變壓器試驗技術簡介(二)

2018-10-26

原文:王國剛  鮮椒微電氣

6. 各試驗項目的主要注意要點

(1) 電壓比測量與聯接組標號檢定

1為聯結組標號檢定最基本的測量方法。工廠試驗時除了采用電橋法進行電壓比測量和聯接組標號檢定之外,如果用戶所在地區不具有新式電橋,則工廠試驗時,應按右圖所示采用最基本的方法對聯結組標號進行檢定,以便為現場試驗提供比較的基礎。

1:聯結組標號檢定

電壓比和聯結組是變壓器最基本的性能參數。

變壓器並聯運行的三個主要條件為:電壓比相同,聯結組標號相同,短路阻抗相同。第四個條件是容量比為0.52.0;實際應用時,建議采用相同容量變壓器並聯運行。

(2) 繞組電阻測量

測量兩個量:以Ω(或mΩ)為單位的電阻值,以℃為單位的溫度值,兩者缺一不可。

當低壓繞組的阻值很小,如小於1mΩ時,測量低壓繞組電阻時,為了使鐵心快速飽和以縮短測量時間,可以串入HV繞組。鐵心中的磁通與NI(繞組匝數與通過的電流的乘積)成正比,HV繞組的匝數比LV的大很多,效果很明顯,可以使測量時間由40min縮短至10min

測量電流It的選取:

測量電流為直流電流。

1.2**I0It15%In

I0為用A表示的空載電流;In為繞組的額定電流。

It ≥1.2**I0的目的是使鐵心能夠達到飽和;It15%In的目的是為了防止電流過大加熱繞組,產生溫度變化,造成測量誤差。

例如三繞組變壓器容量為500/500/167MVA,HV/LV額定電流分別為721.69A/2921.74AHV/LV聯結組為YNd11,空載電流為I0=0.24%。

計算得:

HV繞組測量電流需要0.29AIt108A

LV繞組測量電流需要2.59AIt380A

在滿足上述要求的前提下,測量電流盡可能大。

(3) 絕緣電阻測量

l 絕緣電阻是時間的函數;若不指明時間,則隱含指1min時的絕緣電阻。

l 絕緣電阻也是溫度的函數。

l 標準中給出了不同溫度時絕緣電阻的換算公式R2=R1*1.5^((t1-t2)/10);該公式的定性趨勢正確,定量數值尚待研究。

l 工廠試驗時,應重點關注絕緣電阻本身的數值,而不要過多糾結輔助判據吸收比和極化指數的數值大小。吸收比為R60/R15,即60s的絕緣電阻與15s的比值;極化指數為R10/R1,即10min的絕緣電阻與1min的比值。

很多年前——大約八十年代以前,煤油氣相幹燥設備尚未投入使用,使用熱風循環幹燥器身。那時器身的幹燥程度遠沒有目前的徹底,因此引入吸收比、極化指數作為絕緣電阻值的輔助判據。

目前,器身的幹燥已經很徹底,吸收、極化現象已經非常微弱,繼續使用這個微弱的輔助判據已經不符時宜。

(4) 介損的測量

l 介損也是溫度的函數。

l 標準中給出的換算公式tanδ2=tanδ1*1.3^((t2-t1)/10);該公式的定性趨勢正確,定量數值也尚待研究。

(5) 空載電流與空載損耗測量

l 供電電源保持良好的正弦波形。

l 空載電流較小並用百分數表示,有效數字位數至少為兩位。

l 注意檢查是否存在剩磁。

(6) 短路阻抗與負載損耗測量

l 注意試驗回路補償。

l 各繞組對之間的負載損耗,最後換算成三繞組聯合運行負損耗。

l 多測量4個分接位置的短路阻抗,為後來的分接開關切換試驗做好準備。假如調壓範圍為±8*1.25%,則額定分接為9 繼續測量781011位置的短路阻抗。

l 變壓器各繞組的容量關係為向量和。

(7) 溫升試驗

l 低壓側短路工具應選取具有電動快速打開功能;熱態電阻測量時間要求,第一個測量點的時間不宜超過 Sn <100MVA: 2min

100MVA≤Sn500MVA: 3min

Sn > 500MVA: 4min

l 變壓器裝配完後至試驗之前的幾個最後步驟:

真空注油——熱油循環——靜放——電氣試驗

可以嚐試按下述步驟進行溫升試驗,即把溫升試驗插入至真空注油與熱油循環之間,即:

真空注油——溫升試驗——熱油循環——靜放——電氣試驗

按第二個步驟進行溫升試驗時,尚無空負載損耗測量結果,此時可借用設計值;等到其後的空負載試驗完成後,再對溫升結果做進一步計算。

(8) 雷電衝擊試驗

雷電衝擊試驗包括三個回路:主回路、測量回路、截波回路。

主回路:衝擊電壓發生器所在的回路。

測量回路:分壓器所在的回路。

截波回路:截波裝置所在回路。

l 各回路按要求嚴格接線。

l 所有接線應牢固。

l 若大廳地麵絕緣良好,則地線可以放置於地麵;否則若大廳地麵為鋼板,表麵環氧樹脂層較薄,則建議地線絕緣。

(9) 雷電衝擊電位分布測量

l 在器身狀態下測量。

l 被試品的連接方式與高電壓下試驗的雷電衝擊試驗完全相同。

l 做好記錄,保證試驗完後的探針數量與試驗前嚴格相等。

l 重新包紮插針部位。

(10) 操作衝擊試驗

HV入波和LV入波均為標準允許的方法,可以選用試驗效率高的方法進行試驗。

(11) LTAC試驗

l 隻要使線端對地達到規定的試驗電壓即可,所以對三相變壓器應逐相試驗。

l 注意回路補償,使發電機回路始終保持為感性電流,防止容性電流造成發電機自激的情況發生。

(12) IVWIVPD試驗

l LTAC試驗類似,均為感應性試驗,所以注意回路補償。

l IVPD需要局放測量,所以,回路連接應規範,試驗場地的空間淨距保持足夠,避免周圍待試品對局放測量產生幹擾影響。

(13) 局放超聲定位

l 局放超聲定位對變壓器故障位置的查找極其有用。

l 局放超聲定位原理:

超聲信號在變壓器內部,包括變壓器油、絕緣紙板等介質中的傳播速度近似認為v=1.4m/ms,電信號的傳播速度近似認為300000m/ms,遠遠大於超聲信號的傳播速度;相對於超聲信號來說,可以認為電信號無時延傳播;以電信號為參考,可以求出超聲信號相對於電信號的時延Δt Δt*v即是局放源至超聲傳感器所在位置的距離。

從理論上說,在油箱的不共線三點布置三個超聲傳感器,即可一次確定局放源的位置。

雖然原理不甚複雜,但是,超聲信號的捕捉不是容易的事情。既需要一定的理論知識,同時也需要一定的實踐經驗。

(14) 風扇和油泵電機吸取功率測量

本項試驗最好在溫升試驗結束或者負載電流試驗結束時,也可在過程中測量;否則在其它狀態下可能與實際情況不符,結果也可能偏高。

溫升試驗或負載電流試驗時,油的粘度與運行狀態下較為接近。低溫下測量時,油的粘度較大,測量結果可能偏高。

(15) 有載分接開關切換試驗

假如分接調壓範圍為±8*1.25%,那麽額定為9分接,其兩側兩個位置分別為871011

7→891011109 87算一次變換,也可以說是一圈變換。

這樣的變換要做10次或10圈。

在短路阻抗試驗時已經測得各位置的短路阻抗,事先計算好補償電容值,以確保5個位置均合適。

(16) 電暈和無線電幹擾水平測量

l 電暈和無線電幹擾水平測量屬於局放試驗。

l 局放試驗有視在電荷法(又叫脈衝電流法)和無線電幹擾法,前者局放測量單位為pC,後者單位為µV;兩者之間沒有換算關係。

l 無線電幹擾法是IEEE規定的局放測量方法;據介紹,IEEE即將廢止該測量方法,而優先采用視在電荷法。

(17) 油流靜電測量

變壓器不勵磁開動所有油泵,包括備用油泵,運行4小時;期間監測各端局放量,並測量中性點、鐵心、夾件對地靜電電流。

(18) 開動油泵時局放測量

繼油流靜電測量之後,繼續開動所有油泵,在不停油泵情況下進行局放測量,試驗方法類似IVPD;施加電壓為1.5Um/1.58Ur/Um為被試品最高電壓,Ur為被試品額定電壓;持續時間30min或60min

