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摘要：本文详细介绍了大型变压器长时间感应耐压试验设备中变频电源、励磁变、补偿电抗器等设备的参数计算、容量选择及集成化考虑。
关键词：大型变压器；长时感应耐压试验；试验设备配置；集成化
0 引言
现场局部放电试验作为变压器验收投运前的最后一项试验，是变压器生产、运输、安装质量的一个综合性考验。现场局部放电试验最主要的问题是变压器长时间感应耐压试验所需的试验电源装置和现场局放的干扰问题。
变压器现场长时感应耐压一般采用低压励磁方式，需使用变频电源、励磁变压器、补偿电抗器等大型试验设备。变频电源、励磁变、补偿电抗器参数的选择，特别是选择一套适用范围广的感应耐压试验装置，对于大型电建施工企业，一直是个难题。本文就感应耐压试验装置试验设备参数选择，集成化等方面做了一些论述，并在现场进行了应用，取得了良好的效果。
一．试验设备参数选择
1、无局放变频电源容量的选择
变压器感应耐压试验时功率主要包括有功功率和无功功率两部分。无功部分可通过电抗器来进行补偿，而有功部分是无法补偿的，只能由变频电源来提供。选择合适容量的变频电源，满足大部分变压器感应耐压试验需要，显得至关重要。变频电源的容量选择与变压器空载损耗有着很大的关系。变压器的铁损与电源频率和磁通密度的变化有一定的比率关系，根据试验结果，其试验频率下的铁损P0与额定频率下的铁损P0 的关系可用下式【1】表示(单位kW)：
按照冷轧硅钢片取值，150Hz试验频率下的铁损 ，因此变频源的容量选择大约为变压器空载损耗的1.6倍。
据统计，目前500kV电压等级的大型油浸式变压器变压器，以1000MW及以上机组的三相一体主变为最大，该类型变压器的空载损耗普遍要大于340kW，因此完成该类型变压器的感应耐压试验需要2台400kW及以上的变频电源并联使用。而接下来以660MW机组的三相一体主变次之，该类型变压器的空载损耗普遍要小于300kW。变电站的大型变压器，500kV主变一般为分相、容量大部分为334MVA,空载损耗一般小于100kW。220kV主变的容量一般为240MVA或180MVA，其空载损耗也要小于100kW。因此，为满足大部分变压器感应耐压试验的要求，变频电源可考虑采用输出功率450kW、频率范围30～300Hz、输出电压0～350V、局放量在10pC以下的变频源，这样就能满足660MW及以下发电机组主变和500kV及以下变电站主变的长时间感应耐压试验的要求。
2、无局放励磁变压器的选择
励磁变的选择对于感应耐压试验也是至关重要的，首先它的容量选择应该与变频源相匹配，其次是励磁电压输出的选择。选择合适的励磁电压，可以使得变频电源和励磁变的容量得以充分利用。
现在大型燃煤发电机组的发电机出口电压一般为13.8kV、20kV、22kV、24kV、27kV几个电压等级，燃气轮发电机组的发电机出口电压有10.5kV、15.75kV、19kV等不同电压等级，发电厂的厂用电设计一般采用10.5kV和6.3kV两种。大型发电厂的主变低压侧电压一般与发电机出口电压相匹配，接线组别为Ynd11,启动备用变压器低压侧电压与厂用电电压相匹配，接线组别为YN,yn0(d)。因此对于发电厂而言，励磁变的输出电压应能满足低压绕组为6.3～27kV变压器感应耐压试验的要求。
我国电网电压等级的划分基本上以500、330、220kV为输电电压等级，以110、35kV为高压配电电压等级，以20、10kV为中压配电电压等级，因此变电站主变低压绕组的电压一般为35kV、20kV、10kV三个电压等级。对于变电站而言，励磁变的输出电压应能满足低压绕组为10.5～37kV变压器局放试验的要求。
