任書燕 董海慶

摘 要：電力變壓器是電力系統(tǒng)運(yùn)行的重要設(shè)備，采用交流耐壓的試驗方法可以有效判別變壓器主絕緣電氣強(qiáng)度的水平，具體試驗方法包括采用升壓變加壓和采用變頻串聯(lián)諧振的方法升壓?，F(xiàn)結(jié)合實例進(jìn)行比較說明，驗證變頻串聯(lián)諧振在變壓器交流耐壓試驗中的適用性。

關(guān)鍵詞：變壓器;交流耐壓試驗;變頻串聯(lián)諧振

0 ? ?引言

變壓器是電網(wǎng)運(yùn)行的重要設(shè)備，外施交流耐壓用于考核變壓器主絕緣電氣強(qiáng)度的水平，也是檢查驗證變壓器設(shè)計、制造和安裝質(zhì)量的重要手段[1]。實際應(yīng)用中，常用的試驗升壓方式有兩種：一是采用控制箱加升壓變壓器的接線方式直接升壓;另一種是采用串聯(lián)諧振的方式進(jìn)行升壓，滿足大容量設(shè)備的需求。當(dāng)變壓器額定電壓大于35 kV且額定容量大于8 000 kVA時，需要升壓試驗變壓器的額定電流大于100 mA，滿足這種要求的高電壓試驗變壓器和調(diào)壓器如今還不夠普及;同時考慮到大容量的試驗變壓器笨重，抬搬不方便，現(xiàn)場實際操作會有困難[2]。而在工程現(xiàn)場采用變頻串聯(lián)諧振的方式對大容量高電壓變壓器進(jìn)行交流耐壓試驗，通過串聯(lián)諧振升壓，利用并聯(lián)補(bǔ)償電容進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)，以上問題可以得到有效解決。

1 ? ?試驗原理及試驗儀器

變壓器耐壓試驗串聯(lián)諧振回路接線原理如圖1所示。

在采用串聯(lián)諧振方式進(jìn)行交流耐壓試驗過程中，達(dá)到諧振的條件是試驗回路中的感抗值與容抗值大小相等。本文采用變頻串聯(lián)諧振方式，通過調(diào)節(jié)試驗頻率滿足諧振條件進(jìn)行耐壓試驗，試驗頻率通常要求在工頻，即45～65 Hz[3]。

變頻串聯(lián)諧振試驗原理如圖2所示。

試驗中將被試變壓器高壓繞組短接接高壓，低壓及平衡繞組短接接地，則被試變壓器等效為電容，整個試驗回路等效為LC串聯(lián)諧振電路。

2 ? ?實例

一臺由山東電力設(shè)備有限公司2017年出廠的型號為SZ11-80000/110的110 kV、80 MVA的大型電力變壓器（簡稱“變壓器1”），接線組別為YNyn10+d11，電壓比為（110±8×1.25%）/10.5+6.6，交接試驗的絕緣試驗數(shù)據(jù)如表1所示。

根據(jù)五通標(biāo)準(zhǔn)《國家電網(wǎng)公司變電驗收管理規(guī)定（試行）第1分冊 油浸式變壓器（電抗器）驗收細(xì)則》附錄A.13：外施交流耐壓試驗電壓值按出廠值80%進(jìn)行，可得變壓器外施交流耐壓值如表2所示。

2.1 ? ?采用常規(guī)試驗變壓器法進(jìn)行交流耐壓試驗

該電力局現(xiàn)有最大試驗變壓器額定容量2 kVA，額定電壓60 kV，額定電流0.033 A，若用常規(guī)試驗變壓器法進(jìn)行交流耐壓試驗，試驗數(shù)據(jù)如表3所示。

由表3可知，采用傳統(tǒng)升壓方式高壓繞組試驗電壓和電流不滿足要求、低壓繞組和平衡繞組試驗電流不滿足要求，因此不能用現(xiàn)有的常規(guī)升壓方式進(jìn)行耐壓試驗。

2.2 ? ?采用變頻交流串聯(lián)諧振的方法進(jìn)行交流耐壓試驗

2.2.1 ? ?變頻交流串聯(lián)諧振裝置試驗參數(shù)

（1）變頻電源（HDSR-F，主機(jī)1臺）：

輸入電壓：380 V，三相，50 Hz;輸出電壓：0～450 V;輸出容量：20.0 kVA;頻率調(diào)節(jié)范圍：30～300 Hz。

（2）勵磁變（F-LB10B，1臺）：

輸入電壓：0～450 V;輸出電壓：0～2.5×4 kV;額定容量：10.0 kVA。

（3）試驗電抗器（F-DK27/27.5，5只）：

額定電壓：27 kV，45～300 Hz;額定電流：1.0 A;額定負(fù)載：131 nF;額定電感量：95.5 H。

（4）分壓器（F-CF250，1只）：

額定電壓：300 kV AC;有效精度：1.0級;額定電容：0.5 nF。

（5）補(bǔ)償電容（HDSR-f-Z140IV，1個）：

額定電壓：140 kV;額定電容量：3.2 nF。

（6）高壓引線、放電桿及附件：1套。

（7）5 000 V高壓絕緣電阻儀：1只。

（8）絕緣墊：1只。

2.2.2 ? ?試驗參數(shù)計算

（1）耐壓前后的絕緣電阻測量。

（2）高壓繞組估算：

試品總?cè)萘浚?0 720 pF。

本次耐壓試驗實測數(shù)據(jù)如表4所示。

分析表4可知，本次交流耐壓試驗數(shù)據(jù)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。通過變頻串聯(lián)諧振裝置，設(shè)定相關(guān)參數(shù)，找到諧振頻率，形成串聯(lián)諧振回路，將電源輸入的低電壓轉(zhuǎn)換為表2對應(yīng)的耐受電壓值，分別對高壓側(cè)、低壓側(cè)和平衡繞組進(jìn)行交流耐壓試驗，可達(dá)到考驗被試變壓器各繞組絕緣性能耐受高壓的目的。

3 ? ?結(jié)論

采用變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗技術(shù)有以下優(yōu)點：（1）解決常規(guī)試驗變壓器升壓耐壓方式不能完成試驗的問題。（2）對于大容量的被試變壓器，所需電源容量大大減小，試驗設(shè)備的重量和體積大幅減小，便于現(xiàn)場操作。（3）可以有效改善輸出電壓的波形，并具有防止大短路電流燒傷故障點和不出現(xiàn)任何恢復(fù)過電壓等顯著優(yōu)點[4]。

綜上可見，采用變頻串聯(lián)諧振升壓的方式對大容量變壓器進(jìn)行交流耐壓試驗在實際應(yīng)用中具有較強(qiáng)的適用性和經(jīng)濟(jì)性，已經(jīng)成為當(dāng)前高壓試驗的一種新方法與潮流。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 張仁豫，陳昌漁，王昌長.高電壓試驗技術(shù)[M].2版.北京：清華大學(xué)出版社，2003.

[2] 張占，陳家強(qiáng)，婁東升，等.淺評電力變壓器的預(yù)防性試驗[J].電氣試驗，2009（1）：14-17.

[3] 林梅芬，許晶.變頻串聯(lián)諧振在大中型變壓器交流耐壓試驗中的應(yīng)用[J].電氣時代，2009（12）：74-76.

[4] 林梅芬，許晶.變頻串聯(lián)諧振在變壓器交流耐壓試驗中的應(yīng)用[J].水電能源科學(xué)，2010，28（2）：155-157.

收稿日期：2020-02-23

作者簡介：任書燕（1989—），女，山西晉中人，碩士研究生，工程師，研究方向：電氣試驗。