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1、第一篇第一篇稳态高电压试验设备稳态高电压试验设备第一章第一章 交流高电压试验设备交流高电压试验设备主要内容主要内容1.概述概述2.单级试验变压器的结构形式及主要参数单级试验变压器的结构形式及主要参数3.串级高压试验变压器串级高压试验变压器4.高电压试验变压器的调压装置高电压试验变压器的调压装置5.试验变压器输出电压的升高及波形畸变试验变压器输出电压的升高及波形畸变6.交流高压串联谐振试验设备交流高压串联谐振试验设备1 1 概述概述1 概述概述1.1.高压试验变压器的目的高压试验变压器的目的2.2.高压试验变压器的作用高压试验变压器的作用3.3.高压试验变压器的特点高压试验变压器的特点4.4.试
2、验变压器与电力变压器的差异试验变压器与电力变压器的差异5.5.试验变压器的工作接线试验变压器的工作接线6.6.保护电阻保护电阻R R的作用及选取原则的作用及选取原则 用于产生工频高电压，使之作用于被试用于产生工频高电压，使之作用于被试电气设备的绝缘上，以考验其在长时的工作电气设备的绝缘上，以考验其在长时的工作电压及瞬时的内过电压下的绝缘能力。电压及瞬时的内过电压下的绝缘能力。1.1 高压试验变压器的目的高压试验变压器的目的 交流高电压试验设备主要指高电压试验交流高电压试验设备主要指高电压试验变压器变压器Testing Transformer。l产生工频试验电压产生工频试验电压 检验电气设备在检
3、验电气设备在长时的工作电压及瞬时的内过电压下的绝缘长时的工作电压及瞬时的内过电压下的绝缘能力。研究气体绝缘间隙、电晕损耗、静电感应、长串绝缘能力。研究气体绝缘间隙、电晕损耗、静电感应、长串绝缘子的闪络电压等。子的闪络电压等。l作为直流高压和冲击高压设备的电源变压器作为直流高压和冲击高压设备的电源变压器l产生操作试验电压产生操作试验电压1.2 1.2 高压试验变压器的作用高压试验变压器的作用1.3 1.3 高压试验变压器的特点高压试验变压器的特点1.1.电压高、变比大；电压高、变比大；2.2.采用较厚绝缘和间隙距离。漏磁通和短路阻抗大；采用较厚绝缘和间隙距离。漏磁通和短路阻抗大；3.3.在大电容
4、负载条件下有容升效应；在大电容负载条件下有容升效应；4.4.体积和容量超过按额定电压的三次方增加；体积和容量超过按额定电压的三次方增加；5.5.一般是单相的。一般是单相的。1.负荷类型：负荷类型：试验变压器多工作在容性负荷下，而电力变压器试验变压器多工作在容性负荷下，而电力变压器一般工作在感性负载下。一般工作在感性负载下。2.容量大小：容量大小：试验变压器电压高、容量小、漏抗大，串级式试试验变压器电压高、容量小、漏抗大，串级式试验变压器漏抗更大，而电力变压器容量大、漏抗小。验变压器漏抗更大，而电力变压器容量大、漏抗小。3.运行状况：运行状况：试验变压器工作时，经常要放电；电力变压器正试验变压器
5、工作时，经常要放电；电力变压器正常运行时，发生事故短路的时机不多。常运行时，发生事故短路的时机不多。1.4 1.4 试验变压器与电力变压器的差异试验变压器与电力变压器的差异4.运行条件：运行条件：电力变压器运行中可能受到大气过电压和操作过电力变压器运行中可能受到大气过电压和操作过电压的侵袭，而试验变压器只是在试品放电时，绕组电压的侵袭，而试验变压器只是在试品放电时，绕组上可能产生梯度过电压。上可能产生梯度过电压。5.运行时间：运行时间：试验变压器持续工作时间短，额定电压下满载运试验变压器持续工作时间短，额定电压下满载运行时间更短电气设备的耐压试验常为行时间更短电气设备的耐压试验常为1 1分钟工
6、频耐压分钟工频耐压。而电力变压器可以持续满载运行。而电力变压器可以持续满载运行。6.散热装置：散热装置：试验变压器工作温升低，无复杂的环冷系统。而试验变压器工作温升低，无复杂的环冷系统。而电力变压器温升高，均带有风冷甚至强迫油循环冷。电力变压器温升高，均带有风冷甚至强迫油循环冷。1.4 1.4 试验变压器与电力变压器的差异试验变压器与电力变压器的差异试验变压器与电力变压器的试验电压比较试验变压器与电力变压器的试验电压比较 试验变压器的绝缘裕度小，试验变压器的绝缘裕度小，设计温升较低，在额定功率下设计温升较低，在额定功率下只能作短时运行。只能作短时运行。电压等级电压等级试验电压试验电压50kV-
