變壓器試驗技術簡介(一)

2018-10-23

 原文:王國剛  鮮椒微電氣


序言:變壓器試驗技術經過以往的歲月得到了很大的發展。其發展經曆了這樣的過程:從早先的僅僅判斷變壓器是否能通過耐壓試驗,到後來的對變壓器眾多參數的詳盡測試。新的成熟性試驗技術的應用,為廠內試驗的故障診斷提供了極大的方便。

1. 試驗分類與試驗標準

1.1 變壓器的試驗分類:

l 按場地劃分:

現場試驗、工廠試驗

l 按製造過程劃分:

半成品試驗、成品試驗

半成品試驗包括型式性半成品試驗與例行性半成品試驗。

例行性半成品試驗:每台半成品均要進行的試驗項目,如套管CT試驗、電壓比測量與聯接組標號檢定、繞組電阻測量等。

型式性半成品試驗:新產品研製過程中要進行的試驗項目,如鐵心疊裝完後,纏繞臨時繞組,進行鐵心損耗測量等。

成品試驗包括:例行試驗、型式試驗、特殊試驗。

例行試驗:每台產品出廠前都要進行的試驗項目。

型式試驗:新產品要進行的試驗項目;一般周期為5年;或者沒到5年,而原設計產品的製造場地、製造人員、產品原材料、生產設備……,發生了重大變化,也應進行型式試驗。

特殊試驗:標準規定的特殊項目,以及標準中沒有規定,用戶與製造廠協商達成一致的試驗項目。

1.2 試驗標準

變壓器試驗應按照一定的標準來進行,這些標準包括:

國際標準、國家標準、行業標準、工廠標準。

國際標準→國家標準→行業標準→工廠標準,程度上逐漸嚴格。

l 國際標準

國際標準公認的有:

IEC標準,如IEC60076-XX

IEEE標準,如IEEE Std C57.12.xx

l 國家標準

GB1094係列,如GB1094.xx

l 行業標準

常見的由DLDL/TJBJB/T打頭,均為行業標準。

l 工廠標準

有些試驗項目的具體數值,國際標準、國家標準、行業標準沒有規定或無法規定,需要製定工廠標準(或者稱企業標準)做補充規定。如絕緣電阻、介損等的具體數值需要在工廠標準中給予規定。

2. 我國的試驗技術水平與特高壓輸電線路概況

2.1 我國的變壓器試驗技術水平

我國的變壓器試驗技術處於國際一流水平,主要表現在以下三個方麵:

(1) 我國輸變電工程的快速發展,使試驗工程師在超高壓、特高壓產品的試驗方麵積累了較為豐富的經驗;

(2) 隨著特高壓交直流輸變電設備的製造,促進了國內相關試驗設備、測量儀器的突破性發展;

(3) 國內建造了許多無與倫比的特高壓試驗大廳。

2.2 特高壓交直流輸電線路

我國是世界上最先擁有±800kV直流輸電線路的國家;±1100kV直流輸電線路正在建設之中。

我國也是世界上最先擁有1000kV交流輸電線路的國家。

印度的交流765kV已經運行數年;雖具有1200kV交流輸電線路,僅為2km的試驗線路,已經帶電;但還沒進入商業運行階段。

印度的±400kV直流輸電線路已經運行數年;±800kV已有兩條線路投入運行,其它線路在建;印度將是緊隨我國之後,世界上第二個擁有±800kV輸電線路的國家。

3. 幾個最常用的IECGB變壓器試驗標準

1:幾個最常用的IECGB變壓器試驗標準

IEC

GB

名稱

GBIEC的關係

IEC  60076-1 2011

GB1094.1  2013

電力變壓器第1部分總則

修改采用

IEC  60076-2 2011

GB1094.2  2013

電力變壓器第2部分溫升

修改采用

IEC  60076-3 2000

GB1094.3  2003

電力變壓器第3部分絕緣水平、絕緣試驗和外絕緣空氣間隙

等效采用

IEC  60076-3 2013

------

------

------

idt—等同采用,identical

eqv—等效采用,equivalent

mod—修改采用,modified

neq—非等效采用,none equivalent

等同采用的主要意思是,修改原標準中的錯別字、筆誤,版麵保持一致;

