互感器與變壓器的交流耐壓試驗中,感應(yīng)耐壓試驗在國標中也是重要試驗之 一。GB50150-2016 交接試驗標準中也有明確要求。
一、概述:
變壓器和互感器的感應(yīng)耐壓試驗是保證變壓器質(zhì)量符合國家標準的一項重 要試驗。變壓器繞組的匝間、層間、段間及相間絕緣的縱絕緣感應(yīng)耐壓試驗,是 變壓器絕緣試驗中的重要項目。由于在額定頻率下,施加額定以上電壓會使鐵芯 磁通飽和,勵磁電流急劇增大?;诳v絕緣試驗中的特殊性,需要通過倍頻電源 裝置施加電壓,避免鐵磁飽和,提高繞組間絕緣的試驗電壓,從而達到耐壓試驗 的目的。更多原理解釋以及為什么采用倍頻加壓這里就不多做敘述。
國電中星為滿足市場以及客戶的需求研發(fā)出的電子多倍頻發(fā)生器,具備過壓、過流、零位啟動、閃絡(luò)等多種保護,操作簡單,性能可靠, 能較好的滿足變壓器,互感器感應(yīng)耐壓試驗的需要。
如下圖:
該多倍頻感應(yīng)耐壓裝置容量 30kW(常規(guī)以實物為準)并配套補償電感,補 償電感額定電流 20A,電感量:4--20mH。
二、試驗接線
下面我們就感應(yīng)耐壓試驗,談?wù)劧啾额l在實際中的使用情況以及補償電感的使用。
我們知道互感器做感應(yīng)耐壓試驗時,從互感器二次繞組激磁,在一次繞組首 段感應(yīng)出所需要的試驗電壓,從而檢驗由于互感器中磁路絕緣不良,如露漆、漆膜脫落等原因造成縱絕緣方面的缺陷。
注意:試驗時,互感器外殼,鐵芯、二次繞組、輔助繞組以及一次繞組尾 端接地。
下面是從互感器二次加壓示意圖:
多倍頻的輸出接入被試品 PT 的測量繞組,然后根據(jù) PT 自身的變比進行高壓 電壓的折算,一般 35kV 及以下電壓互感器可從二次繞組加壓,這里因為沒有配 備高壓分壓器,當電壓等級較高時,需要考慮容升對一次電壓的影響。
若多倍頻主機輸出功率不能在被試品 PT 的一次側(cè)得到一個理論的試驗電壓 時,可以考慮從電壓互感器輔助繞組加壓或?qū)?PT 的二次繞組、輔助繞組進行串 聯(lián)加壓,此時相同功率需求,因為二次電壓更高,所以需要的輸入電流更小。這 種接線方式多用在 110kV 以上電壓互感器中,由于沒有配備分壓器同樣要考慮容升的影響。
如下圖:
如果上述兩種接法均不能完成試驗,或是升不到規(guī)程中需要的目標電壓值時, 一般是被試品的電容量比較大,這時就需要用到前文中提到的補償電感了,補償 電感通常接到互感器二次非加壓繞組上,或是并聯(lián)接到多倍頻輸出端,從而提高 整個回路的功率因數(shù),降低輸出電流,完成試驗的目的。
三、容升現(xiàn)象 導(dǎo)致容升現(xiàn)象對原因是因為電壓互感器中存在雜散電容,在倍頻感應(yīng)耐壓時, 容性電流在繞組上產(chǎn)生的漏抗電壓造成實際作用到互感器一次繞組上的電壓值 超過按變比計算所輸出的電壓值,產(chǎn)生容升電壓。當被試品為電容性,且試驗電壓一定時,被試品的電容量越大,容升現(xiàn)象越明顯。因此,不同結(jié)構(gòu),不同電壓 等級的電壓互感器容升電壓不同,根據(jù)經(jīng)驗,不同的互感器的容升電壓如下表:
四、試驗電壓
根據(jù)規(guī)程,感應(yīng)耐壓的試驗電壓為出廠試驗電壓的 80%。感應(yīng)耐壓從低壓加 壓,可根據(jù)下式確定低壓試驗電壓:
五、補償電感的運用
由于電壓互感器感應(yīng)耐壓試驗時呈容性負荷狀態(tài),為減少試驗設(shè)備容量,降 低二次繞組電流,避免倍頻諧振,故應(yīng)根據(jù)電壓互感器不同電壓等級在其二次繞 組或輔助繞組接入補償電感。補償電感的選擇原則是在試驗頻率下,被試電壓互 感器依然呈容性。
為了選擇補償電感量,試驗前應(yīng)對電壓互感器輔助繞組施加 150Hz 頻率至額 定電壓 100V,讀取電流,確定加壓線圈的輸入容抗值,然后按經(jīng)驗公式選擇補 償量,輸入容抗值可按下式計算:
其中:fs 為試驗頻率
在根據(jù)確定的電感量,調(diào)節(jié)補償電感,接到被測互感器 ux 繞組, 再將電壓升到 100V,測出互感去輔助繞組的 cosφ值,若測得在 0.7~ 0.9,那么補償合適,如 cosφ過大,應(yīng)增加 0.5~1 的補償電抗,否則反之。
六、試驗時間
感應(yīng)耐壓時間是按照 DL/T848.4-2004 中感應(yīng)耐壓要求,感應(yīng)耐壓時間應(yīng)為 1min。當試驗頻率超過兩倍頻率時,試驗時間可少于 1min,但最少不得小于 15s。 即:
七、舉例
現(xiàn)在以一個型號:JSQX2-126,110kV 的電壓互感器,談?wù)劸唧w的試驗以及補 償電感的作用。該互感器額定一次電壓 110/√3kV,二次繞組 1a-1n,2a-2n,da-dn額定電壓分別是:100/√3,100/√3,100V。
該互感器根據(jù)規(guī)程規(guī)定試驗電壓為出廠試驗電壓的 80%,
高壓側(cè)試驗電壓:UX=200*80%=160kV
變比 k 為:k=(110/√3)/(100/√3)=1100
不考慮容升時繞組施加電壓:US=160kV/1100=145.5V
考慮容升時,繞組施加電壓:160kV/1100(1+5%)=138.5V
以上是理論計算值,但在實際試驗中,給互感器二次加壓到 100V,頻率 150Hz 時,勵磁電流達到 25 安左右,若倍頻感應(yīng)裝置容量不夠,無法輸出 25A 電流的情況下,那么我們需要給互感器二次增加補償電感來補償勵磁電流。那么 根據(jù)經(jīng)驗補償電感的算法為
確定補償電感后,需將可調(diào)電感調(diào)至所需電感量,在接入到電壓互感器的輔 助繞組,可起到補償勵磁電流的作用。經(jīng)試驗,電流大大減小。
國電中星生產(chǎn)的可調(diào)電感可方便調(diào)節(jié)電感量,只需轉(zhuǎn)動電感上面的把手,就 可調(diào)節(jié)所需電感量。如下圖:
除采取加入補償電感外,還有一種方式可有效降低電流,前文中 有提到,就是串聯(lián)電壓互感器二次繞組加壓的方式,串聯(lián)后的繞組變 比可按下式計算:
計算出變比后,按照第一種加壓的方式,可以計算出二次繞組應(yīng)該施加的電壓值,這種加壓方式,會增加二次繞組施加的電壓,同時 電流會相應(yīng)減小。
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