7、250kV50kV-250kV高于额定电压高于额定电压25kV25kV；300kV300kV比额定电压高比额定电压高10%10%；额定电额定电压压(kV)(kV)最高工最高工作电压作电压(kV)(kV)交流试交流试验电压验电压值值(kV)(kV)操作波操作波试验电试验电压值压值(kV)(kV)101011.511.535356060353540.540.58585170170666672.572.5140140270270110110126.0126.0200200375375220220252.0252.0360360750750330330363.0363.0510510950950500
8、500550.0550.068068011751175试验变压器耐压试验电压试验变压器耐压试验电压电力变压器耐压试验电压电力变压器耐压试验电压1.5 1.5 试验变压器的工作接线试验变压器的工作接线T T1 1-调压器；调压器；T T2 2-试验变压器；试验变压器；R-R-保护电阻；保护电阻；C C0 0-试品试品(a)(a)试验变压器试验接线试验变压器试验接线 (b)(b)试验接线等效电路试验接线等效电路T T1 1-调压器；调压器；T T2 2-试验变压器；试验变压器；R R1 1-变压器保护电阻；变压器保护电阻；G-G-测量铜球；测量铜球；R R2 2-测量铜球保护电阻测量铜球保护电阻1
9、.5 1.5 试验变压器的工作接线试验变压器的工作接线本接线具有测量铜球及保护电阻，现在已不常用。本接线具有测量铜球及保护电阻，现在已不常用。具有测量铜球及保护电阻的试验变压器接线图具有测量铜球及保护电阻的试验变压器接线图1.6 1.6 保护电阻保护电阻R R的作用及选取原则的作用及选取原则保护电阻保护电阻R R的作用的作用1.1.防止试品放电时所产生的电压截波对试验变压器防止试品放电时所产生的电压截波对试验变压器绕组绝缘的损伤；绕组绝缘的损伤；2.2.限制试品放电的过电流；限制试品放电的过电流；3.3.阻尼阻尼C CT T变压器入口电容和变压器入口电容和C C0 0间的振荡；间的振荡；4.4
10、.抑制试品闪络时的恢复过电压。抑制试品闪络时的恢复过电压。保护电阻保护电阻R R的选取原则的选取原则 阻抗按阻抗按0.1/V0.1/V取，不超过取，不超过100k100k由金属电阻由金属电阻丝或水电阻构成。长度按丝或水电阻构成。长度按150150200kV(r.m.s)/m200kV(r.m.s)/m选取。选取。2 单级高电压试验变压器的结构型式及主要参数单级高电压试验变压器的结构型式及主要参数1.高压试验变压器的结构型式高压试验变压器的结构型式全绝缘和半绝缘试验变压器全绝缘和半绝缘试验变压器绝缘壳式试验变压器绝缘壳式试验变压器2.试验变压器的主要参数试验变压器的主要参数试验变压器的额定电压和
11、额定容量试验变压器的额定电压和额定容量常见试品电容量常见试品电容量试验变压器容量的计算方法试验变压器容量的计算方法试验变压器的补偿试验方法试验变压器的补偿试验方法各种试验对试变容量、电流的要求各种试验对试变容量、电流的要求高压试验变压器大多采用高压试验变压器大多采用油浸式油浸式变压器变压器 2.1 2.1 高压试验变压器的结构型式高压试验变压器的结构型式（a a）全绝缘试验变压器）全绝缘试验变压器 （b b）半绝缘试验变压器半绝缘试验变压器 (a)(a)全绝缘单套管试验变压器特点：全绝缘单套管试验变压器特点：输出高压对壳绝缘，承受全部高压，试验变压器高压输出高压对壳绝缘，承受全部高压，试验变压
12、器高压绕组对壳为全部绝缘。需一支套管承受；绕组对壳为全部绝缘。需一支套管承受；单套管和双套管试验变压器(b)(b)半绝缘双套管试验变压器特点：半绝缘双套管试验变压器特点：具有两只输出高压套管，高压绕组对壳绝缘为全输出具有两只输出高压套管，高压绕组对壳绝缘为全输出高压的一半。外壳对地绝缘。高压的一半。外壳对地绝缘。金属壳式试变特点：具有套管、重量重、额定容量大。金属壳式试变特点：具有套管、重量重、额定容量大。(a)(a)试验相对地绝缘试验相对地绝缘 b b试验相间绝缘试验相间绝缘 单套管和双套管试验变压器的试验接线1.铁心铁心2.原边、激磁绕组原边、激磁绕组3.副边绕组副边绕组4.均压层均压层5
