變壓器工頻交流耐壓試驗方案探究

葉吝雄

（廣東先達電業(yè)股份有限公司，廣東 梅州 514011）

工頻交流耐壓試驗?zāi)軌蛉鏅z驗變壓器性能，分析變壓器絕緣參數(shù)、過電壓能力等是否滿足安全指標(biāo)，通過多項參數(shù)分析確定變壓器主絕緣性能，判斷其是否符合當(dāng)前運行環(huán)境，為變壓器安裝和管理奠定了堅實的基礎(chǔ)。

工頻交流耐壓試驗主要通過調(diào)壓器、試驗變壓器、繼電器、測試電路等組成，可以直接將變壓器接入到系統(tǒng)中，通過控制裝置和調(diào)壓裝置模擬不同工況運行環(huán)境，實現(xiàn)變壓器絕緣參數(shù)的測定。

1 變壓器工頻交流耐壓試驗方案

1.1 基本設(shè)置

1.1.1 設(shè)定電源容量

在變壓器工頻交流耐壓試驗開展的過程中首先應(yīng)明確電源容量參數(shù)，確定電源是否能夠滿足各項試驗要求。

一般情況下，當(dāng)調(diào)壓器輸入側(cè)試驗電壓（US）達到380 V時，三相變壓器對應(yīng)的電源變壓器容量（S）應(yīng)當(dāng)滿足：S= 3 USIC。

一般情況下，當(dāng)調(diào)壓器輸入側(cè)試驗電壓（US）達到220 V時，三相變壓器對應(yīng)的電源變壓器容量（S）應(yīng)當(dāng)滿足：S=3USIC。

式中：IC為被測試變壓器繞組對地的電容電流值。

電源接線可以根據(jù)電源變壓器容量選擇，保證載流量超過電源變壓器最大電流值即可。與此同時，還要確定電源接線絕緣性能和隔熱性能，杜絕由絕緣層材料性能導(dǎo)致的電纜故障。

1.1.2 繼電器整定

在變壓器工頻交流耐壓試驗操作過程中一旦出現(xiàn)絕緣間隙放電、回路短路等問題，電流互感器和電磁開關(guān)互相作用，應(yīng)第一時間切斷保護，確保試驗操作的安全性。

在方案設(shè)置時應(yīng)先設(shè)置好繼電器動作電流值，保證動作電流在被測試變壓器繞組對地的電容電流值的1.2～1.5倍左右，其具體操作如表1所示。

表1 繼電器整定操作流程

1.1.3 設(shè)置回路電阻

一般操作過程中接入變壓器的容抗和試驗變壓器的漏抗串聯(lián)，很容易出現(xiàn)由串聯(lián)諧振造成的過電壓，導(dǎo)致測試數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，嚴(yán)重時甚至致使變壓器損毀。必須根據(jù)實際情況合理選擇高壓回路電阻。

從調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，工頻交流耐壓試驗中一般會出現(xiàn)3次諧波諧振，此時可以通過低壓繞組并聯(lián)LC串聯(lián)回路或串聯(lián)保護電阻Rc實現(xiàn)。根據(jù)保護電阻安全性能需求，串聯(lián)電阻中R1必須在0.1～0.5 Ω/V之間，這樣才能夠有效避免變壓器繞組內(nèi)部電磁振蕩造成的過電壓擊穿問題。

1.1.4 調(diào)整球間隙

球間隙保護能夠避免過電壓問題，降低工頻交流耐壓試驗中過電壓對變壓器的破壞性。調(diào)整球間隙的過程中應(yīng)根據(jù)實際情況設(shè)定基本放電距離。當(dāng)接入變壓器為35 kV且放電間隙電壓達到75 kV左右時，通過工作經(jīng)驗并結(jié)合多次實驗調(diào)整后，可選擇間距在46 mm的10 cm球間隙作為放電裝置。

操作過程中先調(diào)整球間隙手柄，逐漸增加球間隙間距，直至手柄刻度尺數(shù)值達到46 mm固定。

1.2 試驗操作

變壓器工頻交流耐壓試驗操作時首先需要對接入變壓器進行放氣操作，降低內(nèi)部氣體對絕緣性能測試結(jié)果的影響。同時試驗前應(yīng)檢查變壓器各項裝置，確定其外殼接地、內(nèi)部元件等性能良好，均符合檢驗要求。

