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試驗變壓器是電氣試驗時常用、重要的試驗設備,具有體積小、重量輕,容量大、電壓高,移動方便、使用安全等特點。但單臺變壓器的電壓超過定電壓時,費用隨電壓的上升而迅速增加,同時在機械結(jié)構(gòu)、絕緣上、運輸與安裝都有困難。所以在進行較高電壓的交流耐壓試驗時,常采用幾個變壓器串接的方法。所謂幾臺試驗變壓器串接,就是使幾臺變壓器繞組的電壓相疊加,從而使單臺變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)大為簡化。為了限制單臺試驗變壓器的體積和重量,使用串級式試驗變壓器,可以達到試驗所需的電壓。
1串級試驗變壓器的原理1.1三臺試驗變壓器串級使用的接線原理我局每年要進行大量絕緣工器具試驗,由于帶電試驗試驗工器具在進行交流耐壓試驗時不可進行分段試驗,220kV帶電作業(yè)工器具試驗電壓要求達到440kV,因此必須采用三臺試驗變壓器串級獲得試驗電壓。試驗變壓器參數(shù)如下表。
表1串級試驗變壓器基本參數(shù)三臺試驗變壓器串級使用的接線原理如三臺試驗變壓器串級接線原理圖串級式試驗變壓器組級(低電位)的低壓側(cè)接線與單臺試驗變壓器相同,第二級、第三級的連接如所示。
為了保證輸出電壓的逐級迭加,后級變壓器低壓繞組x端、儀表繞組的E、F、X2(3)應與變壓器外殼短連。在三臺串級試驗變壓器基本原理中,低壓電源加在試驗變壓器丨的初級繞組a1x1上,單臺試驗變壓器丨、丨丨、丨丨丨的輸出電壓都是按本級試驗變壓器的額定電壓成比例分配的。勵磁繞組A1、C1給第二級試驗變壓器的初級繞組供電;第二級試驗變壓器的勵磁繞組A2、C2給第三級試驗變壓器的初級繞組供電。
第二級試驗變壓器和第三級試驗變壓器丨的箱體分別處在對地為1V和2V的高電位上,所以箱體對地是絕緣的,試驗變壓器丨的箱體是接地的。這樣級、第二級、第三級試驗變壓器對地的額定輸出電壓分別為1V、2V、3V;其輸出容量分別為3P、2P、1P.為了保證輸出電壓的逐級迭加,后級變壓器低壓繞組x端、儀表繞組的一端和高壓繞組的X端(高壓尾)必須與本體外殼在電氣上連成一體。
前級串級繞組的接線端Aa、Ax與其后級低壓繞組接線端a、x依次分別連接。這是電能在級間的傳輸路徑。如果相位顛倒了,整機的輸出電壓便只相當于"零"(對二級串而言,等值反相的電壓相抵,矢量和為零);或者等于單臺的數(shù)值(對三級串而言)。
串級式試驗變壓器的特點高一級的變壓器的激磁電流由前面一級的變壓器來供給,高一級變壓器T3的高壓側(cè)繞組額定電壓為U2(kV),額定電流為丨2,裝置的額定容量為U2I2(kVA)。中間一臺變壓器T2的裝置額定容量為2U2I2(kVA)。這是因為這臺變壓器除了要直接供應負荷U2I2(kVA)的容量外,還得供給變壓器T3的激磁容量U2I2.同理,下面一臺變壓器T1應具有的裝置額定容量為3U2I2(kVA)。所以,每級變壓器的裝置容量是不相同的。