13、.接地箱体接地箱体6.高压套管高压套管7.绝缘壳绝缘壳8.高压电极高压电极绝缘壳式试验变压器绝缘壳式试验变压器试变以绝缘壳作为容器和外绝缘、无套管铁心须绝缘支撑。试变以绝缘壳作为容器和外绝缘、无套管铁心须绝缘支撑。绝缘壳式试变特点：绝缘壳式试变特点：无套管以壳作外绝缘，重量轻、尺寸小、额无套管以壳作外绝缘，重量轻、尺寸小、额定容量小散热差、易受潮。定容量小散热差、易受潮。绝缘壳式试验变压器绝缘壳式试验变压器2.2 试验变压器的主要参数试验变压器的主要参数试验变压器的额定电压和额定容量试验变压器的额定电压和额定容量 额定额定电压电压/kV51025355010015025030050075010
14、001500额定额定容量容量/kVA3333510252503003007501000750555510255050012005001500200015001010101025501001000100030002525255010015015005050100200300100250250150500400200750常见试品电容量常见试品电容量试品名称试品名称电容值电容值/pF线路绝缘子线路绝缘子 (insulator)50高压套管高压套管 (bushing)50600高压断路器，电流互感器，电磁式电压互感器高压断路器，电流互感器，电磁式电压互感器(circuit breaker,CT,PT
15、)1001000电容式电压互感器电容式电压互感器(capacitive potential transformer)30005000电力变压器电力变压器 (power transformer)10001500电力电缆电力电缆1m(power cable)150400GIS (gas insulated switchgear)100010000 ：U U 试品应加的试验电压试品应加的试验电压kV.effkV.eff C C 试品的电容量试品的电容量pFpF W W 试验电压角频率试验电压角频率试验电流试验电流 :试变容量：试变容量：试验变压器容量的计算方法试验变压器容量的计算方法 在对试品进行试
16、验前，需对试验变压器的容量在对试品进行试验前，需对试验变压器的容量进行计算，确定变压器容量是否满足试验要求。进行计算，确定变压器容量是否满足试验要求。对大电容值试品，试变容量不够时，可采用补偿，对大电容值试品，试变容量不够时，可采用补偿，如在高压侧和容性试品并联电感线圈。如在高压侧和容性试品并联电感线圈。试变容量：试变容量：但电感的投入增加了成本，波形也有畸变。但电感的投入增加了成本，波形也有畸变。试验变压器容量的补偿实验方法试验变压器容量的补偿实验方法固体、液体或二者组合绝缘小样品干试验：固体、液体或二者组合绝缘小样品干试验：短路电流约为短路电流约为0.1A0.1Aeffeff；自恢复绝缘设
17、备试验：自恢复绝缘设备试验：短路电流干短路电流干0.1A0.1Aeffeff；短路电流湿短路电流湿0.5A0.5Aeffeff；淋雨闪：短路电流淋雨闪：短路电流0.7A0.7A峰。峰。人工污闪：短路电流人工污闪：短路电流15A15A。各种试验对试变容量、电流的要求各种试验对试变容量、电流的要求3.串级试验变压器串级试验变压器1.1.串级变压器的基本原理及串级方式串级变压器的基本原理及串级方式 2.2.降低试验变压器短路电抗的内部结构措施降低试验变压器短路电抗的内部结构措施 3.3.自耦式串级试验变压器短路电抗计算自耦式串级试验变压器短路电抗计算 4.4.自耦式串级试验变压器的外形及结构自耦式串
18、级试验变压器的外形及结构 5.5.串级试验变压器的优缺点串级试验变压器的优缺点 3.1 3.1 串级变压器的基本原理及串级方式串级变压器的基本原理及串级方式 高电压等级试验变压器面临的问题高电压等级试验变压器面临的问题成本成本机械强度机械强度绝缘绝缘运输和安装运输和安装解决方法：解决方法：采用串级变压器采用串级变压器(cascaded transformer)(cascaded transformer)，即多台，即多台单级试验变压器串接。单级试验变压器串接。3.1.1 3.1.1 具有绝缘变压器的串级试验变压器具有绝缘变压器的串级试验变压器通过绝缘变压器供给励磁电流的串级变压器通过绝缘变压器供
19、给励磁电流的串级变压器具有绝缘变压器的串级试验变压器特点T T1 1、T T2 2、T T3 3为为3 3台相同的升压试变；台相同的升压试变；另有另有3 3台绝缘变压器，给台绝缘变压器，给T T2 2、T T3 3供电，变比为供电，变比为1 1：1 1所以只起绝缘作用，其原、副边绕组间能绝缘所以只起绝缘作用，其原、副边绕组间能绝缘U U2 2电压电压缺点：级数增多时，需很多变压器，投资增加，面积增大。缺点：级数增多时，需很多变压器，投资增加，面积增大。优点：优点：3 3台试变容量相同，可流经较大电流几台试变容量相同，可流经较大电流几A A电流。电流。T T1 1、T T2 2 、T T3 3的
