變壓器技術問答(19)
發布時間:2019-07-12 11:31:06來源:
75C,當附加損耗電阻損耗時,則:當試驗頻率不等于額定頻率時,由于附加損耗中的各部分損耗與頻率的關系各不相同,而且各部分所占的比例也很難分開,不好校正,所以希望阻抗試驗時的試驗頻率為額定頻率。如果頻率略低于額定值時,只好不予校正。
阻抗電壓的校正。阻抗電壓按照規定要校正到溫度和額定頻率。阻抗電壓由兩部分組成:一是有功分量,與電阻溫度系數成正比而與頻率無關;二是無功分量,與頻率成正比而與溫度無關。
空載損耗的校正。空載試驗中當電壓升至額流,空載試驗的電源就帶著這種非線性、非正弦的負載。該負載在電源中產生的附加磁通與電源的主磁通疊加,使主磁通畸變,造成電源波形的畸變。
電壓波形畸變后,破壞了正弦波的波形因數。
鐵心中的磁滯損耗與施加電壓的平均值有關,而與電壓有效值無關;渦流損耗與有效值的平方有關,而與平均值無關。波形因數改變了,有效值與平均值的數值都發生了變化,所以要校正電壓波形對空載損耗的影響。
電壓波形的畸變程度要靠平均值電壓和有效值電壓的數值來分析。常見的磁電式整流的平均值電壓表是按方均根值刻度的。當電壓方均根值與平均值之比等于1.11,或方均根值電壓表與平均值電壓表在數值上相同時,可認為波形是正弦的,否則波形是畸變的。
校正電壓波形時以平均值電壓表為準施加額定頻率下的額定電壓Un,平均值電壓表讀數為U',并記錄方均根值電壓表讀數U,空載損耗測量值為Pm,則正弦波時的空載損耗為:空載電流的校正。測量中,取各相空載電流的平均值。
9.15負載損耗與空載損耗測量時應注意一些什么問題,同一套圖紙在不同生產廠制造變壓器時有時損耗實測值相差很懸殊。引起差別的因素很多,包括電源波形、儀表精度和接線等。為了獲得更小的誤差,在負載損耗和空載損耗測量時應注意一些問題。
負載損耗測量不論是雙繞組還是三繞組變壓器,只能測量一對繞組的負載損耗,應在額定頻率下將近似正弦波的電壓施加在一個繞組上,此時,另一繞組短路,其他繞組如果有的話)開路。但是,對三繞組變壓器而言,如果被測的一對繞組位于比較里面或比較外面,中間繞組在測量負載損耗時開路,測出的負載損耗中將包括中間繞組的渦流損耗,這一損耗屬附加損耗,它與溫度成反比。
影響負載損耗測量準確度的因素很多,新IEC76?1標準己有特殊的要求:“所有用于試驗的測量系統應要根據ISO90011987)標準第4.11條表明其具有保證的可追溯性的準確度”。對測量系統準確度的規定,也將在新的IEC606中加以說明。統的測不準誤差要求在3%以下。這對負載損耗測量是較難達到的。
要減少負載損耗測量誤差,應注意:電源容量與電壓波形:電源容量要能使被試變壓器中通過額定電流,GB1094.1?1996國標中規定,也可以不小于50%額定電流“。這里應注意的是:一般是假設負載損耗與電流平方成正比,但是,當采用非線性材料時,負載損耗不與電流平方成正比,此時應使電源容量能輸出變壓器所需的50% 100%額定電流。
施加于變壓器的電壓應是阻抗電壓,電壓波形要近似于正弦波。一般用市電作電源時較難達到這一要求,比較好用正弦波電壓波形發電機作電源。
對選用的調壓器應不使電壓波形畸變;對選用的電流互感器應使互感器額定電流接近于施加于變壓器符合要求的電流,且測量級準確度應達0.1級及以上,比較好選用零磁通電流互感器或雙級式“電流互感器保持較小比值差與相位差;對選用的電壓互感器應使互感器額定電壓接近變壓器的阻抗電壓,其測量級準確度也應達到0.1級及以上,使電壓互感器保持較小的比值差與相位差。
電源的頻率要準,在試驗過程中或試驗大容量變壓器時額定頻率不能變化。市電的頻率也難滿足這一要求,要有儀表監測頻率。
