变压器试验之高压介损试验

变压器试验之高压介损试验高压介损试验2.1 做额定电压下介损的必要性（1）常规10kV试验方法存在的问题目前，在电气试验中主要都是通过10kV下的介损试验测量（tanδ）的大小来发现设备的缺陷。

可是，10kV的试验电压远低于设备的运行电压，不能真实反映设备运行时的状况。

良好的绝缘在允许的电压范围内，无论电压上升或下降，其介损值均无明显变化。

但现场试验数据显示，不同绝缘介质设备的介质损耗（tanδ）值会随着电压的升高而变大或变小。

所以在设备运行电压下做介质损耗测试才能真实反映设备的绝缘情况。

-2.2 额定电压下做高压介损的升压方式装置概述通常进行高压介损测量时都是采用工频试验变压器升压的方式来得到试验高压。

试验时需要电源控制箱、高压试验变压器、高于标准电容高压介损电桥等设备。

当试验设备容量较大且电压很高时，要求电源的输出功率很大，所以电源部分的设备十分的笨重，对现场试验造成很多的不便。

利用串联谐振方式升压就可以成倍地降低对输入电源功率的要求。

只要我们适当地选择串联回路的参数，就能使谐振频率在工频范围内，满足介损测量的要求。

1）高压介损测试仪主机HV9003E 型，能实现现场多点测试、自动升压、自动画出介损-电压曲线。

它集高压介损电桥和变频电源于一体。

只需外部配置励磁变压器、高压标准电容器、谐振电抗器、补偿电容器就可以实现高压介损的测试。

测量时试验电压先连续升压测量、后再连续降压，自动完成被试设备电容量、tgδ、试验电压值的多点连续测量、并显示、绘制相应曲线。

同时还可实现数据的存储、打印、USB 接口输出。

又具有装置体积小重量轻，适合现场使用。

2）励磁变压器利用变频串联谐振装置工作原理通过调频控制器提供供电电源，试验电压由励磁变压器经过初步升压后，使高电压加在电抗器L和被试品CX上，通过改变调频控制器的输出频率，使回路处于串联谐振状态；调节变频控制器的输出电压，使试品上高压达到所需要的电压值。

3）谐振电抗器通过调节变频控制器的输出频率，使得回路中的电抗器电感L和试器电容C发生串联谐振。

既是感抗等于容抗，来减少励磁变压器的容量。

，谐振电压即为试品上所加电压。

4）高压标准电容器因为被试品所加电压高，采用外接标准电容器是为了保护仪器和人身安全。

5）补偿电容器回路的谐振频率取决于被试品电容CX和电抗器的电感L，谐振频率。

装置试验频率是采用接近工频的交流电压，通过补偿电容器来改变试验的总电容量，使谐振频率在45Hz-55Hz范围内，近似工频保证了试验结果的可靠性和真实性。

6）测量原理图2-1高压介损测量原理图系统由可调频、调幅的正弦波变频电源，经由励磁变压器、高压谐振电抗器于电容器谐振，产生高压电源，施加于标准电容器和被试设备上。

将两者低压侧的电流信号输入高压介损测试仪，采样低压侧信号，根据电桥原理，运用计算机的数据处理能力，实现高电压下电气设备介质损耗等参数的自动化、数字化测量，并显示输出被试品的电容量和介损测量值并绘制测量曲线。

装置的成套性图2-2 成套装置实物图2.3 额定电压下反接线做高压介损反接线做高压介损的必要性由于高压隔离技术的局限性，通常对接地试品在额定电压下的介损试验只能采用正接法，这样现场设备必须打开接地刀闸，给现场操作带来繁琐和不安全性。

反接线（对接地试品）测量原理及特点 以HV9003F为例，除了具有HV9003E的功能外，外加独立的高压端采样系统，并通过光纤将高压侧电流信号高精度传送到介损电桥，实现额定电压下的反接线测试功能，测量桥体仍然处于低电位。