20、低压绕组直接接到的低压绕组直接接到U U1 1上低压电源线；上低压电源线；6 6台变压器的每台内绝缘和套管绝缘为台变压器的每台内绝缘和套管绝缘为U U2 2；变压器外壳和铁心带有相同电位，试变外壳和绝缘变压器外壳之变压器外壳和铁心带有相同电位，试变外壳和绝缘变压器外壳之间有间有U U2 2的电位差，所以支柱绝缘子隔离。的电位差，所以支柱绝缘子隔离。3.1.2 3.1.2 自耦式串级试验变压器自耦式串级试验变压器3 3级自耦式串级试验变压器接线图级自耦式串级试验变压器接线图自耦式串级试验变压器特点高一级变压器的励磁电流由前面一级变压器供给。高一级变压器的励磁电流由前面一级变压器供给。T T3 3
21、容量：容量：U U2 2I I2 2 T T2 2容量：容量：2U2U2 2I I2 2=U=U2 2I I2 2负荷负荷+U+U2 2I I2 2T T3 3励磁励磁 T T1 1容量：容量：3U3U2 2I I2 2=U=U2 2I I2 2负荷负荷+2U+2U2 2I I2 2T T2 2励磁励磁 输出电压：输出电压：3U3U2 2，电流，电流I I2 2，功率：，功率：3U3U2 2I I2 2 电压分布电压分布 T T1 1：内、外套管绝缘：内、外套管绝缘：U U2 2 T T2 2：内、外套管绝缘：内、外套管绝缘：U U2 2，支柱绝缘：，支柱绝缘：U U2 2 T T3 3：内、
22、外套管绝缘：内、外套管绝缘：U U2 2，支柱绝缘：，支柱绝缘：2U2U2 2 装置利用率装置利用率 W W试试 =3U=3U2 2I I2 2=3W=3W W W装装 =U=U2 2I I2 2+2U+2U2 2I I2 2+3U+3U2 2I I2 2=6W=6W W试试/W装装=0.5n级时：级时：自耦式串级试验变压器特点双套管变压器组成的串级试验变压器1-1-低压绕组；低压绕组；2-2-高压绕组；高压绕组；3-3-励磁绕组；励磁绕组；4-4-屏蔽帽屏蔽帽5-5-铁芯；铁芯；6-6-外铁壳；外铁壳；7-7-高压套管；高压套管；8-8-支持绝缘子支持绝缘子分析工作原理及各点电位分布分析工作
23、原理及各点电位分布分析结构，注意平衡绕组分析结构，注意平衡绕组双套管变压器组成的串级试验变压器2 2负荷为容性时，容性电流导致容升现象后述；负荷为容性时，容性电流导致容升现象后述；1 1影响试验变压器的短路电流和短路容量；影响试验变压器的短路电流和短路容量；一般：单级试变一般：单级试变x xe e：4.54.59%9%，3 3台串级试变台串级试变x xe e ：222240%40%。3.2 降低试验变压器短路电抗的内部结构措施降低试验变压器短路电抗的内部结构措施 短路电抗短路电抗(short-circuit impedance)(short-circuit impedance)的不利影响的不利
24、影响(a)(a)原、付绕组在同一铁芯柱原、付绕组在同一铁芯柱 (b)(b)原、付绕组在两个铁芯柱原、付绕组在两个铁芯柱1 1：原边漏磁，：原边漏磁，2 2：付边漏磁：付边漏磁(a)(a)1 1：原边漏磁，：原边漏磁，2 2：付边漏磁，漏磁通：付边漏磁，漏磁通1 1、2 2有抵消趋势。有抵消趋势。(b)(b)1 1、2 2不能抵消，所以漏磁通较大。不能抵消，所以漏磁通较大。3.2.1 3.2.1 漏磁通决定漏电抗短路电抗漏磁通决定漏电抗短路电抗3.2.2 3.2.2 减小漏磁通措施减小漏磁通措施 平衡绕组平衡绕组1)平衡绕组的结构平衡绕组的结构左右平衡绕组匝数相同，且与低压绕组匝数相同。左右平衡
25、绕组匝数相同，且与低压绕组匝数相同。N NP1P1=N=NP2P2=N=N1 1平衡绕组同名端相连平衡绕组同名端相连;平衡绕组电流不会产生磁通；平衡绕组电流不会产生磁通；主磁通在平衡绕组中不会产生电流主磁通在平衡绕组中不会产生电流N NP1P1I=NI=NP2P2II;N NP1P1、N NP2P2交链磁通不相等时，绕组中才流过电流。交链磁通不相等时，绕组中才流过电流。2)平衡绕组作用平衡绕组作用 3.2.2 3.2.2 减小漏磁通措施减小漏磁通措施 平衡绕组平衡绕组1，2：原、副边漏磁通，：原、副边漏磁通，P1，P2：平衡绕组磁通：平衡绕组磁通平衡绕组作用平衡绕组作用 P1P1与与1 1，P