所以,在試驗報告上要證明:負載損耗確實與負載電流平方成正比;選用的電壓互感器電壓比、電流互感器的電流比接近于額定值;頻率表讀數始終為額定值。
試驗讀數的速度與變壓器溫度的測定:因為負載損耗值是溫度的函數,GB1094.11996國標附錄E中對負載損耗的溫度校正有規定,如測量速度慢,負載損耗產生的溫度會使讀數不準。
變壓器冷態溫度時的測量應使變壓器在不勵磁、不帶負載下靜放一段時間后,使繞組溫度接近室溫時方可進行。變壓器真空干燥、注油后,繞組溫度仍高于室溫時,變壓器溫度與變壓器繞組冷態電阻的測量結果是不準的。
負載損耗中電阻損耗與溫度成正比,所有其他損耗與溫度成反比,可按照GB1094.11996國標附錄E所列公式,將負載損耗測量值換算到溫度。換算后的負載損耗值才能列入試驗報告。
辨以-眷先要:保證測量系統的準確度。現系shtogHou負載損耗的溫搜校正前,應將電阻摜耗與附加bookmark2對油浸式變壓器,溫度為75C,對干式變壓器,溫度為各絕緣材料溫度等級的繞組允許溫升加20C如A級為80CB級為95C等。
表讀數的對比。按GBl094cllW96國標規定,驗shing耗實測值,通常1能代表長期運行中的平均損耗水損耗先從測出的負工損耗中分離,然后才能做溫度校正與溫度的換算。分離時,電阻損耗應是額定電流平方與實測電阻的乘積,要對低壓繞組的電阻測準,測量速度也應快。電阻測量的誤差直接影響額定負載損耗的誤差。
C.儀表接線:測量三相變壓器負載損耗,有兩瓦特表法與三瓦特表法兩種。
用兩瓦特表法時,兩瓦特表讀數一般是一塊表正讀數,另一塊表負讀數,對低損耗變壓器而言,測量誤差應很大。讀數時有隨機誤差,低損耗變壓器負載損耗的功率因數很小,低功率因數瓦特表的功率因數會大于負載損耗的功率因數,因此,瓦特表指示的偏轉讀數很小,讀數隨機誤差很大。因此測量低損耗變壓器負載損耗時應米用三瓦特表法接線,三瓦特表讀數為相加,瓦特表應用功率轉換表其功率因數為零),這樣,讀數隨機誤差小。
試驗報告上要說明選用的瓦特表接法和表的種類。
測量誤差與變壓器容量的關系:變壓器容量越大,負載損耗的功率因數越小,也就是說,測量等值回路的功率因數越小。
所以,測量電力變壓器負載損耗的中心問題是如何降低電壓與電流測出值的相位差。尤其是大容量變壓器,COS中越小,引起損耗測量值的誤差越大。
傳統損耗測量系統相位差對負載損耗誤差的影響:傳統損耗測量系統中包括電磁式電流互感器與電壓互感器,以及電動式瓦特表。
0.1級互感器的相位差允許值約±'電流互感器電流比選得不對時會遠大于5'),對大容量變壓器而言也會引起不少的測量損耗的誤差。可按實際相位差對實測值進行校正。
短路用連接線:短路用連接線的電流密度要低,連接要牢靠,尤其在低壓側短路的連接線。如電流密度較高,連接又不牢,有較大接觸電阻,會有附加損耗產生,也是測量損耗的誤差。
空載損耗測量對同一臺變壓器而言,空載損耗的測量與負載損耗的測量不同:一是功率因數稍微大些,約為0.1i.2;二是變壓器從電源吸取的空載電流波形嚴重畸變;三是空載損耗不作溫度較正。
空載損耗是在變壓器上施加無干擾的正弦波電壓因空載損耗對電壓的波形很敏感,所以必須是正弦波電壓),其他繞組開路時的損耗。判斷滿意的正弦波形是方均根值電壓表讀數與平均值電壓電壓應按平均值電壓表進行調節,但該表的刻度為具有同一平均值的正弦波形方均根值電壓,讀數為U'.方均根值電壓表與平均值電壓表并聯,讀數為U.<3%是判斷正弦波準則。一般U'-U)為負值,電壓波形必須滿足這一準則,空載損耗不作波形校正。
這個判斷準則不僅要求試驗電源能輸出空載正弦波形電壓,而且要求電源必須具有低串聯阻抗的足夠容量,對電源的連接也有些約束。
