500 kV变压器的剩磁和局部放电试验.doc

关键词变压器剩磁局部放电过电压1 概述电力变压器绕组直流电阻测试后,会在铁心中残留剩磁。一般说来,直流磁化的安匝愈大,剩磁愈严重。例如,一台750MVA、500kV三相变压器,。如果采用5A电流测试高压绕组的直流电阻,其直流磁势(安匝)是额定电压下交流磁势(峰值)的4倍,剩磁将比较严重。具有剩磁的变压器,施加50Hz交流电压,交流磁势的某半波方向与剩磁方向一致时,铁心急骤饱和,出现偶次谐波。图1所示,一台500kV单相变压器具有剩磁,在施加50%和100%50周额定电压时,均出现较明显的偶次谐波激磁电流,激磁电流的偶次谐波是存在剩磁的标志。局部放电试验一般采用150~250Hz的中频电源,如果铁心有一定剩磁,将会在被试变压器高压侧出现异常过电压。 2 剩磁导致异常过电压的机理利用中频电源进行大型变压器局部放电试验的主接线如图2所示。中频发电机G经升压变Ts向被试变压器T施加中频电压。被试变压器在中频电压下呈现为一容性负荷Ct,采用补偿电抗器Lb,使升压变Ts的负荷呈高的功率因数,并略有迟相,保证试验电压的稳定。图2试验回路的等值电路(忽略有功部分)如图3所示。当被试变压器低压侧电压为U0,其产生的磁通与剩磁方向一致时,铁心急骤饱和, 其饱和电感Le如图3等值回路,使变压器低压侧电压突然下降,电容Ct放电,如图4所示。Ug—中频发电机电压;Ut—被试变压器低压侧电压;Uh—被试变压器高压侧电压;Ls—升压变Ts的电感(H);Lc—被试变压器有剩磁时的饱和电感(H);Lt—被试变压器高低绕组间的电感(H);Ct—被试变压器的电容(F) 当电容Ct的放电电流在变压器绕组中流过频率fo(fo值较高,一般约数升赫)的半个周期后,铁心饱和消失,Le断开,等值回路返回到图3。该回路的振荡频率为f1: 这样,变压器低压侧的电压有一个2Vo的跳跃,并以f1的振荡频率叠加在中频电压波形上,如图5所示。如果频率f1接近中频电源的频率f,其叠加作用导致被试变顺异常的过电压。严重时,将对变压器绝缘造成意外的损伤。文献[1]中有一个计算实例:设当铁心剩磁为90%额定磁感应强度,则:Ls=(H); Lb=(H);Le=(H);Lt=(H);CtT=×10-6(F) f1接近中频电源频率(f=250Hz)的二倍,导致较严重的异常过电压。(69%)(72%)的异常过电压。3 判别剩磁导致异常过电压的方法如上所述,由于铁心剩磁导致的异常过电压主要取决于跳跃电压的振荡频率f1,当f1接近中频电源频率二倍时,叠加后的异常过电压较高。当f1大大高于f,例如f1>4f时,由于叠加的相位偏移,过电压的数值下降,且持续时间缩短,对绝缘的损伤作用减轻。如式(1)所示,Lt为被试变压器高低压绕组间的电感:式中 Us——升压变额定电压(V);Is——升压变额定电流(A);Usk%—升压变高—低间短路电压百分数。被试变压器电容量Ct(F),除考虑高(中)压绕组对地电容外,还应考虑绕组并间的电容,一般可按试验时被试验变压器低压侧的电流进行推算:式中 U—试验电压(V);I—试验电流(A);f—中频电源频率(Hz)。   补偿电抗器的阻抗,近似等于容抗