变压器操作冲击试验

浅谈变压器操作冲击试验

[摘要]电力变压器在电力系统运行中会遭到各种过电过作用，其中就包括操作过电压的作用。当输电线路在高电压下开关切换时就可能产生过电压。

[关键词]变压器、操作冲击、波形、试验

中图分类号：tf104 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）11-0258-02

一、概述

电力系统电压越高而且输电线路越长，则操作冲击波的电压幅值越大。操作冲击试验就是为了考核变压器耐受操作电压的绝缘性能，目的是用来检验变压器线端对地及三相变压器线端之间操作冲击耐受能力。110kv电压等级的产品，不要求做操作波，220kv电压等级的产品，操作波与短时感应选其一，500kv电压等级以上产品，操作波为例行试验。

二、变压器和电抗器的操作冲击波形

1—电压波形；

2—电流波形；

t—冲击波30 峰值瞬间与90%峰值瞬间之间的时间；

t1—视在波前时间；

tz—第1个过零点的时间；

td—大于90%规定峰值的时间。

三、操作冲击试验电路

操作冲击试验中同样使用雷电冲击发生器，它分为两个主要电路：主电路（冲击发生器，调波元件，试品）和电压电流测量电路（分压器，分流器，脉冲测量设备）。其中分压器必须采用电容分压器，原因是电阻分压器降低冲击发生器效率，同时本身容易发热等因素。

操作冲击试验中同样使用雷电冲击发生器，与雷电冲击不同的是操作冲击试验波前电阻，波尾电阻的阻值比较大，一般在几百欧姆以上。

1--电压测量电路；

2--电流测量电路；

3--负载电阻；

c—电容分压器

单相变压器与三相变压器是同样原理，自是不存在相间电压考核，单相自耦变压器中压开路，尽量使中压感应电压接近额定操作电压水平。试验顺序与三相变压器相同。

电抗器的操作冲击波是余弦衰减波。由于通过绕组的磁路不是完整的铁磁回路因此在波尾处不出现饱和现象。在操作冲击试验时不用施加反极性电压，可以连续施加三次全电压，为了避免相对地或相间闪落的危险，反极性幅值不得超过电压的50%.操作冲击试验应包括一个幅值为规定试验电压值的50%-75%的降低电压的操作波和连续三次100%试验电压值下的电压波。

换流变压器外施操作冲击，将阀侧起末端短接施加电压，主要考

核端对地绝缘，所以采用标准操作冲击波形，操作冲击试验试验顺序一次幅值为规定试验电压值的50%-75%的降低电压的操作波和连续的三次100%试验电压值下的电压波（见图3、4）。

四、操作冲击的电压波形参数

标准操作冲击是波前时间tp=250μs±20%，半峰值时间t2=2500μs±60%的冲击电压，操作冲击电压波的峰值与规定的绝缘水平值偏差应不超过±3%。在gb1094.4《电力变压器和电抗器雷电冲击试验与操作冲击试验导则》标准规定了变压器及电抗器操作冲击试验的波形，变压器操作波的视在波前时间t1大于100μs，超过90%峰值的时间td至少为200μs，从视在原点到第一个过零点的时间tz至少为500μs，最好大于1000μs。电抗器操作波的视在视在波前时间t1大于100μs，超过90%峰值的时间td至少为200μs，从视在原点到第一个过零点的时间tz至少为1000μs。换流变压器的操作冲击分为网侧操作冲击试验和阀侧的外施操作冲击试验，网侧操作冲击波开要求与普通变压器相同，而阀侧则是不饱和操作冲击波形，要求波前时间tp=250μs±20%，半峰值时间t2=2500μs±60%。

操作波三个主要时间参数t1，td，tz由以下因素控制，影响波前时间t1主要参数：波头电阻，复合电容和波前时间成正比。影响超过90%峰值时间主要参数：波头电阻，波尾电阻，复合电容，主电容，剩磁，与td成正比，影响过零时间主要参数：波头电阻，波尾电阻，复合电容，主电容，与t0成反比，剩磁与t0成正比。

操作冲击试验还有其固有特性，试品的等效电感是个变量，会在铁心达到饱和时聚降，使波尾时间变化，电压迅速下降到零点，铁心达到饱和的时间与磁密，尺寸，剩磁程度和施加电压高低有关，为了获得tz时间至少大于500μs，且大至相同的波形，往往在试验开始前对磁路进行反极性励磁，这样，当施加全电压操作冲击试验时，铁心就不会迅速饱和，得到合适的tz时间。电抗器操作冲击时其本身电容量较小，另外引进复合电容补偿。td持续时间过长对产品危害较大，尽量调节波尾电阻使td大于200μs，而不要持续过长。

五、过电压的产生及控制

由于操作波冲击的峰值时间和总的持续时间较长，操作冲击波在变压器绕组内的电压分布比较均匀。操作波冲击电压常常近似地以匝数比的关系，在绕组之间传递。变压器高压绕组线路端上的操作波冲击试验也可能会在低压绕组端产生过电压或欠电压。由于相间耦合电容，绕组本身的电容和电感的存在，可能在被试端和非试相端子电压上产生附加振荡波，并叠加在基本电磁感应传递操作波上，若不采取适当措施，非试相端子电压要高于0.5u，相间电压将高于1.5u，可能对相间绝缘产生危害，例如相间绝缘放电。对于自耦变压器的被试相非试端子，也可能产生振荡，使电压超过该端子的额定耐受电压。为了得到适当的电压衰减，通常在非试相端子上和被试相非试端子上接入高阻值的负载，其阻值在8kω--20kω，或增加波前时间也将降低过电压的产生，这样将端子及相间电压限

制在额定值内。

六、操作冲击试验故障判断

操作冲击试验故障判断也是比较高低压下电压电流波形，由于高低压下铁芯饱和不同，不能得到完全相同的波形，但在铁芯饱和前电压波形应保持一致。若产品有故障，电压波可能出现截断，电流波出现高频震荡，同时产品内部发出放电声。