由于空載電流含有大量高次諧波,波形嚴重畸變,使發電機磁通波形也隨之產生畸變,從而影響輸出電壓波形,一般的輸出電壓波形為尖頂波,造成測量空載損耗的誤差。當然空載電流波形畸變與施加電壓、額定工作磁通密度有關,因此,瓦特表的電壓引線和電壓互感器越靠近被試變壓器越好。這樣,既可防止測量系統的損耗進入瓦特表,又可使電壓測得更準些。
另外,電源的頻率必須保持額定值,否則鐵心中磁通密度會變化而影響準確度。
因為空載電流與空載損耗隨外施電壓而快速加,所以對電壓的測量與電壓的調節也是很關鍵的,應及時讀取電壓值,一旦達到規定電壓時應及時停止調壓。這一讀數與調壓的準確與否,會對空載損耗測量誤差產生影響。
另外,新標準中還規定:三相變壓器的聯結應使加在不同三個相繞組上的電壓越接近正弦波越好。這是因為三相三柱變壓器的磁路不對稱,三相空載電流不平衡,也不對稱,使三個相繞組上電壓波形不完全相同,所以要求三個相的電壓波形盡量接近正弦波,才能減少測量誤差。
試驗大容量單相變壓器時,試驗容量的需要涉及電壓波形畸變)和損耗測量常會遇到困難。
另外,測量損耗以前的磁化特性,對空載損耗測量而言是非常敏感的。鐵心中剩磁指在用直流測繞組電阻時達飽和磁密后剩磁,或施加單方向長持續時間沖擊后剩磁)會對空載損耗測量值產生影響。所以,在測空載損耗前要對鐵心進行退磁以獲得較好結果。
采用傳統式測量系統時,適用于負載損耗方面的一些誤差來源也適用于空載損耗的測定。如互感器相位差對實測損耗準確度的影響。
空載損耗有時還用作復試項目以檢查其他試驗是否合格。在沖擊試驗和溫升試驗前測出的空載平。而在其他試驗后測得的空載損耗值有時較高,這是由于在沖擊試驗等試驗中,硅鋼片疊片邊緣出現放電所造成的。故此時的測量結果不完全代表運行中的損耗。
為在生產過程中及時檢測鐵心的性能,對大型變壓器常做半成品空載損耗測量,鐵心疊完后不疊上鐵軛工藝的變壓器無此測量)和繞組套裝后都有空載試驗項目,測出的空載損耗應比成品空載損耗低才行。一般來說,這僅是工序間檢測,不作為考核合格與否的依據,但半成品空載損耗實測值較大時應分析原因并加以解決。大型變壓器繞組套裝后空氣中進行空載試驗時,要注意繞組出頭間電壓<20kV,以免空氣中產生放電,必要時可在高壓繞組加臨時套圈,試驗時剪斷,試驗后焊上,或降低施加電壓。半成品空載損耗測量主要目的是及時發現問題,避免一旦有問題時全面返工,不是標準要求檢測的項目,屬于工廠自己的中間檢測的項目。
9.16變壓器有哪些絕緣試驗耐壓試驗)它們是怎樣進行的,變壓器的絕緣試驗以前稱耐壓試驗),包括外施耐壓、感應耐壓和沖擊耐壓等試驗。
外施耐壓試驗外施耐壓試驗是對被試變壓器加1min的工頻電壓的試驗,也曾稱工頻耐壓試驗。它是考核不同側繞組間和繞組對地間的絕緣性能,也就是考核變壓器主絕緣的水平,所以只適用于全絕緣變壓器。因此,試驗時被試變壓器的不同側繞組各自連在一起,一側繞組施加電壓,另一側繞組接地,其接線圖如49所示。
外施耐壓試驗時,在電源電壓較低時合閘;試驗電源電壓達到試驗電壓的40%以下時,升壓速度是任意的;在40%以上時,應以每秒3%速度均勻上升;達到規定電壓和持續時間后,應在5s內將電壓迅速而均勻地降低到試驗電壓的25%以下,才能切斷電源。
感應耐壓試驗全絕緣變壓器的感應耐壓試驗是高壓繞組開路,向低壓繞組上施加100Hz250Hz的兩倍額定電壓的耐壓試驗。由于頻率高,鐵心在不飽和時能保證兩倍感應電壓,從而試驗了繞組匝間、層間和相間的絕緣性能,即考核了變壓器縱絕緣水平。
對于分級絕緣的變壓器,把中性點電壓抬高支撐起來),就可以考核主絕緣水平了。這樣,感應耐壓試驗既進行了縱絕緣的試驗,又補救了該種變壓器不能做外施耐壓試驗的不足,也同時等效地做了外施耐壓試驗。
分級絕緣的三相變壓器的感應耐壓試驗,常采用分相感應試驗方法,其接線圖如50所示。