图3-1 高压介损反接线图2.4 成套设备主要技术指标成套设备介绍要满足能够实现同时正接线二通道介质损耗测量和反接线二通道介质损耗测量，各单元之间通过标准接线实现整套装置的连接。

为了能在500kV变电站准确测量，装置具应有良好的抗干扰性能。

图4-1 成套设备实物图1）高压介损测试仪测量范围：介损测量范围：0-100.00%，分辨率：0.001%，额定输出电压：0-160V，额定输出电流：19A，输出波形：正弦波。

2）变频电源技术参数输出电压：0-160V，最大输出电流30A，额定输出功率：不小于5kW。

输出波形：正弦波，波形畸变<2%，输出频率：30-300Hz，频率调节细度0.1Hz，不稳定度<0.05%。

3)谐振电抗器（干式）共4台，串联使用。

额定容量：10 Kvar，额定电压：40kV，额定电流：0.25A，额定电感：600H，工作频率范围：30-300Hz。

额定条件下工作时间：15min。

4）励磁变压器额定容量：5 Kvar，额定输入电压：0-160V，额定输入电流：0-30A，额定输出电压：10000V，额定输出电流：0.5A。

5)补偿电容器额定电容：2000 pF，额定电压：160kV，工作频率范围：30-300Hz。

额定条件下工作时间：15min。

6）标准电容器以SYL160-100为例额定工作电压：160kV，电容器实测值误差不大于±0.5%，与标称值误差不大于±0.3%。

电容器内充FS6气体，在20℃时，压力为0.4+0.1Mpa。

测量原理测量仪(原理见图4-1)中由可变频、调幅的低压电源,励磁变压器,高压电抗器组成的内置高压试验电源SR与试品电容CX、标准电容CN串联谐振,信号采集部分将两者的低压侧信号输入高压介损测试仪,再根据电桥原理,运用计算机的数据处理能力,实现高电压下电气设备介质损耗等参数的自动化、数字化测量后传至显示控制部分,显示出被试品的电容量、介损测量值和测量曲线。

M 是计算机处理系统；R 是采样电阻；图4-2 高压介损串联补偿测量原理图其中测量系统的两套高速采样电路对标准侧和试品侧取样得到的正弦信号实时同步高速采样,得到两组几万个数据,通过计算分别得出标准侧、被试侧的电流信号幅值及有、无功分量,进而得出试品的介损及电容量。

