變壓器交流耐壓幾種接線方式的探討

史明彪

(陽(yáng)城國(guó)際發(fā)電有限責(zé)任公司,山西陽(yáng)城 048102)

變壓器交流耐壓幾種接線方式的探討

史明彪

(陽(yáng)城國(guó)際發(fā)電有限責(zé)任公司,山西陽(yáng)城 048102)

以單相繞組變壓器為例,重點(diǎn)論述了交流耐壓幾種接線方式及分析方法,指出了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤接線方式,同時(shí)論證了對(duì)變壓器低壓繞組進(jìn)行耐壓試驗(yàn)簡(jiǎn)便可行的接線方式。

變壓器;交流耐壓;接線方式

0 引言

變壓器運(yùn)行時(shí)不但長(zhǎng)期承受工頻電壓的作用,還要承受最高運(yùn)行電壓Um,并可能遇到各種過(guò)電壓。為鑒定變壓器的絕緣強(qiáng)度能否滿足各種情況的要求,在出廠及投運(yùn)前必須進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。交流耐壓試驗(yàn)是鑒定變壓器絕緣強(qiáng)度最有效、最直接的方法,特別是考核變壓器主絕緣的局部缺陷,如繞組主絕緣受潮、開裂或者在運(yùn)輸、安裝過(guò)程中引起的繞組松動(dòng)、移位、引線距離不夠以及繞組絕緣附著雜 (污)物等,具有決定性作用[1]。由于受到現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)條件的限制,目前現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用最普遍的耐壓方式是工頻交流耐壓、變頻串聯(lián)諧振耐壓及倍頻感應(yīng)耐壓,其試驗(yàn)原理本文不再贅述。本文重點(diǎn)論述變壓器交流耐壓試驗(yàn)的幾種接線方式以及交流耐壓時(shí)常遇到的幾個(gè)問(wèn)題。

1 常規(guī)試驗(yàn)接線方式

以單相繞組變壓器為例來(lái)說(shuō)明,高壓繞組用H表示,低壓繞組用 L表示,接地用E表示 (此方法同樣適用于三相變壓器),即H-LE。

進(jìn)行H-LE試驗(yàn)時(shí)正確試驗(yàn)接線如圖1所示。

從圖1中不難理解,對(duì)變壓器高壓繞組進(jìn)行交流耐壓時(shí),被試高壓繞組所有套管應(yīng)短路連接并接高壓,非被試低壓繞組也短接并可靠接地,被考核的絕緣部位是高壓繞組與鐵芯之間、高壓繞組與低壓繞組之間及高壓繞組對(duì)外殼之間。這種試驗(yàn)接線方式為標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)接線且在現(xiàn)場(chǎng)工作中應(yīng)用極為廣泛。

圖1 高壓繞組短接加高壓,低壓繞組短接接地

被試變壓器的試驗(yàn)接線不正確時(shí),可能使變壓器的絕緣受到損害。

2 探討中的試驗(yàn)接線方法

下面就現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)可能出現(xiàn)的幾種接線方式進(jìn)行討論,指出其中幾種錯(cuò)誤接線方式,并論證對(duì)變壓器低壓繞組進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時(shí)簡(jiǎn)便可行的接線方式。

2.1 第一種試驗(yàn)接線方法

被試高壓繞組和非被試?yán)@組均不短接,為了工作方便,在進(jìn)行H-LE方式耐壓時(shí),被試高壓繞組和非被試?yán)@組均不短接,高壓側(cè)A端加壓,X懸空;低壓側(cè)a或x任意一端接地,如圖2所示。

圖2 高壓 A端加壓,X懸空;低壓a或x任意一端接地

這種接線時(shí),由于分布電容C1、C2、C3的影響,在被試?yán)@組與地 (鐵芯、外殼)之間及被試?yán)@組與非被試?yán)@組中都將有電流流過(guò),而且沿被試?yán)@組各處流過(guò)的電流不等,電容電流IC愈靠近A端電流越大,因而在繞組繞匝間均存在電位差。由于流過(guò)繞組的是電容電流 IC,因電容容升效應(yīng),故愈接近X端的電位越高,將超過(guò)所施加的試驗(yàn)電壓,又由于非被試?yán)@組處于開路狀態(tài),導(dǎo)致被試?yán)@組的電抗XL很大,故由此而導(dǎo)致X端的電位升高是不容忽視的,在嚴(yán)重情況下會(huì)損壞變壓器絕緣[2]。

同理,L-HE也不可取。

所以該種接線方式為錯(cuò)誤的接線方式,不可采用。

2.2 第二種試驗(yàn)接線方法

被試高壓繞組和非被試?yán)@組僅短接。

2.2.1 H-LE(高壓對(duì)低壓對(duì)地)

在進(jìn)行H-LE方式耐壓時(shí),被試高壓繞組和非被試低壓繞組均短接,但非被試低壓繞組不接地。這種情況可以理解為,對(duì)被試?yán)@組來(lái)說(shuō),由于首、末端電容電流的方向相反,回路電抗XL非常小,整個(gè)繞組電位基本相等,符合試驗(yàn)要求。

