随着国民经济的快速发展,原供电系统的10KV供电电压等级已无法满足越来越大的电力负荷的需求。为适应这种情况,35KV、110KV、220KV供电等级的电力变压器已在包钢得到了广泛的应用。
由于35KV以上的电力变压器的绝缘材料及处理工艺的复杂要求,全部做成分级绝缘变压器。也就是人们常说的半绝缘变压器。也就是说,变压器高压绕组的绝缘不是同一水平,绕组端部绝缘较高,中点绝缘相对较低。这就对变压器的试验也提出了更高的要求。传统的外施耐压在这里已不再适用,必须采用感应耐压的方法。
感应耐压的方法是通过被试变压器本身,通过在变压器低压绕组上施加电压,使得在变压器高压绕组上感应出较高的试验电压来实现的。
2007年8月,我公司承揽了一台20000KVA、110KV/10KV变压器检修工作。经过抽芯检查,发现高压C相绕组有一处已经击穿,B相绕组的绝缘略有发黑,但无明显击穿的痕迹。经过对这两相绕组的绝缘加厚的处理,从外观上检查通过。对绝缘强度的检查必须做感应耐压试验。110KV等级的变压器,其耐压标准为:出线端对地170KV,中点对地80KV。在这里不难发现,在正常的条件下,感应出170KV(额定电压的1.55倍)的电压,需要的励磁电流也相应的加大,又因为变压器的铁芯存在饱和现象,势必会导致励磁电流急剧增加,而电压增加却不一定能满足要求。并且还需要大容量超高压的试验设备,所以现有试验设备的能力不能完成。因此,我们决定采用倍频感应的方法进行耐压试验。提高频率从而提高变压器铁芯的饱和点,使得在工频条件下无法实现的耐压试验得以实现。
一、倍频电源构成
传统的倍频试验都是指三倍频试验,实现方法是将变压器接成开口三角形,获得三倍频的电压。此种方法需要的变压器多、人员多、场地大、线路复杂。我公司的试验现场不具备这样的条件。
我们的试验用倍频电源由一台8极笼型异步电动机和一台10极的绕线式异步电动机构成。笼型电动机作为原动机拖动绕线型异步机,工作中两台电机的定子分别通入三相交流电,使得笼型电动机和绕线型异步机的旋转方向相反,这时绕线型异步机的转子开口处产生高于2倍工频的交流电(大约112HZ)。如下图所示:
![](http://www.ck365.cn/data/upload/201311/25/103410-14-147405.gif)
二.倍频电源形成原理
笼型异步机已额定转速反拖绕线式异步机,而绕线式异步机定子通入旋转方向相反的电压可调的工频电,这样绕线式异步机定子旋转磁场就以(730+600)1330 r/min的转速切割转子绕组,根据公式f=n0×P/60得出f=1330×5/60=110HZ,这样绕线式异步机转子就发出110HZ且电压可调的交流电。
三.感应耐压试验接线
试验设备接线如下图:
![](http://www.ck365.cn/data/upload/201311/25/103404-27-147405.gif)
图中T1为调压器,电压在0—650V可调,T2为1000KVA升压变压器,变比为10000V/400V,由于输入频率为110HZ,从感应电势 E=4.44fWB×10-8可知,频率增大,即可增大电势E,这样在升压变压器二次侧通入800V的电压,一次侧可感应出 22KV的电压。
四.20000KVA变压器试验接法
被试变压器型号:SFZ8—20000/110 额定电压:110KV
额定电流:105A/1100A 组别:Ynd11 短路阻抗:10.4%
试验时,在20000KVA变压器二次侧两相间通入110HZ、0—22KV的电压,通过改变二此侧和一次侧接线方式可以分别对变压器一次侧A、B、C三相进行感应耐压。
(1).A相耐压
试验接线如下:
![](http://www.ck365.cn/data/upload/201311/25/103358-67-147405.gif)
对A相进行试验时,110HZ电压从低压侧a、b相间加入,B、C两相连在一起接地,从而在高压侧A—BC间感应电压达到试验值,中点电压为感应电压的1/3倍。
(2).B相耐压
试验接线如下:
![](http://www.ck365.cn/data/upload/201311/25/103353-75-147405.gif)
对B相进行试验时,110HZ电压从低压侧b、c相间加入,A、C两相连在一起接地,从而在高压侧B—AC间感应电压达到试验值,中点电压为感应电压的1/3倍。
(3).C相耐压
试验接线如下:
![](http://www.ck365.cn/data/upload/201311/25/103345-24-147405.gif)
对C相进行试验时,110HZ电压从低压侧c、a相间加入,A、B两相连在一起接地,从而在高压侧C—AB间感应电压达到试验值,中点电压为感应电压的1/3倍。
五.试验中的注意事项
1. 首先确定笼型异步机和绕线异步机旋转方向,确保两台电机方向相反。
2. 先启动笼型异步机,待笼型异步机转速稳定后,将绕线异步机定子通过调压器T1通电。
3. 缓慢调节调压器T1,控制绕线异步机转子输出的倍频电压。注意观察升压变压器低压侧的电流变化,同时通过静电电压表监测中性点电压。(因为我们的检测设备最大量程为150KV,不能直接测量170KV的耐压值,所以采用中点检测的方法。)
4. 耐压要分段进行。当静电电压表显示为56.6KV时,被试变压器高压侧端子已感应出(56.6×3)169.8KV的电压,开始记时,耐压时间为60S,在此过程中绕线异步机输出电流(既升压变压器输入电流)应无明显变化。
5. 记时结束后,匀速降低调压器输出电压直至降低到接近零电压。
6. 其他两相耐压,依上述步骤进行。
六.总结
此次110KV的耐压试验,成功的运用现有的试验设备,对大容量超高压变压器进行了耐压试验。没有增添设备,同时由于改变了传统的三倍频试验方法,节省了人员成本和运输成本。此次试验的成功为今后同类耐压试验提供了宝贵的经验和新的思路。