將非試的兩相50中B、C相)線端并聯接地,把中性點O抬高到試驗電壓的1/3左右,從而使試驗相50中A相)線端達到外施耐壓試驗的要求,而該試驗相繞組的感應電壓又達到了感應試驗的要求。
如果這樣做不能符合試驗要求,可以調節分接位置,甚至可以用另一臺變壓器作支撐變壓器來支撐中性點。
新標準中要求感應試驗時要測局部放電量、起始與熄滅局部放電電壓。
沖擊電壓試驗沖擊電壓試驗分雷電沖擊試驗包括全波沖擊試驗和截波沖擊試驗)和操作波沖擊試驗。在新編制的IEC76?3標準中,對Um<40.5kV變壓器,全波沖擊試驗和截波沖擊試驗都是型式試驗;對Um>72.5kV變壓器,全波沖擊試驗是例行試驗,截波沖擊試驗是型式試驗;對Um>252kV變壓器,全波、截波和操作波沖擊試驗均是例行試驗。
1994-2015CMMAc外施耐壓試驗接線圖cfroWc柯WishingHou變壓器容量較大時,d.因電容:量大而波形不;能滿全波與截波沖擊試驗是交替進行,一般是負極性,先做一次全波沖擊、做兩次截波沖擊、再做兩次全波沖擊。因此,需要一個截斷裝置。
足時,應將沖擊電壓發生器幾個級并聯運行。
對變壓器中點進行沖擊試驗時,因屬三相入波,電容量大,但試驗電壓一般不高,應將沖擊電壓發生器幾個級并聯后加壓。
全波電壓與截波電壓沿繞組不是均勻分布。
試驗時,除施加電壓的端子外,其他端子全部接地,即高壓繞組中點、低壓繞組起末端都接地。在沖擊試驗時,低壓繞組中部對鐵心柱中部有沖擊感應電壓,如場強太高,在高壓繞組做沖擊試驗時,會發生低壓繞組對心柱的擊穿。當米用H?L一L一H或L一H?L結構時,兩個低壓繞組連線處也會有沖擊感應電壓。
沖擊試驗應注意:一旦產品發生擊穿,應防止同時擊穿儀表,尤其是截波試驗,沖擊電流流過接地電阻時會有較大壓降,壓降太大,會使儀表擊穿,因此,必須注意接地電阻值不能高,一般規定在0.5D以下。必要時,產品接地可與儀表接地分開。
Um>252kV的變壓器還要進行操作波沖擊試驗。
操作波試驗電壓沿繞組按匝數均勻分布,并有感應作用。因此在操作波試驗時,每個繞組不能短接,高壓繞組、低壓繞組只能一點接地。
操作波試驗時相間試驗電壓高于對地試驗電壓,而全波沖擊與截波沖擊試驗時對地試驗電壓等于相間試驗電壓。所以,操作波沖擊試驗時必須重新接線。
因為操作波沖擊電壓有感應作用,所以在原則上,操作波沖擊試驗電壓加在高壓繞組上與加在低壓繞組上都可以,但通常在實際試驗時都施加在高壓繞組的一個線端上。
操作波沖擊試驗時,相間試驗電壓要預測一下,由于電容耦合,相間試驗電壓會超過規定試驗電壓。
試驗時要用電阻降低相間試驗電壓。
操作波試驗電壓一般也是負極性的。
操作波沖擊試驗時,還有一點要注意,即施加電壓的線端與相鄰相低壓繞組間試驗電壓會超過施加電壓。
雷電沖擊試驗與操作波沖擊試驗都是逐相進行。
9.17局部放電在變壓器和互感器中產生的原因是什么,又怎樣進行測量,所謂局部放電,是指在高壓電器內部絕緣的局部位置發生的放電。這種放電只存在于絕緣的局部位置,而不會立即形成整個絕緣貫通性的擊穿或閃局部放電產生的原因一般來說,局部放電產生的原因有兩種:一是由于結構不合理,使絕緣內部電場分布不均勻,形成局部電場集中,在電場集中的地方,就有可能使油隙或局部固體絕緣發生局部放電或沿固體絕緣表面放電。二是由于制造和工藝處理不當:如金屬部件帶有尖角、毛刺或絕緣混進雜質和局部帶有缺陷,這些部位的電場就要發生畸變而使場強升高造成局部放電;如絕緣油的含氣量過高形成氣隙,或含水量過高分解生成氣隙,由于這些氣隙介電系數低,場強高,從而使氣隙首先擊穿形成局部放電。
