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文檔簡介
2020 3 14 1 變壓器試驗 變壓器歷史 發展及形勢變壓器種類 結構變壓器試驗 變壓器歷史 發展及形勢 1912110kVLauchhammer Riesa1929220kVRheinleitungRWE1936287kVBoulderDam1952380kVSwedem1959500kVUSSR1965735kVCanada19851150kVUSSR 變壓器主要生產廠家 國外 烏克蘭扎布洛斯變壓器廠 ABB公司 英法GEC Alshtom 日本各廠我國 沈變 西變 保變 變壓器種類 結構 變壓器種類 結構 心式結構 心式結構 十字鐵心變壓器 鐵心結構 繞組 三相變壓器的磁路系統 三相組式變壓器 C A B 三相變壓器的磁路系統 三相心式變壓器 三相變壓器的電路系統 聯接組 聯接方法 星型聯接角型聯接 聯接組 單相變壓器聯接組Ii0高低壓繞組感應電動勢同相位 標準聯接組 Ii6高低壓繞組感應電動勢同相位三相變壓器聯接組Yy聯接組號有0 2 4 6 8 10Yd聯接組號有1 3 5 7 9 11容量小于1600kVA時 用Yy0orDy11 容量大于1600kVA時 采用Yd11orDy11 YNd11d11 YNd11 Y0 11 11 原理 e1 e2 N1 N2 U1 U2 變壓器的絕緣 外部絕緣和內部絕緣主絕緣與縱絕緣 變壓器試驗種類 電壓比測量 連接組標號檢定繞組連同套管的直流電阻繞組絕緣特性試驗變壓器油的性能和試驗方法絕緣電阻 吸收比和極化指數測量繞組絕緣系統電容的介質損耗因數和繞組對地及繞組間的電容測量 絕緣強度試驗外施耐壓試驗感應耐壓試驗局部放電試驗雷電沖擊和操作沖擊試驗三相變壓器零序阻抗測量短路承受能力試驗聲級測量空載電流的諧波測量有載分接開關試驗 空載試驗繞組變形試驗鐵芯絕緣電阻 測量繞組連同套管的絕緣電阻 吸收比和 或 極化指數 一 試驗目的檢查變壓器絕緣整體受潮 部件表面受潮或臟污 以及貫穿性的集中性缺陷 例如 各種貫穿性短路 瓷件破裂 引線接殼等現象 測量順序和部位 吸收比 極化指數 吸收比K為60s絕緣電阻值與15s絕緣電阻值之比 可寫成R1min R15s吸收比在一定程度上反映了絕緣是否受潮 極化指數PI為10min絕緣電阻值與1min絕緣電阻值之比 可寫成R10min R1min 規程 規定的試驗標準及要求 1 使用2500V或5000V兆歐表 對220kV及以上變壓器 兆歐表輸出電流應不小于3mA 2 測量前被試繞組應充分放電 3 測量溫度應以頂層油溫為準 各次測量時的溫度應盡量接近 4 盡量在油溫低于50 測量 不同溫度下的絕緣電阻值換算 5 吸收比和極化指數不進行溫度換算 6 當絕緣電阻大于10000M 時吸收比和極化指數僅做參考 7 絕緣電阻換算至同一溫度下 與前一次測試結果相比應無明顯變化 一般不低于出廠值或初始值的70 8 吸收比 10 30 不低于1 3或極化指數不低于1 5 測量鐵心的絕緣電阻 測量鐵心的絕緣電阻 試驗目的鐵心的絕緣電阻反映鐵心與地電位的金屬件之間的絕緣情況試驗方法打開鐵心接地連接片 測量鐵心對地的絕緣電阻值 規程 規定的試驗標準及要求 1 一般不低于100M 2 與以往測試結果相比無明顯差別 一般不低于出廠值或初始值的70 測量繞組連同套管的介質損耗及電容量 試驗目的作為判斷絕緣狀態是否良好的重要手段之一 它能對絕緣總體的干燥質量 吸潮程度 清潔程度以及老化情況等進行檢查 絕緣介質中電流與電壓間向量關系 當R4 103 時 測試頻率50Hz C4是微法表示 Tg 0 1C4當R4 104 時 測試頻率50Hz C4是微法表示 Tg C4 西林電橋 規程 規定的試驗標準及要求 1 20 時tg 不大于下列數值 110 220kV0 8 35kV及以下 1 5 2 tg 