变压器冲击耐压试验应用现状

变压器冲击耐压试验应用现状

作者：梁基重

来源：《中小企业管理与科技·上旬刊》2013年第01期

摘要：特高压变压器的现场耐压试验是保证其安全运行的重要环节。工频耐压试验目前已经是现场试验的常规试验项目，但冲击耐压试验目前在现场实行的还不够令人满意，本文提出采用振荡型冲击电压进行设备现场试验，振荡型冲击电压具有产生效率高、易于现场开展的优点；研究特高压变压器现场冲击耐压用振荡型冲击电压的产生与试验方法。

关键词：变压器冲击电压耐压试验应用

1 变压器的冲击耐压试验目的和意义

无论是供电可靠性，还是设备状态评价，都需要设备能够快捷、高效、安全、准确、可靠的开展试验工作。耐压试验是保证这些输变电设备安全运行的重要试验项目，特别是对于特高电压等级的输变电设备，冲击耐压试验是非常重要的例行试验。

研究目的在于根据IEC60060-3标准，在此基础上提出一种适合于特高压变压器现场冲击耐压试验用的试验方法和故障诊断方法，该方法包括适合于特高压变压器的振荡型操作冲击电压发生装置的研制、相关的在变压器为试品条件下的试验方法和采用此方法时的故障诊断方法和技术。其意义在于为目前特高压变压器现场操作冲击耐压试验提供一种具有现场可行性的、便于现场开展的试验方法和故障诊断方法，保证超高压变压器的安全运行，为电网特别是特高压电网的安全运行奠定试验基础。

2 国内外变压器的冲击电压试验研究

早在上世纪七八十年代，针对变压器操作冲击试验已经展开了研究，但当时主要采用的仍然是双指数全波的波形，特别是针对现场试验，其产生方法可采用试验变压器产生，这大大的减小了对试验装置体积的限制。

随着我国特高压电网的建设，目前特高压电力变压器的绝缘水平已经是由其操作冲击电压水平所决定，因此针对特高压变压器的操作冲击电压试验越来越受到重视，但如果继续采用之前规程和标准规定的双指数全波的波形，其产生设备难以满足特高压变压器试验的需要，致使该项试验还是难以在现场展开。

随着IEC60060-3标准的颁布，采用振荡型冲击电压则可使产生效率相比双指数全波冲击电压要高近2倍，则如果在现场采用振荡型冲击电压，则对试验设备的要求会进一步降低，使该项试验内容在现场可更好的实施。

在IEC60060-3的基础上，西安交通大学的李彦明教授课题组于2006年紧跟IEC标准在国内外首先提出了现场振荡型冲击耐压试验中进行局部放电的检测，并受到了国内外同行的关注。

图1是采用该方法在被试变压器高压侧得到的符合IEC60060-3标准要求的、振荡频率为2.5kHz的振荡型操作冲击电压波形。

可以看出，目前针对基于IEC60060-3标准的振荡型冲击电压的产生方法、试验方法和故障诊断方面，还未进行深入的研究，这主要是由于该标准颁布时间不长，国内采用的时间更短，研究还未开展。

3 本文中试验的理论和实践依据

3.1 本文中试验的研究理论依据

IEC60060-3标准是该本文中试验的能够实施的理论基础，标准明确指出了采用振荡型冲击电压进行现场试验的优点和可行性，这也是本文中试验进行研究的理论和标准基础。

利用试验变压器产生操作冲击电压，已经是目前公认的一种操作冲击电压产生方法，其有效性已经写入了相关规程和标准，本文中试验在此基础上研究的是如何产生符合IEC60060-3标准的波形，更多的工作属于调波方面的，因此理论上不存在任何问题和障碍。

利用变压器的特点进行操作波感应耐压试验，也是在前人工作的基础上进行，其理论依据毋庸置疑，均是已经得到了试验研究人员的认可，且被认为是一项有效和高效的试验方法。

3.2 本文中试验研究内容的实践依据

①采用振荡型操作冲击电压进行大型电力设备的现场冲击耐受试验，并同时进行故障诊断，可以实现对特高压变压器的检验和诊断，同时由于装备体积重量的下降，可大幅度的减轻试验前的准备和试验后的恢复工作，还可防止因大量使用人力和起重设备造成的安全隐患。

②与交流耐压试验相比，冲击耐压试验具有作用电压幅值高、持续时间短的特点。冲击电压由于其一过性的特点，在激发、暴露缺陷的同时并不会扩大缺陷，因此在现场进行冲击耐压试验是电气设备耐压试验的最佳选择。振荡性冲击波形具有产生效率高，适合现场使用又便于和实验室结果相比对的优点。因此，IEC60060-3的颁布为现场冲击耐压试验的实施奠定了基础。

③在进行冲击电压试验的同时进行诸如示伤波形的测量、传递函数的求取和局部放电的检测，可在进行耐压试验的同时进行诊断性试验，更加合理深入地对试验结果进行分析，对设备的故障情况进行判断。

4 本文中试验的研究内容和实施方案

4.1 本文中试验的研究内容

4.1.1 振荡型操作冲击电压产生方法研究

振荡型冲击电压的现场产生技术，即依据IEC60060-3所规定的振荡型操作冲击在变压器为试品条件下的现场产生技术，主要研究内容如下：

①变压器负载特性表现为电容电感混合特性，用MARX冲击电压发生器原理由电容器充电后放电产生时的特殊问题研究，对这些问题进行仿真及试验研究。②利用在被试变压器低电压侧施加低电压冲击经高压侧放大产生振荡型操作冲击的方法，对其产生方法进行仿真及试验研究。

③利用试验变压器，通过在试验变压器低压侧输入低幅值振荡型操作冲击电压，在试验变压器高压侧产生高幅值电压的方法，对此方法进行仿真和试验研究。

④其它更适用于现场的振荡型操作冲击的产生方法及相关技术的研究。

⑤冲击系统的控制问题，即对产生的符合要求的振荡冲击波发生器进行控制过程中的相关问题研究。

4.1.2 以变压器为试品下的试验方法研究

变压器本身结构复杂，对其进行冲击耐压试验相比工频耐压试验要复杂的多，因此需要对采用振荡型操作冲击电压进行耐压试验的一系列相关问题进行研究，特别是在不同的产生方式下如何进行冲击耐压试验进行研究。

①对三相双绕组电力变压器、三相三绕组电力变压器试验时被试绕组、非被试绕组以及其它绕组的连接方法以及相应的各绝缘部件承受电压情况进行分析，采用仿真和试验研究相结合的方法进行。

②对不同接线方式下试验暴露缺陷的能力进行分析，与实际运行情况下对应的绝缘承受的电应力的对比并进行分析研究。

③对变压器中性点进行振荡冲击耐压试验时的试验方法、试验过程进行研究。

4.1.3 振荡型冲击电压试验中的故障诊断方法研究