等效采用的主要意思是,除了修改原標準中的錯別字、筆誤之外,版麵可能調整。

從等同→等效→修改→非等效,與原標準的差異逐漸加大。

4. 液浸式變壓器工廠試驗項目

Um>72.5kV變壓器試驗項目為例。

下表所列試驗項目及表達方式均參照最新版本,即GB 1094.12013版和IEC 60076-3 2013版。

2:變壓器工廠試驗項目

序號

試驗項目

類型

1

液浸式變壓器壓力密封試驗

例行

2

充氣式變壓器油箱壓力密封試驗

例行

3

變壓器油試驗

例行

4

電壓比測量和聯結組標號檢定

例行

5

繞組電阻測量

例行

6

絕緣電阻、吸收比、極化指數測量

例行

7

繞組絕緣介質損失因數tanδ、繞組對地和繞組間的電容測量

例行

8

低電壓空載電流測量

特殊

9

低電流短路阻抗測量

特殊

10

鐵心和夾件的絕緣試驗

例行

11

套管的介損、電容測量

例行

12

絕緣試驗前後90%100%110%電壓下空載損耗與空載電流測量

例行

13

雷電衝擊(LI,  LIC, LIN, LIMT)

見表3

雷電衝擊傳遞電壓測量

特殊

14

操作衝擊(SI)

見表3

操作衝擊傳遞電壓測量

特殊

15

外施耐壓(AV)

例行

16

線端交流耐壓(LTAC)

見表3

17

感應耐壓(IVW)

見表3

18

帶有局部放電測量的感應電壓試驗(IVPD)

見表3

19

短路阻抗與負載損耗測量

例行

20

溫升試驗

型式

21

負載電流試驗(不需溫升試驗的)

特殊

22

負載時聲級測量

型式

23

風扇和油泵電機吸取功率測量

型式

24

有載分接開關試驗

例行

25

絕緣試驗後空載電流與空載損耗測量

特殊

26

空載狀態下聲級測量

型式

27

長時間空載試驗

特殊

28

空載電流諧波測量

特殊

29

空載勵磁特性測量

特殊

30

電暈和無線電幹擾水平測量

特殊

31

油流靜電測量

特殊

32

開動油泵時局放測量

特殊

33

三相變壓器零序阻抗測量

例行

34

輔助絕緣試驗

例行

35

繞組頻響特性測量

特殊

36

變壓器油色譜分析

例行

37

短路承受能力試驗

特殊

38

短路承受能力試驗之後重複上述例行試驗

例行

以上所列38項試驗並不是每台變壓器所必須的,根據電壓等級不同,有所差異。400kV500kV765kV常見的試驗項目一般為2025項。

12兩項為非電氣試驗項目,為了方便目的,一般由裝配車間進行,由質量檢查部門控製試驗質量。

從第3項開始為電氣試驗項目,由試驗部門完成。

89兩項為特殊試驗,其目的是考慮到現場難以在額定電壓和額定電流下進行,為了提供比較的基礎,工廠在低電壓和低電流下進行這兩項特殊試驗。

14項的操作衝擊傳遞電壓測量為特殊項目,屬於特殊之中的特殊,一般很少要求此項試驗;因為,在操作衝擊電壓作用下,傳遞到非被試繞組中的電壓幾乎按電壓比分布。

21項的負載電流試驗,許多情況下用戶同時訂貨幾台相同型號的產品,首台進行溫升試驗,其餘各台進行負載電流試驗。多數情況下是1.1In 持續12小時。

37項短路承受能力試驗,是一項非常重大的試驗項目。製造廠一般不為此建立專門的試驗站,而由專門的短路承受能力試驗站完成此項特殊試驗。變壓器短路承受能力試驗站,國內的有沈陽變壓器研究院虎石台強電流試驗站、蘇州電氣科學研究院強電流試驗站、西安西高院強電流試驗站;國際上有荷蘭KEMA試驗站、意大利CESI試驗站。短路承受能力試驗之後,要複試所有的例行試驗,因此說這項試驗是非常重大的一個試驗項目。