值與歷年的數值比較不應有顯著變化 一般不大于30 3 試驗電壓如下 繞組電壓10kV及以上 10kV繞組電壓10kV及以下 Un4 電容量值與出廠值或上一次試驗值的差別超出 10 時 應查明原因 5 測量溫度應以頂層油溫為準 盡量使每次測量溫度相近 6 盡量在油溫低于50 測量 不同溫度下的值一般可按下式換算 tg 2 tg 1 1 3 t2 t1 10式中tg 1 tg 2分別為t1 t2時的tg 值 溫度升高 介損增加 繞組連同套管的直流電阻 試驗目的1 檢查繞組焊接質量 2 檢查分接開關各個位置接觸是否良好 3 檢查繞組或引出線有無折斷處 4 檢查并聯支路的正確性 是否存在由幾條并聯導線繞成的繞組發生一處或幾處斷線的情況 5 檢查層 匝間有無短路現象 繞組連同套管的直流電阻 試驗方法測量繞組按相別夾線 非被測繞組開路 測量應在各分接頭的所有位置上進行 規程 規定的試驗標準及要求 1 1 6MVA以上變壓器 各相繞組電阻相互間的差別不應大于三相平均值的2 無中性點因出的繞組 線間差別不應大于三相平均值的1 2 1 6MVA以下變壓器 各相繞組電阻相互間的差別不應大于三相平均值的4 無中性點因出的繞組 線間差別不應大于三相平均值的2 3 與以前相同部位測得值比較 其變化不應大于2 4 按公式R2 R1 T t2 T t1 將測量值換算到同一溫度 式中R1 R2分別為在溫度t1 t2下的電阻值 t1可取為交接試驗時的變壓器繞組溫度 T為電阻溫度常數 銅導線取235 鋁導線取225 縮短測量時間的方法 恒流源法減小時間常數法繞組串連法感應電勢法短路另一側繞組法 繞組串連法 短路另一側繞組 在直流電阻測試時 可以短路另一側繞組時斷開測試繞組 例如 測量高壓側繞組直流電阻時 可以在測量一個分接結束后短路低壓繞組 斷開高壓繞組調換分接 在測量另一側分接的直流電阻 注意 變壓器在測量電阻時 不要切換無勵磁分接開關來改變分接 無勵磁分接開關改變分接時將在觸頭間發生電弧 引起油的分接 并形成可燃性氣體和炭 使變壓器油質變壞 變比試驗 變壓比試驗的目的 1 檢查變壓比是否與銘牌值相符 以保證達到要求的電壓變換 2 檢查分接開關位置和分接引線的連接是否正確3 檢查各繞組的匝數比 可判斷變壓器是否存在匝間短路 4 提供變壓器實際的變壓比 以判斷變壓器能否并列運行 試驗方法 變壓比試驗的方法有雙電壓表法 變比電橋法和標準互感器法 一般在變壓器交接試驗時 分接引線拆裝后和更換繞組后 需要對繞組所有分接位置進行變壓比試驗 試驗結果的判斷分析1 各相所有分接位置的變壓比與銘牌值相比 不應有顯著差別 且符合規律 2 電壓在35KV以下 變壓比小于3的變壓器變壓比允許偏差為 1 其它所有變壓器 額定分接變壓比允許偏差為 0 5 其它分接的變壓比應在變壓器阻抗電壓值 的1 10以內 但不得超過 1 3 變壓比不合格時 最常見的故障是分接引線連接錯誤 分接開關指示位置與內部引線不對應造成 4 故障后由于匝間短路也會造成變壓比改變 繞組變形試驗 試驗目的能夠在變壓器不吊罩 僅需拆除母線 的情況下 方便迅速地檢測出其內部繞組可能發生的扭曲 鼓包 移位等變形現象以及繞組匝間 相間可能發生的接觸性短路故障 試驗方法 原理頻率響應分析法診斷變壓器繞組變形 是比較變壓器遭受短路沖擊前后的頻率響應特性 若兩者一致 則表明該次短路故障沒有導致繞組變形 反之 則可根據其頻響特性的變化情況判斷出發生變形的繞組以及變形的嚴重程度 繞組變形事例 用一個信號發生源S 發出電壓為400V 上升沿為2 S 下降沿為40 S的脈沖信號 在被試品的注入端檢測注入到被試品上的信號y t 同時也檢測被試品輸出端的輸出信號x t 通過快速傅立葉變換得到y t Y f x t X f H f Y f X f 得到一組以對數形式表現的頻率響應數據 將數據記錄畫出曲線得到被試變壓器的頻譜圖 試驗條件 被試品本體必須可靠接地 