變壓器和互感器內產生局部放電的環節,一般是在電場集中和絕緣薄弱的部位。變壓器常有:導體與絕緣、絕緣與絕緣搭接縫隙中滯留的氣隙放電;引線與繞組接頭處油紙絕緣的油隙放電;繞組端部絕緣的油隙放電;匝間絕緣放電;紙板和角環的沿面滑閃放電;各部絕緣中混進金屬雜質的周圍絕緣放電;地電位的高場強處放電等。高壓電流互感器有:各均壓屏之間油紙絕緣殘存的氣隙放電;雜質周圍絕緣放電;均壓屏端部的氣隙或油隙放電;均壓金屬屏斷裂處的油隙放電等。高壓電壓互感器有:端部絕緣的油隙放電;層間絕緣的氣隙或油隙放電等。樹脂澆注固體絕緣互感器的放電部位多在固體絕緣中的氣泡部位發生。
局部放電對絕緣的破壞作用有兩種情況:一是放電質點對絕緣的直接轟擊造成局部絕緣破壞,逐步擴大,使絕緣擊穿;二是放電產生的熱、臭氧及氧化氮等活性氣體的化學作用,使局部絕緣受到腐蝕,電導加,比較后導致熱擊穿。通常,電氣絕緣的破壞或局部老化,多是從局部放電開始的,它的危害性也就突出地表現在使絕緣壽命降低和影響安全運行。這就是近年來人們對局部放電重視的原因。
變壓器、互感器的局部放電測量方法和一定電壓下的允許放電水平,在我國標準中己有明確規定,以目前在執行的電力變壓器標準為依據來做局部放電試驗。
變壓器局部放電測量變壓器局部放電的測試采用感應加壓方式。試驗電壓一般要高于試品的額定電壓,所以電源頻率一般采用150Hz250Hz.單相和三相變壓器的測試回路如51所示。
絡故稱之為局部放<電o腿alElectronicPublishing正的放電量相比即可得知局部放/電的電量4.局部放電信號多從高壓套管末屏引出,若高壓套管沒有末屏,可用一耦合電容器Ck引出信號。在測試阻抗上接一測試儀器,就可在測試儀器上與校51變壓器局部放電測試回路所示。
試驗時,B點接地并聯測試回路),放電信號由A點引出;也可以A點接地串聯測試回路),放電信號由B點引出。若電壓互感器的高壓端A和末端X的絕緣水平相同,則按53(b)回路對A端和X端輪流交替各做一次試驗。
對于帶有均壓屏的高壓電流互感器,其測試回路如53(c)所示。
互感器的試驗程序和允許放電水平如表38所示。
對油浸式變壓器的試驗程序和允許放電水平按現行國家標準電力變壓器的規定,其試驗程序如52所示。52中施加電壓Ui=部放電水平Q<500pC微微庫);如果U1=平Q<300pC.其中Um為變壓器比較大工作線待續)線路濾波阻抗電流互感器(a)電流互感器電壓。目前我國按以=1.5似!丁,(3500pC進行試驗。
IEC76?3新標準中對局部放電試驗有表38互感器的試驗程序和允許放電水平互感器的型式預加電壓10s測試電壓1min絕緣形式允許放電水平視在電荷中性點非有效接地系統電流互感器1.3Um1.1Um液體浸漬250pC相對地電壓互感器1.3Um液體浸漬固體10pC 50pC相對相電壓互感器1.3Um1.1Um液體浸漬固體10pC 50pC中性點有效接地系統電流互感器和相對地電壓互感器0.8>4.3Um液體浸漬固體10pC 50pC相對相電壓互感器1.3Um1.1Um液體浸漬固體10pC更高要求,預加電壓將提高,局部放電試驗電壓u2的持續時間將延長,允許局部放電量將減少,還將加短時工頻感應試驗電壓在預勵磁下,于u2時測局部放電量。
互感器局部放電測量互感器分電流互感器和電壓互感器兩種。它們的測試回路按標準IEC444規定,如53(a)、(b)上接第41頁)等尚缺乏規范,產品質量及使用維護水平也參差不齊。雖然絕大多數濾油裝置對提高變壓器的安全可靠性起到了良好的作用,但也有少數給主設備運行帶來了一定的不利因素,筆者通過對一起濾油裝置故障引發的330kV變壓器跳閘事故分析,提出了對濾油裝置進行維護和管理等方面的一些個人觀點,希望對防止同類設備事故發生和提高濾油裝置管理水平有所幫助。
1她李滿元偏e)男,陜鞭起人c寶雞供電局高級工程師長期從事供電企業生產技術管理工作。v.cnki.net