5. 絕緣試驗新版標準簡介

變壓器絕緣試驗的主要標準為GB 1094.3IEC60076-3。本文的新版標準指IEC 60076-3 2013版,現版標準指GB 1094.32003(IEC 60076-3 2000版;GB 1094.3 2003等效采用IEC60076-3 2000,兩者之間的差異較小)

20174月初向國家標準製修訂部門權威人士做了谘詢,新版GB 1094.3正在報批之中。所以,在GB 1094.3新版標準正式實施之前,簡介IEC新版標準的要求時,為了不至於造成跟將來的GB新版標準不一致的說法,新版IEC60076-3 2013用英文表達。

3IEC 60076-3 2013對絕緣試驗的要求

Um  72.5 kV

72.5 kV < Um  170 kV

Um > 170 kV

Insulation

Uniform

Uniform

Non-uniform

Uniform and non-uniform

Full wave lightning impulse test for the line terminals (LI)

T

R

R

NA(included in LIC)

Chopped wave lightning impulse test for the line terminals (LIC)

S

S

S

R

Lightning impulse test for the neutral terminals (LIN)

S

S

S

S

lightning impulses applied to multiple line terminals simultaneously  (LIMT)

S

S

S

S

switching impulse (SI)

NA

S

S

R

applied voltage test (AV)

R

R

R

R

Line terminal AC withstand voltage test (LTAC)

NA

S

Rb

S

Induced voltage withstand test (IVW)

R

R

R

NA

Induced voltage test with PD measurement (IVPD)

Sa

Ra

Ra

R

R—Routine-------------例行試驗

T---Type-----------------型式試驗

S---Special--------------特殊試驗

NA---Not applicable---不適用

a The requirements of the IVW testcan be incorporated in the IVPD test so that only one test is required.

b The LTAC test for this categoryof transformers can be replaced by a switching impulse test by agreementbetween manufacturer and purchaser.

If specified by the purchaser a switching impulse testusing the method given in Clause 14 shall be performed on the line terminals.The test voltage is given in Table 2(該表指IEC 60076-3 2013中的表格而不是本文的表格).If this test is carried out, then the Line Terminal AC Withstand Test (LTAC)may be omitted by agreement.

IEC 60076-3 2013版同前版有較大的不同,主要體現在以下幾點:

(1) 試驗項目調整

(2) 新增試驗項目

(3) 說法上的改變

3右上角的黃顏色區域為試驗項目調整,其含義是對220kV及以上變壓器,之前LI為例行,LIC為型式;調整之後LI+LIC為例行,比之前有所嚴格。

第二個黃顏色區域LIMT為新增項目。

第三個黃顏色區域屬於說法上的改變;LTAC對應之前的ACSDIVPD對應之前的ACLDIVW不屬於新增項目,但在之前試驗項目中找不到與之對應的確切項目。

LTACIVWIVPD均為感應性試驗,為了清楚表明各試驗的含義,列出表4

4LTACIVWIVPD試驗方法

試驗種類

Line terminal AC withstand voltage test (LTAC)

Induced voltage withstand test (IVW)

Induced voltage test with PD measurement  (IVPD)

試驗方式(頻率)

感應(200Hz)

感應(200Hz)

感應(200Hz)

考核方式

線端對地,而不管相間或匝間。

線端對地、相間、匝間同時考核。

線端對地、相間、匝間同時考核。

中性點

中性點可以支撐

接地

接地

被試品相數

逐項進行

三相同時

三相同時

加壓時間(200Hz)

30s

30s

30s+60min(2.5min+60min)

30s+5min(Um ≤ 72,5 kV)

加壓順序