DQZHAN技術(shù)訊：干貨|試驗變壓器耐壓試驗中并聯(lián)補償?shù)膽?yīng)用探討
摘要：在電力變壓器的交接試驗中，標(biāo)準(zhǔn)要求對變壓器進(jìn)行交流耐壓試驗，現(xiàn)場試驗人員常會遇到使用便攜式試驗變壓器的輸出電流不夠，而采用大容量的試驗變壓器又有設(shè)備笨重、攜帶不便等問題，因此，便攜式試驗變壓器對大容量變壓器進(jìn)行交流耐壓試驗，用高壓電抗器作并聯(lián)補償?shù)膽?yīng)用探討很有必要。
1引言
在電力變壓器的交接試驗中，標(biāo)準(zhǔn)要求對變壓器進(jìn)行交流耐壓試驗，現(xiàn)場試驗人員常會遇到使用便攜式試驗變壓器的輸出電流不夠，而采用大容量的試驗變壓器又有設(shè)備笨重、攜帶不便等問題;采用成套的變頻串聯(lián)諧振裝置，由于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對變壓器外施耐壓試驗電壓的頻率要求較高，(應(yīng)不低于80%額定頻率，*好在45~55Hz之間)，變頻裝置的諧振頻率不容易滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，便攜式試驗變壓器對大容量變壓器進(jìn)行交流耐壓試驗，用高壓電抗器作并聯(lián)補償?shù)膽?yīng)用探討很有必要。
2原理
試驗變壓器配電抗器作并聯(lián)補償進(jìn)行外施交流耐壓試驗的原理接線如圖1。
TY—調(diào)壓器：T—試驗變壓器：R—限流電阻：r—球隙保護電阻：G—球間隙：
L—補償電抗器：CX—被試品電容： C1、C2—電容分壓器高、低壓臂：PV—電壓表
圖1 試驗變壓器配電抗器作并聯(lián)補償進(jìn)行外施交流耐壓試驗的原理接線圖
用高壓電抗器并聯(lián)補償作外施交流耐壓試驗的電路圖和相量圖如圖2。
CX—被試品電容：L—補償電抗器： R—限流電阻：
U—電源電壓：IC—試品電容電流：IL—電抗器電感電流：I—補償后的總電流
圖2 用高壓電抗器補償作外施交流耐壓試驗的電路圖和相量圖
3應(yīng)用
現(xiàn)場對電力變壓器的外施交流耐壓試驗，為攜帶方便常用的試驗變多為10kV/100kV，其高壓側(cè)電壓為100kV，容量為10kVA，高壓繞組額定電流0.1A。
該類規(guī)格的試驗變壓器及控制系統(tǒng)設(shè)備輕巧、搬運方便，對35kV及以下的小電容量變壓器試驗，非常實用，但對容量較大的35kV變壓器或110kV等級變壓器的耐壓試驗，雖然電壓能滿足要求，而電流往往不能滿足需要。
在高壓側(cè)用高壓電抗器對容性電流作補償，就能做到既方便又實用，可以方便地解決這一難題。
以下是常見電力變壓器在交流耐壓試驗時的電容量參考值及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對變壓器交流耐壓試驗的試驗電壓值。
常見電力變壓器的電容量參考值如表1。
常見變壓器交流耐壓的試驗電壓值見表2。
注：試驗電壓值依據(jù)GB 50150-2016《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)》附錄D。
采用補償電抗器的技術(shù)參數(shù)為：7.6kVAr，38kV，0.2A，電感量為605 H。數(shù)量2臺，試驗電壓高于38kV時采用2臺電抗器串聯(lián)組合。
以表1電力變壓器交流耐壓時的參考電容量和表2的試驗電壓值為依據(jù)，電抗器的組合方式及對應(yīng)的試驗電壓、電感量、補償電流見表3。
說明：表中允許試品*大電容量含分壓器電容。
以下用1套便攜式10kV/100kV試驗變壓器，對表1中序號1的110kV變壓器做交流耐壓為例，對高壓電抗器并聯(lián)補償前后的電流變化進(jìn)行驗證。
例：表1中序號1的110kV的變壓器做外施交流耐壓試驗，該變壓器容量為50000kVA，三側(cè)額定電壓為110kV/35kV/10kV，三側(cè)電容量分別為11000pF /12000pF /15000pF，按交接試驗標(biāo)準(zhǔn)，試驗電壓分別為76kV/68kV/28kV，采用便攜式10kV/100kV試驗變壓器，配100kV(電容量1000pF)分壓器作高壓測量，試驗變壓器的額定電流0.1A，現(xiàn)對高壓電抗器補償前后的電流作如下計算分析：
高壓電抗器補償前在試驗電壓下試品(含分壓器電容)的電容電流：
110kV側(cè)：IC=ωCU=2×3.14×50×(11000+1000)×10-12×76000=0.286(A)
35kV側(cè)：IC=ωCU=2×3.14×50×(12000+1000)×10-12×68000=0.278(A)
10kV側(cè)：IC=ωCU=2×3.14×50×(15000+1000)×10-12×28000=0.141(A)
從以上計算結(jié)果可看出：耐壓時三側(cè)繞組的電容電流均超出試驗變壓器的額定電流0.1A，試驗無法進(jìn)行。
試驗電壓下高壓電抗器補償?shù)碾姼须娏鳎?
110kV側(cè)：電抗器76kV(2只串聯(lián))：IL= U/ωL=76000/(2×3.14×50×1210)=0.200(A)
35kV側(cè)：電抗器68kV(2只串聯(lián))：IL= U/ωL=68000/(2×3.14×50×1210)=0.179(A)
10kV側(cè)：電抗器28kV：IL= U/ωL=28000/(2×3.14×50×605)=0.147(A)
高壓電抗器補償后，試驗變壓器高壓側(cè)應(yīng)輸出的電流為：
110kV側(cè)：I=IC-IL=0.286-0.200=0.086(A)
35kV側(cè)：I=IC-IL=0.278-0.179=0.099(A)
10kV側(cè)： I=IC-IL=0.141-0.147=-0.006(A)
經(jīng)高壓電抗器補償后，三側(cè)繞組試驗時的電流均小于試驗變壓器的額定電流0.1A，試驗?zāi)苷＿M(jìn)行。
同理，可用上述方法對表1所列的常見變壓器交流耐壓試驗時，電抗器并聯(lián)補償前后的電流計算分析，結(jié)果見表4：
注：計算補償前電流值應(yīng)加上分壓器的1000pF電容量。
從表4中可以看出：對表1所列的常見變壓器交流耐壓試驗時，補償前電流除序號9、序號10較小容量的變壓器外，全都超出試驗變壓器0.1A的額定電流，但經(jīng)電抗器并聯(lián)補償后，所需電流值都降到了0.1A以下，都用能便攜式10kV/100kV小容量試驗變壓器完成上述常見變壓器的交流耐壓試驗。
4結(jié)語
采用便攜式10kV/100kV小容量試驗變壓器，配高壓電抗器作并聯(lián)補償，設(shè)備輕巧，攜帶方便，能完成表1提供的常見電力變壓器的交流耐壓試驗。若220kV及以下變壓器，試驗電壓和對應(yīng)的允許試品*大電容量符合表3要求，都能用該套試驗裝置完成交流耐壓試驗。
