高壓電氣試驗過程的變壓器應用

李 瑋

（江蘇省電力公司淮安供電公司，江蘇 淮安 223002）

與電力變壓器的工作原理相比較，高壓試驗變壓器的工作原理也是基于電磁感應原理把交流電壓轉化成同頻率不同數值的電壓。高壓試驗變壓器的主要作用是對受到工頻電壓作用或與工頻電壓電器相關的各種電氣設備的絕緣性能進行研究與監測。高壓試驗變壓器以單相變壓器為主，其鐵心設計具有波形畸變率小、磁密度較低等特點，同時試驗變壓器的溫升較低，由此免去復雜的冷卻系統，此外高壓試驗變壓器作用過程不會受到電壓的侵襲，其表現出較小的絕緣安全裕度，但對局部放電量必須交額定電壓低的要求十分嚴格。

1 高壓試驗變壓器的結構與工作原理

隨著我國科研水平的提高及各種新工藝與新材料的應用，新型介質六氟化硫氣體被應用到電氣設備領域，同時該類物質具有滅弧性能與絕緣性能高、不燃性等優點，因此其也是一種備受推崇的新型絕緣介質。本章節主要介紹GY系列變壓器的結構與工作原理。

1.1 高壓試驗變壓器的結構

1）GY系列變壓器是一種新型產品，即其材質選擇、設計構思、工藝流程皆較普通變壓器先進。GY系列變壓器具有重量輕、體積小、外形美、技術指標高；

2）GY系列變壓器具有內充SF6氣體、外殼采用適形尺寸等特點，同時其用冷軋 DQ-151取向硅鋼片制成多級圓柱框形鐵心，并借助專用高強度絕緣筒把QZ型導線連續繞制成高壓塔式線圈；

3）與GY變壓器相比較，GY(JZ)變壓器能夠把高壓整流硅巧妙地堆裝入高壓套內，同時借助短路桿的抽插可實時變換GY變壓器的輸出方式（高壓直流輸出或工頻高壓交流輸出）（見圖1）。

圖1 GY系列變壓器型號

1.2 高壓試驗變壓器的工作原理

結合高壓試驗變壓器的結構可知，高壓試驗變壓器的工作原理具體為：把電源輸入操作箱，其中操作箱設有防突發加壓的零位連鎖裝置及過流自動脫扣→利用自耦調節器調節電壓→輸入GY試驗變壓器初繞組，此時基于電磁感應原理可知，次級繞組可獲取與初級繞組數之比同倍數的工頻電壓，同時工頻高壓通過穩壓電容器濾波及高壓硅堆整流便可獲取直流高壓，其中該直流高壓是幅值工頻高壓有效值的2倍。

2 高壓電氣試驗過程變壓器的具體應用

由前文可知，GY系列變壓器的應用是高壓試驗的進步。本節主要探討高壓試驗過程GY系列變壓器的具體應用。

2.1 高壓試驗變壓器的使用條件

高壓試驗變壓器的使用額定條件較多，其中主要包括：變壓器使用環境的溫度應控制到-20℃～40℃之間；空氣最大相對溫度要求25℃空氣溫度的相對濕度≤85%；變壓器安裝位置應無任何有損變壓器絕緣的化學性積塵、氣體、污垢、蒸汽及爆炸性介質；高壓試驗變壓器使用過程，變壓器的輸入電壓應呈逐步升高趨勢及輸出端串入的保護電阻應足夠高，注意嚴禁高壓狀態時斷合設備；若高壓試驗變壓器處在額定容量的額定電壓狀態，那么變壓器的連續運行時間應≤30min，單次工作時間間隔應控制到工作時間的5～10倍，由此提高高壓試驗變壓器的散熱水平，此外若高壓試驗變壓器處在2/3額定電壓/電流的工作狀態，那么變壓器可長時間進行連續性運行。