根据接线组别，结合各类型变压器实际低压绕组电压，按照局部放电试验最高试验电压1.7Um/√3时计算，所需励磁电压约为6.3～70kV，因此励磁变配置可考虑采用额定容量450kW、高压输出电压、电流25kV/4.5A×4（可输出±25kV、±50kV、25kV、50kV），低压输入（300V、350V、400V、500V）×2，局放量在10pC以下的励磁变。进行低压绕组为27kV及以下大型变压器感应耐压时，采用单边输出，并联补偿方式。进行低压绕组为35kV及以上大型变压器感应耐压时，采用双边输出，双边并联补偿的方式。这样就能满足大部分变压器感应耐压试验励磁电压的要求。
3、无局放补偿电抗器的选择
变压器感应耐压试验中，电抗器的作用主要是用来补偿变压器电容产生的无功损耗。能满足特大容量变压器无功补偿需要的电抗器，一般也能满足普通变压器的无功补偿需要，区别在于试验频率的变化。因此我们采用集中电容法【2】
考虑到集中电容法估算的入口等效电容比实际要小，按照经验，进行1.6倍系数的取值后，根据试验频率100Hz进行估算，完成1000MW机组和660MW机组主变感应耐压试验，需补偿的电感量小于3.22H就可以了。因此考虑满足大部分变压器的感应耐压试验的要求，与励磁变输出电压相匹配，电抗器配置时可采用2只额定电压50kV、额定电流25A、额定容量1250kVar、额定频率100Hz,额定电感量3.184H，绝缘水平60kV/min的电抗器进行补偿。为了扩大电抗器的用途，考虑在电抗器中间25kV处进行抽头，抽头后电感量为1.592H。底座采用60kV以上的绝缘底座，这样两只电抗器就能进行串并联组合使用了。
4、集成化配置
以往在现场进行变压器感应耐压试验，普遍做法是采用吊机将试验设备吊到卡车上，运到现场后，再吊至被试变压器周边，摆放整齐后进行试验的方式，这大大增加了现场试验人员的工作量，而且在有的变电站扩建工程中，采用吊机的风险很高，很容易误碰带电设备或者根本无法使用吊机，给现场的试验工作带来了很多麻烦。为此，考虑运输，现场组合及试验的便利性，我们产生了将感应耐压试验设备集成的想法，并付诸了实施。将变频源、励磁变、补偿电抗器、测量分压器、防晕帽、试验电缆等设备集成在一个集装箱中，这样大大增加了试
验的便利性，将集装箱吊至卡车上运到现场后，试验人员只需要进行少量的接线工作后，就可以进行变压器现场局部放电试验了。经集成化后的感应耐压试验设备示意图如下所示。
三．结束语
现场局部放电试验最主要的问题是变压器感应耐压试验所需的试验装置问题和现场局放的干扰问题。本文就感应耐压试验设备的参数选择进行了一些论述，选择一套好的、适用范围广的试验装置，能给企业带来“降本增效”的作用。同时，感应耐压试验设备集成化后，大大节约组装成本和试验准备时间，降低了现场试验人员的劳动强度，提高了工作效率，还解决了部分扩建变电站由于现场不具备使用大型起吊装置而产生的无法完成局放试验的难题。
参考文献：
[1]任峰 大型变压器倍频感应耐压试验方法 《冶 金动力》2004年第5期 总第105期
[2]马飞越，刘威峰 变压器长时感应耐压及局部放电试验参数估算 《宁夏电力》2016年第3期
[3]GB 1094.3-2003 电力变压器 第3部分 绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙
作者简介：
张马林（1966-），男，江苏江都人，高级工程师，主要从事电气设备现场试验研究。
蒋根华（1965-），男，浙江海盐人，高级工程师，主要从事电气设备现场试验研究。
王慧军（1978-），男，浙江青田人，高级工程师，主要从事电气设备现场试验研究。
论文作者:张马林1, 蒋根华2,王慧军2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/12
标签：变压器论文; 耐压论文; 电压论文; 感应论文; 现场论文; 励磁论文; 低压论文; 《电力设备》2017年第22期论文;