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摘要：在城网与农网中应用大量配电变压器,有效、方便、及时地发现即将入网的以及运行中的配电变压器存在的绝缘缺陷是减少配电变压器故障或事故的重要手段。配电变压器致命缺陷是层间、匝间或主绝缘存在缺陷。发现此类缺陷的有效直观的方法是操作波试验。但是目前的操作波试验装置结构复杂,体积庞大,价格昂贵,而且都是为66kV及以上电压等级设计的。这样的试验装置运输困难、调试复杂、试验成本高、需要现场提供交流电源。对于现场大量的配电变压器进行此类试验是不现实的。目前配电变压器现场试验项目仅局限于绝缘电阻、直流电阻,缺乏有效的绝缘监督手段。本文介绍一种基于新型试验装置的配电变压器操作波感应耐压现场试验方法。试验装置的特点是:蓄电池供电、虚拟仪器技术制造、操作波发生器主体为小型化便携式结构,发现绝缘缺陷尤其是层间、匝间和主绝缘缺陷直观有效,覆盖并扩展了传统的工频耐压试验的功能,操作简单、安全。为变压器在运行现场进行绝缘试验提供了方便实用的技术支持,对降低变压器意外绝缘事故的发生率有着积极的意义。
关键词：配电变压器；操作波感应；耐压试验
1配变操作波感应耐压试验的原理与标准
1.1试验原理
操作波电压波形图如图1所示。Tf——波头时间，100us以上，T2——波长时间，1000us以上。根据波形图看出，有两个对称的峰值时间，90%的持续时间在200us以上。对于配变来说，其耐压试验有很多方法，其中较为常见的是通过冲击电压变压器来形成操作电波，这样能够更加敏感地识别高电压，也能对绝缘实现核准和验证，降低了实验电压值，减少了操作环节，操作波通常用以下公式来计算出其等值频率：f=1/4Tf=2500Hz变压器传递频率较大，超过了f，各个绕组之间会有操作波的传输，这其中的规律应该遵循电磁感应原理。当把操作波融进低压绕组，对应的高压绕组则会重获感应电压，对此，能够将冲击电压发生器来进行低压感应实验。也应该尝试让操作波试验电路进行等效处理，形成集中参数电路，来做出处理。根据感应电压的高低来对应选择适合的冲击电压发生器。
1.2操作波实验标准
1.2.1波形标准
波长时间≧1000u/s，波头时间>100us，持续时间要在200us以上。
1.2.2试验电压的大小
Uc=1.35Ug×kc
Ug——工频1分钟的耐压值，1.35——油纸绝缘操作冲击系数。
1.2.3实验步骤与操作方法
低压状态下调整操作波，并记下相关数据，再逐步提升电压，从50%的Uc值逐步调整使其升压，达到100%的Uc冲击3次。
2实验设备的构造与性能分析
立足于已有的虚拟仪器技术，对应研制出一个试验设备，这一设备构成结构为：脉冲开关、探头、储能电源等。体积小方便搬运，在智能信息系统的调控下来进行试验，采用特殊的数据采集方式来保证所得数据达到足够精准、安全、合理。
2.1系统结构图（如图2所示）
2.2硬件结构
2.2.1储能电源。主要依托于脉宽调制技术，来实施快速DC升压，这样就形成了一个小规模高电压的电源，即便系统停电状态下也不用害怕供电中断。引进充电性电源，在脉宽调制技术的支持下，实现升压整流，出现了4kV的直流电压，对应的电源供应也相对稳定，同时，能够妥善保护好电压与电流。人为控制状态下，可以选定在0~4000V范围进行升压处理，升压过程能够自主进行，提升了工作效率。
2.2.2冲击电容器。主要包括4kV，1-4uF电容器架构组成，达到各种容量变压器的测试规定。
2.2.3调波电路，属于T状电路，包括绕线电阻、无感电容两大组成部分，可以有效地控制冲击波的尖峰脉冲，控制高频率震荡问题。操作波的传输要注意端侧的把握，通常应该从变压器低压的一段传入，变压器由此受到感应，逐渐升高电压，能够从高压端获得行业规定的操作冲击电波。