2.2 高壓電氣試驗過程變壓器的具體應用

1）高壓試驗GY系列變壓器的應用

圖2為高壓試驗變壓器應用的控制線路圖；圖3為串接組合試驗接線圖。

圖2 高壓試驗變壓器操作平臺

圖3 串接組合試驗接線圖

如圖2、圖3所示，高壓電氣試驗過程GY系列變壓器的具體應用方法為：高壓試驗GY系列變壓器應用之前，必須完善相關檢查工作，以確保所有部位的接線接觸保持良好狀態及控制箱的調壓器調制零位→接通電源至綠色指示燈變亮→按下啟動按鈕至紅色指示燈變亮→等待變壓器升壓→順時針旋轉調壓器手柄，注意施力要均勻→變壓器升壓過程必須對儀表指示與試品情況進行跟蹤觀察→試驗結束以后，電壓應迅速降到零位→按下停止按鈕→切斷電源→解開試驗引線。

2）高壓電氣試驗過程變壓器應用的控制要點

（1）高壓電氣試驗過程變壓器通常需獲取更高的電壓，但因變壓器的體積及重量與高壓繞組電壓的三次方呈正相關，因此單臺變壓器的電壓必須被控制到要求范圍。由此可見，高壓電氣試驗過程，多臺變壓器的串接便組合成串級試驗變壓器，其中以3臺變壓器串接最常見，即1臺變壓器的高壓繞組進行兩相串聯，累接繞組串接到該臺變壓器的高壓繞組，由此實現對下級變壓器供給勵磁電流。此時，各臺變壓器的外殼與鐵心皆被連接到該臺變壓器高壓繞組的中點，由此各臺變壓器的外殼對地皆帶上不同的電位。若第1臺變壓器的高壓繞組起端接地，輸出電壓與外殼對地帶電壓分別為U2、0.5U2，第 2臺變壓器的外殼帶變壓與輸出端電壓分別為1.5U2、2U2，第3臺與第2臺相同，那么該試驗的總輸出電壓與三臺變壓器輸出電壓的總和相等，注意單臺變壓器的電壓始終不變，由此對減弱各級變壓器的絕緣與減小套管的尺寸至關重要。此外，與單臺變壓器相比較，串級試驗變壓器具有使用靈活、運輸安裝方便、總造價低廉等優點。

（2）高壓試驗過程，串級變壓器的額定容量皆較單臺變壓器的額定容量小，理由是前級變壓器必須同時向后級變壓器供給負荷容量及勵磁容量，因此串級變壓器整體的試驗裝置具有級數多、利用率低等特點，此外設備的短路容量呈急劇下降趨勢。研究數據表明，單臺變壓器的短路阻抗為6%～8%左右；3臺串接變壓器的短路阻抗為20%～30%左右，所以人工污穢試驗或外絕緣濕試驗的結果皆會受到影響。

（3）高壓電氣試驗過程，變壓器極易發生過熱現象，究其原因為戶外高壓隔離開關的工作電流約為其工作額定電流的70%，此時必須選用額定電流裕度更大的隔離開關；若想提高變壓器導電的可靠性，觸座與觸指末端之間可增設一個軟連接；針對高壓電氣試驗過程偶爾出現的故障擊穿或試品短路現象，控制箱的過流繼電器工作過程必須把調壓器降至零位，同時把電源切斷后再取出試驗品；此外，電容試驗過程，若用電容器的高壓端來實施放電，那么調壓器必須降至零位，由此規避觸電事故。

3 結論

綜上所述，高壓電氣試驗過程，變壓器的主要作用是對直流高壓或工頻條件下設備電氣元件絕緣材料的絕緣強度進行檢測。本文對高壓電氣試驗過程GY系列變壓器的具體應用做了詳細論述，同時對高壓試驗變壓器應用的控制要點做了全面闡釋。分析結果表明，高壓電器試驗過程變壓器的應用必須把方便與安全放到核心地位，此乃試驗變壓器可持續發展的必然選擇。總體而言，高壓電氣試驗過程變壓器的應用必須特別注意下列問題：

（1）高壓電氣試驗的參與人員必須≥2人，工作人員分工必須明確，其中人員之間必須設有有效的聯系方式，同時試驗現場必須由專人負責安全工作（包括試品狀態安全）。

（2）控制箱與變壓器的接地必須可靠。

（3）高壓電氣試驗過程，變壓器的升壓不宜過快，同時嚴禁突然全電壓斷電或通電。

（4）耐壓試驗或升壓試驗過程，若發現電壓指針擺動過大、絕緣燒焦異味或冒煙、被測試品發聲異常等異常情況皆應立即降壓，同時切斷電源及停止試驗，待問題被徹底解決問題方可再次進行試驗。

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