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第二节
操作波感应耐压试验接线和元件选择

一、基本接线方式

1.单相变压器

单相变压器操作波耐压试验接线如图5-1所示,被充电的电容器通过球隙及波头电阻对变压器低压绕组放电,在高压绕组上感应出预期的试验电压。试验时,低压绕组非被试端和高压绕组中性点接地。试验电压波头时间T cr 可以通过波头电阻R 1 来调节,总时间T z 和超过90%规定峰值时间T d(90) 的大小可以通过改变C 0 的大小来达到。此外这两个参数还与变压器励磁阻抗有关。变压器的铁芯饱和程度以及铁芯中的剩磁都对T z 和T d(90) 有一定影响。

2.三相变压器

图5-1 单相变压器试验接线图

330、500kV三相变压器的操作波耐压试验的典型接线如图5-2所示。电容器被充电后对低压绕组放电,其中被试相全励磁,其余两相半励磁,这样便在中性点接地的高压绕组上产生两种电压:在被试相产生额定试验电压;在其余两相产生与它极性相反、幅值为1/2额定值的试验电压。这样不仅使被试相的对地绝缘受到了考核,而且使相间绝缘受到了1.5倍额定试验电压的考核。110、220kV变压器与330、500kV变压器不同,其相间试验电压与相对地试验电压相同,其试验电路如图5-3所示。被试变压器低压侧接线与图5-2相同,高压侧由中性点接地改为非被试两相接地。

图5-2 330、500kV三相变压器试验接线图

图5-3 110kV、220kV变压器试验接线图

三相变压器中性点操作波耐压试验接线如图5-4所示,为了在中性点得到预期的试验电压,被试变压器高压侧全励磁相接地。

对于三绕组变压器,应分析产品结构,比较不同接线,计算出各线端、相间和对地的试验电压,并选择适宜的分接位置,将其非被试的第三绕组一点接地,避免电位悬浮。应合理选择各绕组的接地端子,以防绕组间的电位差超过允许值。

自耦变压器高压端和中压端的试验电压,若不能同时满足要求时,通常宜在中压端不超过耐压标准的条件下,优先满足高压端的试验电压要求。

图5-4 三相变压器中性点试验接线图

二、试验电路

图5-5为一台三相变压器操作波耐压的具体试验电路实例,图中各主要试验元件的参数按被试变压器的规范选择。

图5-5 变压器操作波试验电路图

图5-5中各元件参数如下:

T 1 (调压器)220/250V,3kVA

T 2 (试验变压器)50V,3kVA

T 3 (被试变压器)120MVA,242/10.5kV

T 4 (隔离变压器)220V,1kVA

D(高压硅堆)200kV,20mA

G 1 ,G 2 (球间隙)Φ100

R 2 ,R 3 (水电阻)300kΩ

R 1 (波头电阻)200Ω

R 4 (示伤电阻)0.4Ω(用φ1.0电阻丝套软塑料管无感绕制)

R 5 (示伤电阻)3.5Ω(用φ0.5电阻丝套软塑料管无感绕制)

R 6 (高值电阻)500MΩ

C 0 (主电容器)电力电容器19kV,2.0μF

C 1 (调波电容器)50kV,0.1μF

C 3 (220kV套管末屏电容)451pF

C 4 (低压电容器)600V,2.5μF

C 5 (电容器)50kV,2200pF

C 6 (低压电容器)600V,0.5μF

C 7 (耦合电容器)50kV,0.018μF

C 8 ,C 9 (低压电容器)1kV,0.1~1.0μF

V(电压表)300V 0.5级

μA(微安表)200μA,1.0级

SB(双踪记忆示波器)频带宽度应在10MHz以上

F(脉冲点火装置)

三、主要元件的选择

1.主电容器的选择

主电容器C 0 是操作波发生装置的主要元件,它对T z 、T d(90) 及回路效率起着重要作用,经验表明,取C 0 =(2~3)C 2 (C 2 为被试变压器折算到低压侧的等效电容)时,可满足波形的要求,同时也可使效率达到50%~60%,能满足现场试验的要求。变压器等效电容的计算甚为复杂,实际上,我们可以近似地根据被试变压器低压绕组的额定电压来选择主电容,表5-1给出了推荐值。

表5-1 主电容C 0 推荐值

主电容器的充电电压U 0 可根据低压侧最大操作波电压幅值U 2m (高压侧操作波试验电压除以变比)及操作冲击装置的效率η来估计,即

若选择直流脉冲电容器作主电容器,其额定电压u n 应大于u 0 ;若选择电力电容器,其允许直流充电电压可为其交流额定电压的3~4倍,若充电电压u 0 太高,可考虑选用两级冲击电压发生装置。

2.调波电容器C f 的选择

调波电容器C f 的作用于是用来消除低压侧操作波头部的尖脉冲,一般选取C f =(0.2~0.5)C 2

3.波头电阻R 1 的选择

波头电阻的作用是调节波头长度T cr 和阻尼波幅上的振荡,其阻值可用下式估算

其中

波头电阻值也可以在低电压调波时用试验的方法确定。

波头电阻可用直径0.4~1.0mm的合金电阻丝绕制,制作时应注意保持匝间距离,避免匝间放电。 OORh0euQBoJ/EoMeife4LeryQCPS2Sdf2e9yBeB6c/MXdI83nPdqFNiIXr+ApVf5

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