这种测量方法在测试波形畸变时也不影响测量精度,所用SF6标准电容器容值稳定。

每次测量前仪器均自校以补偿元器件漂移引起的系统误差[4]。

测量系统构成系统以51系列单片机为核心协调各部分工作（见图4-3）。

从高压端隔离取样的电压和电流信号分别经滤波放大后，同时进入各自采样保持的A/D，选择的12位A/D转换器位数和器件满足了测量精度要求，系统的性价比高。

为了保证电压和电流信号同时采样，两片AD芯片共用一个采样控制信号。

图4-3 测量部分原理图2.5 高压介损作业指导书试验目的通过在额定电压下测量tanδ发现一系列绝缘缺陷，如绝缘整体受潮、老化、绝缘气隙放电等。

试验仪器1电源控制箱1套2高压试验变压器1台3高压标准电容器1台4高压介损电桥1台5保护球隙1套 6试验警示围栏4组7标示牌2个8安全带2个9低压验电笔1支10温湿度计1支11放电棒1支12现场原始记录本1本试验接线下图是高压介损实物接线图5-1 试验变升压方式高压介损测试系统(适用小容量试品)图5-2 谐振升压方式高压介损测试系统(适合大容量试品)试验步骤（1）标准化作业流程1) 开始2) 试验前准备3) 办理工作票4) 工前培训5) 宣读工作票并对人员进行分工及安全交底及安全交底6) 悬挂标识牌，装设遮拦，围栏7) 被试品外观检查8) 抄录名牌，外界环境（温度湿度）9) 设备引线拆除10) 试验接线11) 检查仪表开始状态12) 接试验电源13) 加压前得到试验负责人许可14) 看护人员守好进出口及要道15) 通知有关人员并与被试品保持足够的安全距离16) 试验人员站在绝缘垫上17) 设置升压和降压的各级电压值18) 试验人员升压并呼唱19) 高压通并启动开始按钮20) 异常情况21) 测试完成22) 高压断23) 打印数据24) 切断电源25) 放电并恢复设备试验前状态26) 试验数据处理27) 设备状态评定（合格、不合格）28) 试验结束29) 终结工作票30) 结束（2）标准化作业细分流程表试验前准备检验安全工器具良好检查仪器合格计算根据试验电压、电抗器参数选择电抗器个数根据出厂试验报告查出被试品电容量选定频率45~55Hz计算所需补偿的电容参数，选择补偿方案办理工作票工作负责人和值班人员到现场确认安全措施履行工作许可手续宣读工作票并对人员进行分工及安全交底确认工作班成员明白工作任务确认工作班成员对危险点都已知晓确认工作班成员精神状态良好接试验电源截取电压由两人进行使用相应电压等级合格的验电表计确认电压符合试验要求检查电源线及配电盘绝缘良好并装有漏电保护装置试验电源送电须得到工作负责人许可试验数据处理对数据计算（折算）与标准规范和历史数据等相关数据对比分析不合格辅助其它试验共同判断对发现的问题及时汇报至27步对数据计算（折算）与标准规范和历史数据等相关数据对比分析合格至27步试验接线先接接地线其它接线异常情况立即切断电源异常情况处理至17步放电并恢复设备试验前状态拆除试验电源线恢复设备试验前状态拆除自装的接地短路线对被试设备仔细检查和现场清理（3）高压介损作业整体流程图 图5-3 高压介损整体流程图试验标准DL/T962-2005 《高压介质损耗测试仪通用技术条件》DL/T849.6-2004 《电力设备专用测试仪器通用技术条件第6部分：高压谐振试验装置》安全操作注意事项（1）使用前必须将仪器的接地端子可靠接地。

（2）加压前所有人员必须远离高压才能开始测量。

（3）试验换接线时，先充分放电并带绝缘手套。

（4）试验前、先对被试品放电，防止残余电荷伤人。

（5）操作人站在绝缘垫上。

（6）对被试设备周围有运行设备，做好感应电压防范措施。

（7）截取电源要两人进行并验电，防止低压触电。

（8）加压前，认真检查试验接线，调压器零位，表计倍率、量程及仪表的开始状态均正确后。

（9）试验时认真监护，防止人员触及加压部位，试验人员必须取得试验负责人许可后方可加压并呼唱。

整个加压过程中应精力集中。

（10）拆除设备引线，拆前做好标记，接后应认真检查。

试验周期（1）交接时（2）110kV及以上：3年；35kV：6年（3）大修后（4）投运前（5）必要时2.6 高压介损补偿电容量计算设备选择（1）电抗器的选择根据试验电压来选择电抗器，每节电抗器40kV，来选出电抗器的个数进行串联。

（2）限流电阻阻值选择根据0.5-1Ω/V来选取限流电阻值。

（3）球隙保护电压值根据试验电压的1.1~1.15倍设置。

数值计算[3]（1）根据试验工频频率下的总电容量Cz可以求出补偿的电容量Cf回路中的电流为式中：Ucx-------励磁电压R----------高压回路有效电阻被试品上的电压为式中：ω------- 电源角频率Cx-------被试品电容量输出电压Uc与励磁电压Ucx之比为试验回路的品质因数Q图6-1 谐振耐压试验原理接线图由于回路中的R很小，故试验回路的品质因数很大，在大多数正常情况下，Q可达50左右，即输出电压时励磁电压的50倍，因此用这种方法能用电压较低的实验变压器得到较高的实验电压。