被試品的各個接線端子必須懸空 如果有鐵芯和夾件引出線 則必須可靠接地 被試品的各個接線端子必須清潔 以保證接線接觸良好 例子 工頻耐壓試驗 試驗目的變壓器工頻耐壓試驗是在高電壓下鑒定絕緣強度的一種試驗方法 它能反映出變壓器部分主絕緣存在的局部缺陷 受潮 開裂 臟污及引線距離不夠 在運輸中引起的繞組松動 繞組絕緣上附著污物等 局部放電試驗 局部放電是指在高壓電器中的絕緣介質在高電壓的作用下 發生在電極之間但并未貫通的放電 這種放電可在導體附近發生 也可能不在導體附近發生 它可以發生在固體絕緣的空穴中 液體絕緣氣泡中或不同介質特性絕緣的分界面上 局部放電原理 電容型試品局部放電等效回路 Ca內放電時的等效回路 Q UCa C1中放掉的電荷為q1 為C1兩邊的電壓降 放電能量 局部放電所消耗的能量經常是用以估計局部放電的一個參數 放電能量的大小可能與介質老化的程度有關 局部放電引起介質的擊穿 局部放電式介質應用中的一種強場效應 它在電介質現象和電氣絕緣領域均有重要意義 通常介質在局部放電的作用下能引起電氣性能的老化 電老化 和擊穿 現已查明 油紙型復合介質的長期擊穿強度在很大程度上決定于局部放電 對于油紙 或薄膜 絕緣電容器 電纜和變壓器都是如此 如油紙電力電容器 其壽命常決定于局部放電而非短時擊穿強度 因此這類介質的工作電場強度受到限制 如果采用真空干燥去氣后浸入液體介質 則允許工作的電場強度可以大大升高 1 電的作用即帶電粒子的直接轟擊作用2 熱的作用3 化學作用 變壓器繞組是一個分布參數的元件 為簡化試驗 我們目前仍把整個繞組看成一個集中參數的電容試品 在繞組首端進行測量 測量原理和基本測試回路伴隨著局部放電產生電的 聲的 熱的現象 原則上都可作為檢測信號進行局部放電測量 檢測方法可分為電測法和非電測法 電測發應用較多的是脈沖電流法和無線電干擾電壓法 非電測法主要有聲測法 光測法 紅外攝像法和色譜分析法 在國內 脈沖電流法是普遍采用的 因為采用這種方法儀器簡單 靈敏度高 而非電測法沒有一個標準對局部放電定量方法 因此其使用收到了限制 但超聲定位技術已經普遍用于電力電容器 電力變壓器等電工設備的局部放電測量 測試原理 如前所述 當試品Ca內任一點有局部放電發生時 在試品兩端會產生一個電壓脈動 U 如果用一個耦合電容Ck和接收阻抗Zm與Ca串聯構成一個回路 那么在 U的作用下 回路內就會有一個脈沖電流 同時在Zm上會產生一個脈沖電壓um 測得um就可推算出 u以至 Q的大小 當Zm為L C性阻抗時 um為一高頻衰減振蕩 當Zm為R性阻抗時 um為一指數衰減脈沖 并聯測試回路 串聯測試回路 測試線路與裝置 圖脈沖電流法的測試線路T1 隔離變壓器 T2 調壓器 T3高壓試驗變壓器 F1 低壓濾波器 F2 高壓濾波器 Cx 試品 Ck 耦合電容器 Z 檢測阻抗 D 檢測儀 R 保護電阻 圖RC型檢測阻抗a RC阻抗b 輸出電壓波形c 頻譜 圖LCR型檢測阻抗a LCR阻抗 b 輸出電壓波形 c 頻譜 檢測儀器的重要作用有以下三方面 1 濾波檢測儀器按選用的頻帶來分 可分為低頻 寬頻 選頻 目前最常用的是低頻檢測儀 頻帶選在放電脈沖頻譜分量最豐富 而外來干擾較少的頻帶范圍 一般選用10 400KHZ 寬頻檢測頻帶上限達108HZ 甚至達109HZ數量級 2 放大局部放電的信號是很微弱的 特別是大容量的試品 如電容為1uF的試品 出現5pC視在放電電荷時 在檢測阻抗兩端可能拾取的電壓ud約為uV級 因此必須經過放大才能在示波器或峰值表顯示讀數 放大器的增益一般要求能達到60dB以上 對于所測的脈沖信號 而本機噪音要不大于uV級 3 顯示用于顯示局部放電信號的儀器有兩類 一類是示波器 一類是峰值表用示波器不但可以觀察 讀取放電脈沖信號的大小 而且可以觀察脈沖的波形 以及放電脈沖出現的相位 這有利于辨別所觀察的脈沖信號是放電信號還是干擾 同時也有利于識別是那種類型的放電 