圖3 高壓繞組短接加壓,低壓繞組短接不接地電容分布示意圖

例1:對(duì)于某SFL7500/110(6.3)型的電力變壓器,測(cè)得C1=5 100 pF,C2=2 500 pF,C3=3 875 pF,如在交接試驗(yàn)時(shí),對(duì)高壓繞組施加的試驗(yàn)電壓US=170 kV,則低壓繞組對(duì)地的電壓為

低壓繞組 (額定電壓6.3 kV)對(duì)地試驗(yàn)電壓出廠時(shí)為25 kV,交接試驗(yàn)電壓為21 kV,均小于66.67 kV,低壓繞組很有可能對(duì)地放電。所以高壓繞組加壓時(shí)低壓繞組只短接不接地,這種試驗(yàn)接線方法不能應(yīng)用。

2.2.2 L-HE(低壓對(duì)高壓對(duì)地)

對(duì)于L-HE試驗(yàn)時(shí)情況就不同了,非被試高壓相繞組只需短接,不需要考慮接地與否,這是因?yàn)榈蛪豪@組所加的電壓較低,高壓繞組產(chǎn)生的懸浮電位遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到高壓繞組的對(duì)地放電電壓,如圖4所示。

圖4 低壓繞組短接加壓,高壓繞組短接不接地電容分布示意圖

例2:對(duì)于SFL7500/110(6.3)型的電力變壓器,測(cè)得C1=5 100 pF,C2=2 500 pF,C3=3 875 pF,如在交接試驗(yàn)時(shí),對(duì)低壓繞組施加的試驗(yàn)電壓US=21 kV,則高壓繞組對(duì)地的電壓為

此電壓為6.9 kV,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于高壓繞組交接試驗(yàn)電壓170 kV,所以不會(huì)有任何危害。

總之,在H-LE試驗(yàn)時(shí),高壓繞組與低壓繞組之間的絕緣情況已經(jīng)考核完畢,所以,在進(jìn)行 LHE時(shí),只需考慮L-E,即低壓繞組與地之間的絕緣即可,這樣L-HE耐壓時(shí)有3種正確的接線方式,見(jiàn)圖5、圖6、圖7。

a)被考核的絕緣部位是低壓繞組與鐵芯之間、低壓繞組與高壓繞組之間及低壓繞組對(duì)外殼之間,見(jiàn)圖 5。

圖5 低壓繞組短接加高壓,高壓繞組短接并接地

b)被考核的絕緣部位是低壓繞組與鐵芯之間、低壓繞組與外殼之間,見(jiàn)圖6。

圖6 低壓繞組短接后與高壓繞組短接后相連加壓

c)被考核的絕緣部位是低壓繞組與鐵芯之間、低壓繞組與高壓繞組之間 (高壓處于懸浮電位但不會(huì)對(duì)地放電)及低壓繞組對(duì)外殼之間,見(jiàn)圖7。

這樣變壓器低壓繞組耐壓試驗(yàn)的工作就方便多了。

圖7 低壓繞組短接加高壓、高壓繞組短接不接地

綜上所述,對(duì)變壓器進(jìn)行耐壓時(shí):第一步,進(jìn)行H-LE耐壓,被試高壓繞組短接后接高壓,非被試低壓繞組應(yīng)短接后可靠接地;第二步,進(jìn)行LHE耐壓,被試低壓繞組短接后接高壓,非被試高壓繞組短接在一起,高壓繞組可接地,也可懸空,還可以連同低壓繞組一起進(jìn)行耐壓,這要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件而變。

3 結(jié)論

a)對(duì)變壓器耐壓時(shí),被試?yán)@組需短接在一起,非被試?yán)@組也應(yīng)短接在一起。

b)對(duì)高壓側(cè)繞組耐壓時(shí),低壓側(cè)繞組必須短接后可靠接地。

c)對(duì)低壓繞組加壓,高壓側(cè)繞組只需短接在一起即可,可以懸空,可以接地,也可以連接低壓側(cè)繞組一同加壓。

[1] 陳化鋼.電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)方法及診斷技術(shù)[M].北京:中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社,2001:246,248.

[2] 李建明,朱康.高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)方法 [M].北京:中國(guó)電力出版社,2001:87.

Studies on Several Connection Modes of AC Voltage Withstand Test of Transformer

SHI Ming-biao
(Yangcheng International Power Generation Co.Ltd,Yangcheng,Shanxi 048102,China)

This article focuses on several connection modes of AC withstand voltage and the analysis methods on them,pointing out the potential errors of connection in field test,and demonstrates a simple and feasible connection mode for voltage withstand test with low-voltage winding.

transformers;AC withstand voltage;connection mode

TM64

B

1671-0320(2010)04-0057-03

2010-03-20,

2010-05-24

史明彪 (1976-),男,山西晉城人,1999年畢業(yè)于華北電力大學(xué),工程師,從事高壓試驗(yàn)及絕緣技術(shù)監(jiān)控工作。