26、2P2与与2 2有有抵抵消消作作用用。使使有有平平衡衡绕绕组组的的漏漏磁磁比比没没有有时时大为减小，所以总短路电抗减小。大为减小，所以总短路电抗减小。绕组绕组2 2流过负载电流流过负载电流I I2 2，绕组，绕组1 1流过电流流过电流I I1 1。N N1 1I I1 1NN2 2I I2 2；原、副边自身交链磁通为原、副边自身交链磁通为1 1和和2 2；1 1和和2 2在平衡绕组感生平衡电流在平衡绕组感生平衡电流I IP P,N,NP1P1I IP PNN1 1I I1 1，N NP2P2I IP PNN2 2I I2 2；3.3 自耦式串级试验变压器短路电抗计算自耦式串级试验变压器短路电抗
27、计算3.3.2 短路电抗的测量短路电抗的测量 由由a a、b b、c c得得3.3.3 串级试验变压器短路电抗计算串级试验变压器短路电抗计算 U U1 1 低压侧电压归算低压侧电压归算到串级变压器高压侧值；到串级变压器高压侧值；N NH H 高压绕组匝数；高压绕组匝数；N NL L 低压绕组；低压绕组；x xe e 归算则高压侧的总归算则高压侧的总等值短路电抗值；等值短路电抗值；三级自耦串级变压器等效电路三级自耦串级变压器等效电路三级自耦串级变压器等效电路三级自耦串级变压器等效电路3.3 自耦式串级试验变压器短路电抗计算自耦式串级试验变压器短路电抗计算3.3.3 串级试验变压器短路电抗计算串级
28、试验变压器短路电抗计算 对于对于n n级试变：级试变：等值前后的短路电抗上的无功功率相等等值前后的短路电抗上的无功功率相等 串级试验变压器的总等效短路电抗随级数串级试验变压器的总等效短路电抗随级数n n的增加而显著的增加而显著增加，一般试验变压器级数不大于增加，一般试验变压器级数不大于4 4。3.3 自耦式串级试验变压器短路电抗计算自耦式串级试验变压器短路电抗计算3 3变压器相同，所以变压器相同，所以3.4 自耦式串级试验变压器的外形及结构自耦式串级试验变压器的外形及结构 结构形式结构形式均压措施均压措施3.5 串级试验变压器的优缺点串级试验变压器的优缺点 l每级变压器电压不太高，绝缘结构制作
29、方便，价格廉价，每级变压器电压不太高，绝缘结构制作方便，价格廉价，运输安装方便；运输安装方便；l可以改接线，作三相试验；可以改接线，作三相试验；l低试验电压时，可用其中低试验电压时，可用其中1 12 2台；台；l每台可分开单独使用；每台可分开单独使用；l坏了一台，其它几台可继续使用，减小损失。坏了一台，其它几台可继续使用，减小损失。l装置利用率低；装置利用率低；l短路阻抗随级数增加而显著增加，一般短路阻抗随级数增加而显著增加，一般n4n4；l发生过电压时，各级间瞬态电压分布不均匀，可能发生套发生过电压时，各级间瞬态电压分布不均匀，可能发生套管闪络及励磁绕组中的绝缘故障。管闪络及励磁绕组中的绝缘
30、故障。串级试验变压器优点串级试验变压器优点串级试验变压器缺点串级试验变压器缺点4 高电压试验变压器的调压装置高电压试验变压器的调压装置 对调压的基本要求：调压要从零开始，均匀平滑。调压要从零开始，均匀平滑。放电电压的前放电电压的前75%75%，可较快速度上升，在后，可较快速度上升，在后25%25%应控应控制升压不超过放电电压的制升压不超过放电电压的2%/2%/秒。秒。经调压器输出的电波形应得到为正弦波。经调压器输出的电波形应得到为正弦波。调压设备的漏抗应尽可能小，这是因为电压波形畸调压设备的漏抗应尽可能小，这是因为电压波形畸变程度随试变和调压设备的漏抗增加而增加。变程度随试变和调压设备的漏抗增
31、加而增加。调压应处于稳定工作状态。调压应处于稳定工作状态。4 高电压试验变压器的调压装置高电压试验变压器的调压装置 调压设备(Variable transformer)的分类：4.1 自耦调压器自耦调压器特点：特点：漏抗小、波形畸变小，功率损耗小，价格廉价。漏抗小、波形畸变小，功率损耗小，价格廉价。因滑动触头发热，容量受到限制，一般因滑动触头发热，容量受到限制，一般220kVA0kVA。油绝。油绝缘型为缘型为50kVA50kVA至数百至数百kVAkVA。原理：原理：利用滑动碳刷触头或滚动触头改变变压器二次侧利用滑动碳刷触头或滚动触头改变变压器二次侧匝数，从而实现调压。匝数，从而实现调压。自耦调