2.2.4可控开关。依托于无触点脉冲开关，将逐渐出现操作冲击波，能够发挥旧式的点火球隙的相关功能，体积小、方便检修与保养。
2.2.5高压探头。将高压电容器进行整顿、改造，形成一个分压器，再向内部灌入环氧树脂，并做好密封处理，打造出一个探头构造，不同于普通的探头，尺寸小、方便携带运输、环境适应能力强。
2.3测控系统
以labview测控软件为平台创建一个集测量、控制和分析为一体的框架图，测控分析软件实际应用中体现出多重优势功能，例如：为发生器充电、数据信息的采集、汇聚，呈现波形，并进行数据分析等。试验过程中要达到以下的数据值，具体见表1。变压器操作冲击设备能够输出操作波，其波峰达到0~4000V，感应升压波形峰值处于0~60kV，透过试验的波形能够判断出所测试的变压器的相关状态，例如：相间绝缘缺陷、主绝缘缺陷等。配电变压器主要依托于国外高端仪器技术，选择了光电隔离的技术来采集数据，以此来保证数据的科学性、精准度，也能确保实验安全。电池供电技术运用于高压测试设备内部，每充电一回，能够支持设备接连运转6h以上，这样就妥善缓解了电源供应问题，支持变压器的安全、持续运行，而且高压探头取代了旧式的高压分压器，能够很好地支持配变的工作。各项测试、控制与分析都统一在网络计算机系统实现，从而有效控制了实验流程，让实验更加简单化，只需相关人员培训就能实现各项试验操作，同时，数字技术正在引进，能够发挥全方面的功能，例如：数据记录、波形展示、峰值电压测量等，能够更为高效地记录并分析数据。
2.4装置的特点
2.4.1整套装置是基于国际先进的虚拟仪器技术研制的,并采用了光电隔离的数据采集模式,确保试验数据的准确性和试验过程的安全性。
2.4.2创造性地在高压试验测试装置中采用电池供电技术,充电一次可持续工作6h,解决了一般情况下配电变压器现场难以提供交流电源的问题。
2.4.3专门设计的高压探头替代了传统的高压分压器,体积很小。
2.4.4试验装置的电源、高压及测控系统为一体化结构,体积小、重量轻(8kg),便于携带和运输。
2.4.5测控分析工作在计算机上完成,全面简化了试验的复杂过程,一般电气工作人员经简单培训即可完成试验工作。应用计算机数字测量技术,替代了示波器、记录仪、峰值电压表等常规的仪器仪表,提高了数据记录和数据分析的能力。
2.5数据与波形的分析
为了确保感应耐压试验具有一定的科学性，可以尝试对绝缘问题进行模拟性试验，主要依托于三大类变压器：100kVA，160kVA，200kVA，经过检测得出各类设备所存在的绝缘问题：主绝缘放电、匝间放电、线圈间放电等。具体的实验流程为：将操作波添入变压器低压绕组，在高压绕组的控制下，逐渐实现升压，再分别从高压、低压入手，将操作波形记下来。
4结语
配变操作波感应耐压试验具有高度的灵敏性，能够有效检测出变压器自身的缺陷和问题，蓄电池供电能够妥善解决试验过程中供电中断问题，虚拟仪器测试技术也有效控制了常规仪器的复杂调试问题，是值得深入运用的试验方法。
参考文献
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[2]方昌敏,章云峰.AD974在高压信号采样中的应用[J].工业控制计算机,2008,11:29-30.
[3]王健斌.配电变压器操作波感应耐压现场试验方法的研究[J].东北电力技术,2008,05:1-6.
论文作者:苏海龙1,张丽2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/19
标签：变压器论文; 操作论文; 电压论文; 耐压论文; 高压论文; 波形论文; 感应论文; 《电力设备》2017年第13期论文;