用寬頻測試系統 頻帶不小于100MHZ 配用同樣帶寬的脈沖數字濾波器 采樣頻率1GHZ以上 可以測到每一次局部放電的整個脈沖波形 在設計和選用局部放電測試的線路和裝置時 應考慮以下三點基本要求 靈敏度分辨率抗干擾能力 視在放電量的校正測量系統所顯示的脈沖幅值是代表多少放電量 視在放電電荷q 還需要對測量系統進行分度校正 才能定量 校正方法把試品與整個測量系統連接好之后 用已知的模擬放電產生的瞬變電荷q0注入到試品的兩端 施加高電壓的兩端 把測量系統的靈敏度調到合適的狀態 在示波器上能看到約20mm高度的脈沖幅值 記下這時顯示器上的響應的讀數為 0 格 則可得分度系數K q0 之后 將校正脈沖發生器撤除 因為一般校正脈沖發生器承受不了高電壓 保持測試系統的測量靈敏度不變 對試品施加規定的試驗電壓 這時若試品有局部放電 則在顯示器上又出現響應的讀數 x 格 于是試品的放電量為qx K x 已知的瞬變電荷q0是由一個校正發生器產生一個脈沖電壓 并通過一個分度電容C0耦合到試品的兩端 在滿足時式中u0 校正脈沖電壓的幅值 V C0 分度電容 pf u0與C0都是已知值 因此q0也是已知的 局部放電測量試驗線路的選擇 引用標準 DL417 91 電力設備局部放電現場測量導則 GB7354 2003 局部放電測量 GB1207 1997 電壓互感器 GB1208 1997 電流互感器 GB5583 85 互感器局部放電測量 1 電壓互感器電壓互感器的試驗方法可歸結為兩大類 即在被試品高壓側和低壓側加壓 1 1 高壓側加壓國標 GB1207 1997電壓互感器 上推薦的電壓互感器試驗電路有三種方法 如圖 T 試驗變壓器 Ck為耦合電容器 Zm為檢測阻抗 Z為電源濾波 也可位于低壓側 圖1檢測阻抗和電壓互感器串接 圖2檢測阻抗和耦合電容器Ck串接 圖3平衡回路 1 2 低壓側加壓在 DL417 91電力設備局部放電現場測量導則 中規定 現場試驗原則上應按上述標準與規定進行 但若受變電所現場客觀條件的限制 認為必須要對運行中的互感器進行局部放電時 又無適當的電源設備 則試驗電壓可用二次繞組自勵磁產生 圖4無耦合電容器Ck試驗接線 圖5接有耦合電容器Ck的試驗接線 圖6抑制干擾的平衡回路接線 2 電流互感器電流互感器局部放電試驗 試驗電壓由外施電源產生 一般有三種檢測方法 圖7電流互感器試驗接線T 試驗變壓器 Ck為耦合電容器 Zm為檢測阻抗 Z為電源濾波 也可位于低壓側 圖8抑制干擾的平衡法接線 圖9接有耦合電容器Ck的試驗接線 3 套管變壓器或電抗器套管局部放電試驗時 其下部必須浸入一合適的油筒內 注入筒內的油應符合油質試驗的有關標準 并靜止48h后才能進行試驗 圖10變壓器套管試驗接線 Cb 套管電容 L 電容末屏 4 耦合電容器 或電容式電壓互感器 耦合電容器的試驗接線與套管相同 見圖10 有電容末屏端子的 可利用該端子與下法蘭之間 串接測量阻抗Zm 下法蘭直接接地 若無電容末屏端子引出的 則需將試品對地絕緣 然后在下法蘭對地之間串接測量阻抗Zm 5 變壓器變壓器試驗電源一般采用50Hz的倍頻或其它合適的頻率 三相變壓器可三相勵磁 也可單相勵磁 變壓器局部放電試驗的基本原理接線 如圖11所示 a 單相勵磁基本原理接線 b 三相勵磁基本原理接線 c 在套管抽頭測量和校準接線 干擾及其防止措施 局部放電測試中 干擾是一個很討厭的問題 干擾信號與局部放電信號一起進入測量儀器 兩種信號混雜在一起 輕者影響到測量讀數的準確性 重者淹沒了被測信號 使測量工作無法進行 在實際測量中 常見的干擾有下述幾種 1 高壓試驗接線中的電暈放電1 一定直徑的導線 在電壓升到一定值時 就會產生電暈 電暈隨電壓的升高而加大和增多 這種干擾的防止辦法是 2 采用足夠直徑的高壓連線 固定
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