32、压器原理图自耦调压器原理图4.2 移卷式调压器移卷式调压器 移圈式调压器结构移圈式调压器结构C C、D D主绕组、绕向相反；主绕组、绕向相反；K K：短路绕组，：短路绕组，C C、D D、K K匝数相等。匝数相等。主磁通主磁通CC、DD方向相反，各自经非导磁材料自成闭合回路。方向相反，各自经非导磁材料自成闭合回路。4.2 移卷式调压器移卷式调压器 4.2.1 4.2.1 移圈调压器原理移圈调压器原理 绕组绕组K K在最下端在最下端CC全部交链全部交链K KK K产生感生电动势产生感生电动势 产生产生KK抵消抵消C CC C绕组电压绕组电压00。绕组绕组K K在最上端在最上端同理：同理：DD全部
33、链交链全部链交链K KK K产生感生电流产生感生电流 产生产生KK抵消抵消D DD D绕组电压绕组电压00。绕组绕组K K处于处于C C、D D的正中央时的正中央时CC、DD在在K K中产生的感生电动势大小相等，方向相反中产生的感生电动势大小相等，方向相反 K K中中无电流无电流 相当于不存在相当于不存在K K。4.2 移卷式调压器移卷式调压器 4.2.2 4.2.2 移卷式调压器的短路电抗移卷式调压器的短路电抗 对具有辅助线圈对具有辅助线圈E E的移卷式，其短路电抗的移卷式，其短路电抗XsXs为为 ：Xs Xs=X XC-EC-E+X XD D。4.2 移卷式调压器移卷式调压器 4.2.3
34、4.2.3 移卷式调压器的特点移卷式调压器的特点 调压器短路电抗大，减小了工频高压试验的短路容量调压器短路电抗大，减小了工频高压试验的短路容量;短路电抗为变值，使得调压过程中试验回路系统可能串联谐短路电抗为变值，使得调压过程中试验回路系统可能串联谐振，形成过压事故振，形成过压事故;移卷式的主磁通经过非导磁材料，磁阻大，空载电流大，为移卷式的主磁通经过非导磁材料，磁阻大，空载电流大，为1/4 1/4 1/3 I 1/3 I额额;铁芯不易饱和，使畸变减小，但铁芯不易饱和，使畸变减小，但x xk k大，输出电流在大，输出电流在x xk k上产生压上产生压降，也会使畸变增加；降，也会使畸变增加；无滑动
35、触头，容量较大几十几千无滑动触头，容量较大几十几千kVAkVA；可做成三个铁芯，当作三相或单相自由使用；可做成三个铁芯，当作三相或单相自由使用；体积较大。体积较大。4.3 电动发电机组电动发电机组 由电动机带动同步发电机的转子旋转，调压发电机的由电动机带动同步发电机的转子旋转，调压发电机的励磁电流来调节发电机的输出电压。励磁电流来调节发电机的输出电压。4.3 电动发电机组电动发电机组 电动发电机组调压须注意的问题：电动发电机组调压须注意的问题：为使输出为正弦波，发电机位置特殊设计的正弦波发电机。为使输出为正弦波，发电机位置特殊设计的正弦波发电机。拖动电动机功率拖动电动机功率 容性负荷高压试验时
36、，易自激。容性负荷高压试验时，易自激。使用双电位计调节励磁，去除剩磁影响，调压从零开始。使用双电位计调节励磁，去除剩磁影响，调压从零开始。一般为单相发电机，有时为三相发电机、三相应满足单相运一般为单相发电机，有时为三相发电机、三相应满足单相运行时的功率要求。行时的功率要求。5 试验变压器输出电压的升高及波形畸变试验变压器输出电压的升高及波形畸变 1.试验变压器输出电压的升高试验变压器输出电压的升高容性试品上的电压升高容性试品上的电压升高串联谐振过电压串联谐振过电压试品闪络引起的恢复过电压试品闪络引起的恢复过电压2.试验变压器的波形失真及改善措施试验变压器的波形失真及改善措施试验变压器的波形要求
37、试验变压器的波形要求试验变压器的波形失真及改善措施试验变压器的波形失真及改善措施调压器及电源波形失真及改善措施调压器及电源波形失真及改善措施5.1 试验变压器输出电压的升高试验变压器输出电压的升高 5.1.1 容性试品上的电压升高容性试品上的电压升高 容升容升 用试验变压器作工频高压试验时，实际作用到试用试验变压器作工频高压试验时，实际作用到试品上的电压值超过按变比高压侧所应输出的电压值。品上的电压值超过按变比高压侧所应输出的电压值。容升概念：容升概念：“容升原理及测量误差分析容升原理及测量误差分析:5.1 试验变压器输出电压的升高试验变压器输出电压的升高 5.1.1 容性试品上的电压升高容性
