變壓器雷電沖擊試驗(yàn)波形調(diào)節(jié)方法

劉洋 汪斌 王麗丹

摘 要：變壓器在電力系統(tǒng)運(yùn)行中要經(jīng)常受到雷電過(guò)電壓的作用。為了保證電力系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行，要求變壓器有足夠的沖擊絕緣強(qiáng)度，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)變壓器的雷電沖擊試驗(yàn)波形做出規(guī)定。因此本文主要通過(guò)介紹調(diào)節(jié)沖擊設(shè)備參數(shù)，調(diào)試試驗(yàn)回路，以及引入調(diào)波試驗(yàn)裝置，達(dá)到調(diào)節(jié)出標(biāo)準(zhǔn)的雷電沖擊波形的目的。

關(guān)鍵詞：變壓器試驗(yàn)；雷電沖擊試驗(yàn)；標(biāo)準(zhǔn)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.13.175

1 概述

變壓器雷電沖擊試驗(yàn)主要用于考核變壓器耐受雷電沖擊波絕緣水平，是變壓器絕緣試驗(yàn)中的主要項(xiàng)目。變壓器雷電沖擊試驗(yàn)時(shí)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（CB1094.3-2017）《電力變壓器第3部分：絕緣水平、絕緣試驗(yàn)和外絕緣空氣間隙》規(guī)定了變壓器雷電全波沖擊和標(biāo)準(zhǔn)雷電截波沖擊試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)波形： 波前時(shí)間1.2±30%μs 半峰值時(shí)間50±20%μs。但是，在進(jìn)行特高壓、大容量變壓器和換流變壓器雷電沖擊試驗(yàn)時(shí)，由于電壓等級(jí)較高，試品入口電容較大，通常波前時(shí)間很難上述試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求；盡管標(biāo)準(zhǔn)上也允許在滿足過(guò)沖小于5%的情況下，有較長(zhǎng)的波前時(shí)間，但是，試驗(yàn)波形盡量接近標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊波形，對(duì)變壓器試品的絕緣水平考核越嚴(yán)格。

2 試驗(yàn)回路分析

雷電沖擊試驗(yàn)的主要設(shè)備是沖擊電壓發(fā)生器，電容分壓器和沖擊測(cè)量系統(tǒng)，沖擊電壓發(fā)生器是利用電容器的并聯(lián)充電和串聯(lián)放電的方式，而得到的高電壓雷電沖擊波形。雷電沖擊試驗(yàn)等值回路圖1，C1為沖擊發(fā)生器的本體主電容，如果發(fā)生器有n級(jí)，每級(jí)電容為C，那么C1=C/n；C2為負(fù)載電容，它包括試品電容及沖擊電壓分壓器電容，沖擊電壓發(fā)生器雜散電容等。Rf為所有波前電阻之和，Rt為所有波尾電阻之和。

3 沖擊波形參數(shù)的調(diào)節(jié)

3.1 沖擊發(fā)生器本體電容對(duì)雷電沖擊波形的影響

沖擊發(fā)生器的本體電容決定了發(fā)生放電時(shí)的能量，當(dāng)主體電容增大時(shí)，波前時(shí)間幾乎沒有變化，波前時(shí)間按1.67（T0.9-T0.3）計(jì)算，Um值變大，所以波前時(shí)間按略有變化，但變化不大。放電波形明顯抬高，放電時(shí)間增大。

沖擊發(fā)生器20級(jí)，每級(jí)電容0.9μF，調(diào)節(jié)主電容與波前時(shí)間，波尾時(shí)間關(guān)系。

3.2 波前電阻對(duì)雷電沖擊波形的影響

由可得，。

因此沖擊波形的波前時(shí)間，由沖擊發(fā)生器的波前電阻值決定，當(dāng)波前電阻變大時(shí)，波前時(shí)間也明顯變大，下表為其他參數(shù)不變時(shí)不同波前電阻的波形的比較。當(dāng)波前電阻增加時(shí)，沖擊波形過(guò)沖振蕩減小，因此波尾時(shí)間有所增加。

3.3 波尾電阻對(duì)雷電沖擊波形的影響

由，可得：其中。

因此沖擊波形的波尾時(shí)間，由沖擊發(fā)生器的波尾電阻值決定，改變波尾電阻Rt，能夠改變沖擊電壓發(fā)生器主電容的放電時(shí)間。下表為其他參數(shù)不變，改變波尾電阻的波形圖比較。

3.4 調(diào)波裝置的引入

由于回路電感的存在，對(duì)于的特高壓、大容量變壓器產(chǎn)品，如果按沖擊電壓波峰值處振蕩過(guò)沖不得超過(guò)基本幅值的5%，通過(guò)沖擊設(shè)備參數(shù)調(diào)整，波前時(shí)間無(wú)法滿足1.2μs±30%μs的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求，若按波前時(shí)間調(diào)整，沖擊電壓波峰值處的震蕩過(guò)沖又達(dá)不到要求。因此引入調(diào)波試驗(yàn)裝置，改善大負(fù)荷時(shí)的全波波形，減小峰值的過(guò)沖或振蕩，并且減小波前時(shí)間，在波前電阻處并聯(lián)調(diào)波電容，這樣試品入口電容的充電電流除通過(guò)波前電阻外，還通過(guò)調(diào)波電容，從而減小波前時(shí)間，同時(shí)調(diào)波電容還能抑制回路電感所引起的波形振蕩，減小過(guò)沖。由回路電感產(chǎn)生的波形振蕩得到抑制，同時(shí)由于峰值降低，波前時(shí)間也有很大的改善。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)一般的變壓器產(chǎn)品的試驗(yàn)，通常對(duì)沖擊設(shè)備調(diào)波原件參數(shù)的調(diào)整，可以得到較為理想的沖擊波形，但是對(duì)于特高壓類大容量變壓器來(lái)說(shuō)，目前沖擊設(shè)備還不能滿足沖擊波形的要求，試驗(yàn)過(guò)程盡量合理布置設(shè)備與產(chǎn)品的位置，減小回路電感，必要時(shí)采用調(diào)波裝置進(jìn)行試驗(yàn)。