(19) 三相變壓器零序阻抗測量

零序阻抗測量僅對三相變壓器而言;單相變壓器無需測量,其零序阻抗等於正序阻抗,即通常所說的短路阻抗。

變壓器的負序阻抗也無需測量。電力係統中電氣設備,除旋轉電機外,其負序阻抗均等於正序阻抗。

對於三繞組變壓器,最好在幾種組合方式下進行零序阻抗測量,電力係統短路電流計算時可能需要這些參數。

(20) 繞組頻響特性測量

l 這項技術對理論性和實踐性要求都比較強,缺一不可。

l 繞組頻響特性需要與其它測量結果結合起來綜合判斷,僅靠繞組頻響特性本身,難以做出確切推斷。

l 建議頻響特性曲線用綠顏色表色正常狀態,紅顏色表示異常狀態,以符合常規習慣。

(21) 變壓器油色譜分析

變壓器油色譜分析是變壓器電氣試驗不可或缺的一個重要手段。

變壓器油色譜分析的特征氣體常用的有CH4(甲烷)C2H6(乙烷) C2H4(乙烯) C2H2(乙炔) H2(氫氣)CO(一氧化碳) CO2(二氧化碳)

溫度不高時變壓器油即能分解出CH4,隨著溫度的升高,油中產生氣體的順序如下:

CH4 C2H6  C2H4(500)  C2H2 (800 1000)

不同故障類型,主要特征氣體含量不同,據此可以對故障情況作出推斷。表5為油中故障類型與主要特征氣體之間的關係。

5:油中故障類型與主要特征氣體

異常情況的類型

特征氣體

油紙絕緣中局部放電

H2CH4CO

油中火花(或電弧)

C2H2H2

油和紙中電弧

C2H2H2COCO2

油過熱

CH4C2H4

油和紙過熱

CH4C2H4COCO2

三比值法:C2H2/C2H4、CH4/H2C2H2/C2H6,通過過去試驗過程中的大量使用,個人的看法是:

該方法可以作為參考,對工廠試驗時故障類型的判斷不是十分有效;也許對運行中的變壓器故障類型的判斷或許有很好的指導作用。

運行中的變壓器油:

對於各種氣體含量,既要注意各含量的絕對值,又要注意氣體的增長速率,綜合判斷。

關於變壓器油的主要參考標準有:

GB/T 7252-2001   變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則

DL/T 722-2000  變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則

IEC 60599-2007 對運行中的充油電氣設備內的可溶氣體和遊離氣體分析的解釋導則

IEEE C57.104-2008 油浸式變壓器油中所產氣體解釋導則

 7. Excel在試驗工作中的應用

EXCEL是試驗工作非常、特別、極其有用的工具,不僅應掌握而且應熟練掌握。

如繞組電阻測量,利用Excel 表格可以測量結果一目了然。

Tap No.

Measured Resistance(Ω)

1U-2U

1V-2V

1W-2W

1

0.12249

0.12242

0.12225

2

0.11898

0.11892

0.11876

3

0.11545

0.11541

0.11525

4

0.11204

0.11198

0.11185

5

0.10853

0.10849

0.10834

6

0.10509

0.10505

0.10493

 7

0.10164

0.10161

0.10145

8

0.09816

0.09814

0.09801

9

0.09440

0.09437

0.09420

10

0.09810

0.09806

0.09796

11

0.10161

0.10157

0.10145

12

0.10505

0.10502

0.10491

13

0.10858

0.10854

0.10842

14

0.11202

0.11197

0.11187

15

0.11554

0.11549

0.11539

16

0.11897

0.11893

0.11884

17

0.12242

0.12236

0.12236