38、试品上的电压升高 容升容升“容升原理及测量误差分析容升原理及测量误差分析:C C0 0越大，越大，x xk k越大，容升效应越大，容升效应越明显；越明显；对电压大于对电压大于100kV100kV试变，具试变，具有测量绕组。有测量绕组。“容升原理及测量误差分析容升原理及测量误差分析:1.1.参加测量绕组，减小漏抗影参加测量绕组，减小漏抗影响；响；2.2.即使有测量绕组，误差仍不即使有测量绕组，误差仍不可防止，特别是串级试变，可防止，特别是串级试变，其各高压绕组电压分布不均，其各高压绕组电压分布不均，其测量误差较大其测量误差较大;3.3.在一定的试品下应作出测量在一定的试品下应作出测量绕组电压与输
39、出高压之间的绕组电压与输出高压之间的校正曲线。校正曲线。5.1.1 5.1.1 容性试品上的电压升高容性试品上的电压升高 容升容升5.1.2 5.1.2 串联谐振过电压串联谐振过电压串联谐振过电压产生原因串联谐振过电压产生原因:试品并接球隙进行保护，使球隙闪络电压升高于试品并接球隙进行保护，使球隙闪络电压升高于试验电压来限制可能的过电压。试验电压来限制可能的过电压。由于移圈式调压器的漏抗与调压器输出电压有由于移圈式调压器的漏抗与调压器输出电压有关，所以试验时，在升压过程中，变压器及调压器的关，所以试验时，在升压过程中，变压器及调压器的漏抗可能与负荷电容形成串联谐振，产生过电压漏抗可能与负荷电容
40、形成串联谐振，产生过电压。防止措施：防止措施：5.1.3 5.1.3 试品闪络引起的恢复过电压试品闪络引起的恢复过电压交流试验装置等效电路交流试验装置等效电路 在工频试验过程中，由于试品闪络后电弧的熄在工频试验过程中，由于试品闪络后电弧的熄弧和间隙屡次重燃引起的过电压。弧和间隙屡次重燃引起的过电压。衰减系数：衰减系数：固有振荡角频率固有振荡角频率 ：产生恢复过电压原因产生恢复过电压原因试品在输入电压正半波发生闪络；试品在输入电压正半波发生闪络；电压重零重新建立；电压重零重新建立；建立的负半波电压高，超过正常电压；建立的负半波电压高，超过正常电压；在下一正半波可发生屡次闪络；在下一正半波可发生屡
41、次闪络；在下一负半波建立更高恢复电压。在下一负半波建立更高恢复电压。试变输出：试变输出：建立方程：建立方程：假设第一次闪络假设第一次闪络t t0 0时刻出现在时刻出现在U UC C的峰值，因相差的峰值，因相差关系，关系，i=i=0 0i i超前。所以维持闪络的电弧的能源仅超前。所以维持闪络的电弧的能源仅为电容为电容C C上的电荷，缺乏以维持电弧所需水平，电弧熄上的电荷，缺乏以维持电弧所需水平，电弧熄灭。因此，电容上建立恢复电压灭。因此，电容上建立恢复电压U U0-10-1。产生恢复过电压原因产生恢复过电压原因即即 ：调节球隙闪络电压稍高调节球隙闪络电压稍高于试品放电电压；适用于于试品放电电压；
42、适用于试验电压较低的室内试验。试验电压较低的室内试验。防止试品闪络的恢复过电压的措施防止试品闪络的恢复过电压的措施1 1、用球隙与试品相并联以限制过电压值、用球隙与试品相并联以限制过电压值 。2 2、试验变压器原边绕组串联阻尼电阻、试验变压器原边绕组串联阻尼电阻 防止试品闪络的恢复过电压的措施防止试品闪络的恢复过电压的措施 作用是阻尼暂态作用是阻尼暂态恢复电压，价廉，但恢复电压，价廉，但最正确阻尼电阻值随最正确阻尼电阻值随试验条件负荷电容试验条件负荷电容而变，电阻耗能，而变，电阻耗能，影响波形影响波形。不常采不常采用用A A、阻尼作用阻尼过电压、阻尼作用阻尼过电压 B B、限流限闪络电流；、限
43、流限闪络电流；C C、延长电容储能所向闪络通道放电、延长电容储能所向闪络通道放电的时间，以使工频电流来得及增长的时间，以使工频电流来得及增长到维持电弧处于导电状态，防止电到维持电弧处于导电状态，防止电弧熄灭；弧熄灭；D D、主要作用：防止试品闪络所造成的截波对试变纵绝缘所产、主要作用：防止试品闪络所造成的截波对试变纵绝缘所产生和梯度过电压的作用生和梯度过电压的作用R R，C CT T共同作用，把陡波削平。共同作用，把陡波削平。防止试品闪络的恢复过电压的措施防止试品闪络的恢复过电压的措施3 3、试变高压侧绕组串联电阻、试变高压侧绕组串联电阻4 4、试变原边并联高速保护开关、试变原边并联高速保护开
44、关 试变副边闪络，通过试变副边闪络，通过du/dtdu/dt的大小反响控制与原边并联的的大小反响控制与原边并联的可控硅，短路原边输入。电压的闪络电压没有屡次重燃和熄灭，可控硅，短路原边输入。电压的闪络电压没有屡次重燃和熄灭，因而有效限制了试品闪络后的恢复过电压。因而有效限制了试品闪络后的恢复过电压。防止试品闪络的恢复过电压的措施防止试品闪络的恢复过电压的措施5.2 试验变压器的波形失真及改善措施试验变压器的波形失真及改善措施 5.2.1 5.2.1 试验变压器的波形要求试验变压器的波形要求 1 1工频放电取决于电压的工频放电取决于电压的幅值；有效值定义为：幅值；有效值定义为：2 2试验电压的高