接入變壓器后，按照試驗電流和頻率估算值開始現(xiàn)場試驗驗證。通過調(diào)整試驗變壓器逐步升壓，直至變壓器上升到指定電壓后再逐步降壓到0 kV。觀察此過程中電流表、電壓表等數(shù)值，確定其與計算值是否一致，且檢查試接入變壓器、試驗裝置等在該過程中是否出現(xiàn)異常。按照上述操作重復(fù)進行升壓降壓過程，對比分析測試變壓器繞組對地絕緣電阻值與試驗前絕緣電阻值是否一致，若出現(xiàn)較大差異，則接入變壓器存在絕緣質(zhì)量問題。

2 變壓器工頻交流耐壓試驗注意事項

2.1 試驗操作注意事項

首先，在安裝完試驗裝置后，先不接入變壓器直接進行試運行檢驗。即調(diào)整試驗變壓器電壓，直至達到額定試驗電壓后持續(xù)1 min左右，觀察各項裝置是否存在異常，尤其是保護電阻、過流繼電器、球間隙等。確定無誤后，方可進行試驗操作。

其次，要對試驗環(huán)境進行嚴(yán)格把握，如試驗裝置材料性能、夾層絕緣系數(shù)、溫度濕度參數(shù)等。材料性能檢查時從接入變壓器、測試裝置中的絕緣護套、絕緣外層等逐一檢驗；絕緣夾層系數(shù)則應(yīng)開展耐壓試驗，檢查裝置耐壓試驗前后絕緣電阻下降情況，超過標(biāo)準(zhǔn)范圍則表示裝置絕緣性能不合格；試驗過程中應(yīng)嚴(yán)格注意工況環(huán)境，對裝置、設(shè)備等進行清潔，避免高溫、潮濕、積塵等造成的閃絡(luò)或短路。

最后，要注意升壓過程。工頻交流耐壓試驗升壓時應(yīng)控制升壓速度緩慢均勻，一般在3%升壓幅度即可。在實際操作時應(yīng)把握好慣性幅度，確保升壓后的數(shù)值正好為試驗電壓。上述過程中可以先進行多次升壓停頓，觀察停止后增加的電壓數(shù)據(jù)，然后依照上述規(guī)律計算最終升壓數(shù)值，從而避免慣性造成的升壓超額。

2.2 故障分析注意事項

根據(jù)測試結(jié)果可以直接判斷變壓器的絕緣性能，避免其出現(xiàn)重大絕緣事故。處理過程中應(yīng)全面把握各項試驗參數(shù)和測試數(shù)據(jù)，根據(jù)測試中的異響、過流、過壓等結(jié)果逐一拆檢，確定變壓器內(nèi)部裝置、接線情況等是否存在問題，尤其是接線觸碰、裝置松動等，避免出現(xiàn)由其導(dǎo)致的重大安全事故。

如在某12000 kVA變壓器測試過程中常規(guī)電氣試驗均無異常，但交流耐壓試驗中升壓到57 kV后變壓器出現(xiàn)明顯放電，此時拆檢后確認(rèn)內(nèi)部35 kV中性點套管引線觸壁接地，發(fā)生明顯放電，變壓器運行存在安全風(fēng)險。某120 MVA變壓器檢驗過程中工頻交流耐壓試驗數(shù)據(jù)顯示：高壓測試?yán)@組接地電流超過5A，變壓器內(nèi)部存在異常響動。拆檢發(fā)現(xiàn)變壓器導(dǎo)線存在放電痕跡，導(dǎo)線絕緣性能測試顯示夾層包裝有脫節(jié)問題，絕緣性能欠佳。

3 結(jié)束語

工頻交流耐壓試驗可以從高壓測試結(jié)果出發(fā)，分析不同加壓環(huán)境下變壓器的實際運行狀態(tài)，確定其是否存在由裝置絕緣性能、內(nèi)部線路接線等造成的主絕緣異常問題，從根本上改善了變壓器安全性能和穩(wěn)定性能測試效果。在上述試驗操作中應(yīng)嚴(yán)格把握設(shè)置方案和操作流程，按照規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)合理逐一測試，這樣才能夠避免高壓測試對變壓器性能的影響，提升測試的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。