超励磁三倍频试验电源—
在纵向绝缘试验中的运用与展望
电力、电气设备是社会主义建设快速发展的先行者,当今的社会没有什么领域是可以离开“电”的,因而电力、电气设备(产品)的安全可靠的运行是最关键的环节,为确保这一环节的正常运行,在设备投入使用之前和使用一段时间后,都必须作相应的检测试验。 电气试验分特性与绝缘试验两类 (一)特性试验是检验电气设备(产品)的性能、技术指标是否达到设计要求和相应的水平。 (二) 绝缘试验分以下两种试验: 1.工频耐压试验:考核电气设备(产品)的绝缘强度与耐压水平(俗称主绝缘); 2.感应试验:考核产品的绝缘水平,发现线圈的匝间、段间、层间的绝缘缺陷(这是确保安全运行极为重要的条件);有关特性与工频耐压试验的产品及试验方法已有很多介绍,本文只就纵向绝缘的试验及试验设备进行分析探讨。 特性试验与工频耐压试验固然重要,纵向绝缘试验—倍频感应 耐压试验在检验项目中尤为重要,它对产品的内部质量(隐患)及时发现,防患于未来。 电气设备在运行中,当运行电压超过额定电压5-10%时,运行 设备可能会发热,热保护环节也可能断开,在这种状态下,主绝缘没有问题,但很可能引起线圈的匝间、段间、层间的绝缘破坏,使本来内部质量欠佳的线圈会击穿烧坏。特别是像电压互感器或带线圈式电气设备和电器产品,经常有超过额定电压运行的机率,为防止这样故障的出现,在设备或产品在投入运行前或运行一段时间后,都应作一次超过额定电压的试验。在电压互感器的检验中,已作为强制性的必试试验项目。 在电气设备与产品的生产设计时,磁路的磁密都是在恰当的壮态下而工作的。而要在超过额定的电压下作试验,由于磁路饱和会出现较大的激磁电流,使试验不能持续下去,若要求超过额定电压1.8-2倍的情况下进行试验,几乎是不可能的,何况带√3的10KV、6.3KV的电压互感器需7倍额定电压进行试验。 为满足这种感应耐压唯一的办法,是提高试验电压的频率,使被试品的磁路不饱和,提高感应试验的频率,增加输出阻抗,降低试验电流,这是因为XL=2π∫L,从式中看出,频率增加一倍,感抗XL相应增加一倍,故三倍频的感抗也增加了3倍,相反试验输出的电流则减少相应的分额(2/3)。能满足这样条件有三种方法: 1.高周发电机组如100、150赫兹机组,作试验电源其费用昂贵,设备体积大,运转不便,有噪音影响; 2. 150赫兹的电子变频器:空载波形畸变不大,负载波形太差,功率小、费用高,使用维护不便,故障频繁; 3. 超励磁倍频感应(三倍频电源)耐压设备:这种设备的原理是从遍及的市电网中取出三倍频的部分作为试验电源,这在理论上切实可行,实施也方便,但效率低,波形畸变大,温升高,制约了这种技术的发展。据检索,目前国内外尚无这类定型产品也无相应的技术标准。针对这一情况,我们对此作了大量的工作,经过多年的研究、探讨、设计和试验,近年来,取得了突破性的进展: a) 效率大为提高:通过组合补偿,其效率可达80%以上(用12号铁芯组成的设备可对50000KVA主变作2倍频额定电压下的耐压试验。 b) 波形畸变通过调整其畸变率可达到1-5%,甚为理想:如在四川某厂使用的200KVA超励磁倍频(三倍频)感应设备,空载波形畸变率为1.2%,负载波形畸变率为3.8%;另外在安徽某钢厂的300KV超励磁倍频设备,性能也非常良好。 c) 温升问题不再是困扰试验的问题。 d) 输入电源的容量大大降低。不影响同一电源其他用电设备的正常工作。 这些突破将留在以后的文章中较详细的论述。由于有较大的突破,我们也应邀参加全国行业标准的制定工作。 以前的情况, 有的是用三台大容量单相电力变压器组成的Y/△对主变作感应试验(如三台750-1000KVA)这种方式执行时困难顶大,波形也没有有效解决,是不推广的方案。下面就将超励磁倍频电源(三倍频)基本情况论述于后(以对电压互感器为例) (一) 基本原理: 超励磁三倍频电源发生器由三相五柱变压器或三台单相变压器组成。原边接成星形,副边接成开口三角形。由于磁化曲线的饱和特性。当原边激励电流为正弦时,磁通为平顶波。此平顶波磁通可分为基波和零序谐波,在零序谐波中三次谐波分量最大。当变压器副边接成开口三角形后,因副边绕组中基波感应电势三相矢量为零,而三次谐波的矢量为3E几何和。这样即可由副边开口三角形侧输出150周的电压即作为超励磁三倍频试验电源,进行10-110KV级的电压互感器的三倍频感应耐压试验。 (二) 试验设备: 电压互感器的倍频感应耐压试验设备由超励磁三倍频(变压器)发生器、单相调压器及控制保护设备所组成。在进行10-110KV电压互感器感应耐压试验时,为提高三倍频发生器的效率时,还必须在电压互感器的基本二次绕组接入电抗器进行电流补偿。 (三) 组合方式: 如图所示: 单相调压器选5KVA(3KVA) 0— 250(300V)自藕调压器 电压表0-300V 电流表0-20A (四) 输出容量:(以3KVA为例) 一次电压:380√3 (3φ220V)±5% 二次电流:20A 二次电压:300V(250V) 二次电流:10A (五) 补偿电抗器: 电压量:3-15mH 最大工作电流55A,用来作容性电流的补偿 (六) 试验程序: 1. 加压:采用aa-xb 加压;a-x补偿,补偿量根据各个产品的型号来选择,但应保证功率因数在0.7以上为宜。对于220KV的电压互感器补偿电感可取3-5mH 。 2. 激磁电压选择: Uaaxb=(US/K)×[(100-△U%)/100] 式中:Uaaxb—辅助二次侧电压 US—试验电压 K—高压/辅助二次电压 △ U%--容升(110KV的PT取5%) (七) 试验步骤: 1. 按图接好线路,将过流保护整定在22A,并选择好补偿电感值。 2. 接通三相电源,调节单相调压器,使电压互感器一次电压达到试验电压值持续40秒,如无异常则降压结束试验。 以上就是超励磁倍频对被试品进行感应耐压的基本情况。 附:电压量的选择方法: a、 在不带补偿时,电压互感器施加三倍频电压测量容抗值Uaaxb=100V测量I aaxb,则: XC=(Uaaxb/Iaaxb)×1/K2= Uaaxb/3 Iaaxb(K=100/57.8=√3 ) b、 补偿电抗量XL= XC+(0.44-2.2)Ω。然后根据值在电抗器上选择合适数值的抽头。 c、 将补偿电抗器接入电压互感器的ax绕组,将电压升至100V,测出三倍频输出的COSφ0.7-0.9范围,补偿合适。如COSφ偏大,则应加0.4-1.1欧姆补偿电抗。如COSφ偏小,则应将补偿电抗器减小0.4-1.1欧姆,直至满足上述范围为止。 |