45、次谐波会使试验电压的高次谐波会使有机绝缘材料的介损损耗增加，有机绝缘材料的介损损耗增加，绝缘过热，耐压降低。绝缘过热，耐压降低。频率要求：频率要求：GB/T 16927.1 GB/T 16927.1 高电压试验技术高电压试验技术GB/T15945GB/T159459595电力系统频率允许偏差电力系统频率允许偏差电压要求：电压要求：GB12325GB1232590 90 供电电压允许偏差供电电压允许偏差谐波要求：谐波要求：GB/T14549GB/T145499393公用电网谐波。公用电网谐波。a a、变压器的空载电流即激磁电流因铁心磁化曲线的、变压器的空载电流即激磁电流因铁心磁化曲线的非线性，而
46、使得正弦电压时的励磁电流非线性，而使得正弦电压时的励磁电流i i。为非正弦。为非正弦即为一尖顶波形，含有即为一尖顶波形，含有3 3次及高次谐波。次及高次谐波。b b、负载时，负载电流较大，但其中的激磁电流仍未、负载时，负载电流较大，但其中的激磁电流仍未有多少变化有多少变化i i0 0，而负载分量则为正弦的，以，而负载分量则为正弦的，以平衡负载磁势，所以负载越大，原方电流越为正弦。平衡负载磁势，所以负载越大，原方电流越为正弦。试变励磁电流中的高次谐波造成的电压波畸变试变励磁电流中的高次谐波造成的电压波畸变原因分析：原因分析：a a、大局部试品为容量不、大局部试品为容量不大的容性试品。所以试变大的
47、容性试品。所以试变可认为近似于空载状态下可认为近似于空载状态下运行，即试变原边电流运行，即试变原边电流i i为非正弦的尖顶波。为非正弦的尖顶波。b b、因调压器漏抗的影响有漏抗压降、因调压器漏抗的影响有漏抗压降U U3 3 式中式中U U1 1 为为 正弦，正弦，U U3 3 为非正弦，所以为非正弦，所以U U1 1也为非也为非正弦，因此正弦，因此 输出输出U U2 2亦非正弦。亦非正弦。试变励磁电流中的高次谐波造成的电压波畸变试变励磁电流中的高次谐波造成的电压波畸变原因分析：原因分析：c c、磁通饱和程度、磁通饱和程度，畸变，畸变;d d、i i0 0非正弦直接原因在于试变铁心使用到磁化曲线
48、的非正弦直接原因在于试变铁心使用到磁化曲线的饱和段。饱和段。试变励磁电流中的高次谐波造成的电压波畸变试变励磁电流中的高次谐波造成的电压波畸变2、消除或减弱畸变措施：、消除或减弱畸变措施：在试变原边并联在试变原边并联L-CL-C串串联谐振回路，使谐波短路。联谐振回路，使谐波短路。试变励磁电流中的高次谐波造成的电压波畸变试变励磁电流中的高次谐波造成的电压波畸变3 3次谐波：次谐波：5 5次谐波：次谐波：移圈及正弦波发电机，铁心是线性的。移圈及正弦波发电机，铁心是线性的。而感应式等的或多或少饱和，使输出波形有一定畸变。而感应式等的或多或少饱和，使输出波形有一定畸变。电源电压的非正弦则无论什么调压器均
49、不能供给正电源电压的非正弦则无论什么调压器均不能供给正弦电压。电源相电压有畸变时，线电压将弦电压。电源相电压有畸变时，线电压将“抵消抵消3 3次分次分量。使输出电压波形得到改善。对要求高的试验，用电量。使输出电压波形得到改善。对要求高的试验，用电动发电机组作电源，以确保正弦。动发电机组作电源，以确保正弦。5.2.3 调压器及电源波形失真及改善措施调压器及电源波形失真及改善措施6 交流高压串联谐振试验设备交流高压串联谐振试验设备 对大静电电容量试品，要求试变容量甚高，有对大静电电容量试品，要求试变容量甚高，有时甚至难以满足要求，所以用串联谐振方法减少对时甚至难以满足要求，所以用串联谐振方法减少对
50、变压器容量要求。变压器容量要求。6.1 6.1 试验对象试验对象试验对象：试验对象：电缆、电缆、SFSF6 6管道、电容器、容量大于管道、电容器、容量大于300MW300MW发电机。发电机。6.2 交流高压串联谐振试验原理交流高压串联谐振试验原理谐振试验条件：谐振试验条件：串联谐振原理图串联谐振原理图串联谐振等效电路图串联谐振等效电路图品质因数品质因数 ：回路电流：回路电流：试品电压：试品电压：试变容量：试变容量：6.2 交流高压串联谐振试验原理交流高压串联谐振试验原理交流高压串联谐振电路比常规试验方法比较：交流高压串联谐振电路比常规试验方法比较：电压提高电压提高Q倍；倍；容量减小容量减小Q倍