令U2I2=W,當串級數(shù)為3,則串級變壓器之輸出額定容量為W試=3U2I2=3W,而串級變壓器整套設備的裝置總?cè)萘繎獮楦髯儔浩餮b置容量之和,即W裝=U2l2+2U2l2+3U2l2=W(1+2+3)=6W所以裝置總?cè)萘縒裝與可用的試驗容量W試之比為W裝/W裝=6W/3W=2,如果串級數(shù)為n,則W試=nU2l2=nW,而裝置總?cè)萘縒裝=W(1+2+3++n)=Wn(n+1)/2這樣,在n級時的串級裝置的容量之和等于它的有用輸換言之,試驗裝置的利用率n=w試/w裝=(n+1)/2.所以隨串級級數(shù)的增加,裝置的利用率顯著降低。這是這類串級試驗變壓器的一個缺點。一般串級的級數(shù)n<34.各級變壓器的鐵心和它的外殼接在一起,它們具有同一個電位。如所示,終的輸出電壓為3U2,則第三級變壓器的外殼對地有2U2的電位差;第二級變壓器的外殼對地有U2的電位差,所以需分別用相應的支持絕緣子把它們對地絕緣起來。各級變壓器的高壓繞組以及激磁繞組對低壓繞組1和外殼、鐵心之間的主絕緣,只需要耐受U2水平的電壓。同樣,每級變壓器的套管也只需耐受U2等級的電壓。
2試驗變壓器操作臺監(jiān)測電壓與輸出電壓的比較在進行被試品的交流耐壓試驗時,操作臺低電壓側(cè)監(jiān)測電壓(儀表電壓)不是非常準確的,其原因是試驗變壓器存在著短路阻抗,由于電容電流在試驗變壓器短路阻抗上的壓降與繞組上的電壓矢量方向相反,使試品上的電壓高于低壓側(cè)操作臺測量電壓表上反映出來的電壓。工頻耐壓試驗時,被試品上的電壓高于試驗變壓器的輸出電壓,也就是所謂容升現(xiàn)象。感應耐壓試驗時,試驗變壓器的短路阻抗也存在著壓降。為了準確測量被試品上所施加的試驗電壓,常在高壓側(cè)接入交流高壓分壓器來測量電壓。
一3臺變壓器串級使用時用分壓器測量高壓側(cè)電壓現(xiàn)場實驗圖我們按照的接線在不同的負載惰況下,對高、低電側(cè)監(jiān)測電壓數(shù)據(jù)進行了對比分析。表2為高壓側(cè)僅有高壓分壓器(標準電容為50pF)的實測高壓電壓與低壓操作臺電壓數(shù)據(jù)對比。表3為當高壓側(cè)接800pF的標準電容時的數(shù)據(jù)對比表2高壓側(cè)電壓與低壓操作臺監(jiān)測電壓對比數(shù)據(jù)(單位:kV)下轉(zhuǎn)第102頁M制造上接第95頁根據(jù)變壓器的出廠參數(shù):3臺變壓器的電容量:50pF由以上數(shù)據(jù)對比可見計算容升電壓與現(xiàn)場實測電壓基本相符。
在進行試驗電壓的測量時,如果在低壓側(cè)監(jiān)測電壓,電壓表計指示的數(shù)值是通過變壓器高低壓側(cè)的變比進行折算的,經(jīng)過折算后的電壓加上由于容性電流在試驗變壓器短路阻抗上產(chǎn)生壓降才是高壓側(cè)的真實電壓,因此在低壓側(cè)進行電壓監(jiān)測往往不能真實反映被試品上的真實電壓,只有在高壓側(cè)直接測量電壓才能獲得被試品上的試驗電壓。
1)在進行串級式變壓器的高電壓交流耐壓試驗時,由于被試品的對地雜散電容的影響,在低壓側(cè)測量的電壓誤差較大,不能反映高壓側(cè)的真實的試驗電壓,因此在進行高電壓試驗時,應在高壓側(cè)直接測量。
電壓時,必須考慮容升現(xiàn)象,不可直接升到試驗電壓,否則有損壞被試品的危險。
流也相應增大;容升電壓也會增大,可能導致某一級試驗變壓器過載而損壞試驗變壓器,因此試驗前應對被試品的電容量和試變的容量進行核算。
4)在進行較高電壓的試驗時應使用均壓環(huán)和防電暈專用套防止尖端放電和電暈。