試品短路現(xiàn)象，控制箱的過流繼電器工作過程必須把調(diào)壓器降至零位，同時(shí)把電源切斷后再取出試驗(yàn)品；此外，電容試驗(yàn)過程，若用電容器的高壓端來實(shí)施放電，那么調(diào)壓器必須降至零位，由此規(guī)避觸電事故。

3 結(jié)論

綜上所述，高壓電氣試驗(yàn)過程，變壓器的主要作用是對直流高壓或工頻條件下設(shè)備電氣元件絕緣材料的絕緣強(qiáng)度進(jìn)行檢測。本文對高壓電氣試驗(yàn)過程GY系列變壓器的具體應(yīng)用做了詳細(xì)論述，同時(shí)對高壓試驗(yàn)變壓器應(yīng)用的控制要點(diǎn)做了全面闡釋。分析結(jié)果表明，高壓電器試驗(yàn)過程變壓器的應(yīng)用必須把方便與安全放到核心地位，此乃試驗(yàn)變壓器可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。總體而言，高壓電氣試驗(yàn)過程變壓器的應(yīng)用必須特別注意下列問題：

（1）高壓電氣試驗(yàn)的參與人員必須≥2人，工作人員分工必須明確，其中人員之間必須設(shè)有有效的聯(lián)系方式，同時(shí)試驗(yàn)現(xiàn)場必須由專人負(fù)責(zé)安全工作（包括試品狀態(tài)安全）。

（2）控制箱與變壓器的接地必須可靠。

（3）高壓電氣試驗(yàn)過程，變壓器的升壓不宜過快，同時(shí)嚴(yán)禁突然全電壓斷電或通電。

（4）耐壓試驗(yàn)或升壓試驗(yàn)過程，若發(fā)現(xiàn)電壓指針擺動過大、絕緣燒焦異味或冒煙、被測試品發(fā)聲異常等異常情況皆應(yīng)立即降壓，同時(shí)切斷電源及停止試驗(yàn)，待問題被徹底解決問題方可再次進(jìn)行試驗(yàn)。

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