浅析变电站运行过程中变压器的电气试验

浅析变电站运行过程中变压器的电气试验

林宇琪

绵阳启明星集团有限公司变电工程分公司 四川绵阳 621000

四川省绵阳市涪城区桃园路168号，林宇琪15883744058

摘 要：实现高压电气试验的主要设备为高压试验变压器，其结构为单框芯式铁心结构，包含了高压绕组、初级绕组、铁心，三者相互绕制，通常被用于变电站运行过程中变压器的电气试验。为了对变压器在电气试验中的应用成效进行探究，此次课题实验将变压器作为研究对象，深度剖析了其结构特点与工作机制。

关键词：变电站；运行；高压；变压器；电气试验

0. 引言

相较于电力变压器而言，变电站运行过程中的变压器的主要工作原理为在电磁感应作用下，实现对交流电压的转化，最终获取到相同频率、不同数值的电压^[1]。针对高压试验变压器而言，其核心目的在于实现对工频电压作用下电器设备绝缘性的有效监测，其中最为常见的为单相变压器，该种变压器具有显著的优势特点，如磁密度较低、波形畸变率较小，能够在一定程度上规避掉变电站运行过程中电压的侵袭风险^[2]。有鉴于此，此次课题实验针对变电站运行过程中变压器的电气实验进行深入探究。

1. 变压器的结构特点及其工作机制研究

1.1高压试验变压器的结构特点

在我国电气设备领域中，新型介质六氟化硫气体受到了愈加广泛的应用，能够在电气试验中发挥出较好的绝缘性能与灭弧性能^[3]。作为一种新型产品，GY系列变压器以其优良的材质、巧妙的工艺流程、恰当的外壳尺寸等，显著优于传统变压器。在GY系列变压器中，存在多级圆柱框形铁心与高压塔式线圈，二者分别由冷轧技术与高强度绝缘筒制成^[4]。相较于传统变压器而言，GY系列变压器的高压套内包含了高压整流硅，可在短路杆的抽插作用下完成对其输出方式的实时变换，包括工频高压交流输出、高压直流输出等。

1.2高压试验变压器的工作机制

据前述内容可知，在高压试验变压器特殊结构的影响下，其工作机制主要可分为四个步骤。其一为将电源输入至操作箱中，该操作箱中具有过流自动脱扣与零位连锁装置，可有效防止突发加压等情况造成的影响；其二为通过该变压器中的自耦调节器，来完成对电气试验中电压的实时调节；其三为输入GY试验变压器初级绕组，由于电磁感应的影响作用，初级绕组获取到的工频电压与次级绕组所获取到的工频电压呈同倍数关系。最终在稳压电容器滤波与高压硅堆整流的促进作用下，高压试验变压器可获取到相应的直流高压，且该直流高压的有效值比幅值工频高压多一倍。

2. 高压试验变压器的在电气试验中的应用研究

2.1高压试验变压器的额定应用条件

在变电站运行过程中，往往会进行相应的电气试验，以此来检验电气设备或电气系统的质量问题，包括其绝缘性能的高低等，最终有效保障电气设备或电气系统的安全稳定运行。高压试验变压器具有一系列额定应用条件，包括温度、湿度、安装位置等。其中温度要求为-20℃至40℃范围中；湿度应控制在85%范围以内；其安装位置应绝对避免接触任何有损变压器绝缘的介质，如爆炸性介质、污垢、化学性积尘、蒸汽等。在高压试验变压器投入使用的实际过程中，其输入电压应保持持续升高的状态，输出端应具有较高的保护电阻；在变电站运行时的高压状态下，严禁对变压器等相关电气设备进行断合处理。根据高压试验变压器所处电压状态来决定其运行时间，来保证自身的散热水平。若高压试验变压器处于额定电压状态，则其连续运行时间不得大于30min，单次运行时间之间的间隔应不少于运行时间的5倍；若处于2/3额定电压状态，则其连续运行时间几乎不受限制，可进行长时间的变压工作。

2.2高压试验变压器的在电气试验中的实际应用

在高压试验GY系列变压器正式应用之前，需要对其所有部位的接线接触状态进行检查确认，保证电气试验的安全性与可操作性。由于该变压器的重量体积与高压绕组电压的三次方呈正相关，且其目的在于获取更高的电压，故而必须将单台变压器的电压控制到一定范围内。在电气试验中，对多台变压器进行串接处理，即可获取到串级试验变压器，通常接受串接处理的变压器数量为3台。该种串接方式下，表现为1台变压器的高压绕组进行两相串联，累接绕组与其高压绕组进行串接，则下级变压器可获取到相应的励磁电流。中心变压器高压绕组的中点需要与其他变压器的铁心与外壳相连，来保证所有变压器的外壳对地具有不同的电位。倘若第1台变压器的高压绕组起端接地，输出电压与外壳对地带电压分别为U₂、0.5U₂；第2台与第3台变压器的外壳带变压为1.5U₂，输出端电压为2U₂，则该电气试验中单台变压器的电压将始终保持初始值，三台变压器的输出电压总和为该试验的总输出电压。据此可知，在一定程度上缩小套管的尺寸、降低各级变压器的绝缘性极为必要。相较于单台变压器而言，串级变压器的运输与安装更为便捷，造价更为低廉，且在实际应用过程中具有更强的灵活性。

由于串级变压器内前级变压器需为后级变压器提供励磁容量与负荷容量，故串级变压器会表现出利用率较低、级数较多等特征；单台变压器的短路阻抗通常为7%左右，因此3台串接变压器的短路阻抗会达到20%以上，这会导致绝缘试验等受到一定的影响。有鉴于此，通过选用额定电流裕度更大的隔离开关，能够有效防止变压器由于上述特征而导致的过热现象。除此以外，在串级变压器的触座与触指末端之间，设置一个软连接装置，可大幅提高该变压器导电、变电的可靠性；在变压器控制箱的过流继电器工作时，需要将调压器降至零位，来规避电气试验中出现故障击穿或短路时的风险；在电气试验过程中，通常会采用电容器的高压端来进行放电处理，此时则务必将调压器降至零位，以此来避免产生触电事故。

3.结束语

综上所述，在变电站运行过程中对变压器进行电气试验时，变压器的核心目标在于实现对不同条件下电气元件绝缘性能的检验，包括工频条件或直流高压条件等。此次课题实验针对变压器在应用过程中的控制要点进行了深入的探究与详尽的阐释。分析结果显示，变电站运行过程中变压器的电气试验须以便捷与安全为重点，主要可归纳为四项措施，其一为保证控制箱与变压器接地的可靠性；其二为保证参与电气试验的工作人员数量为2人及以上，形成分工明确、协同合作的状态，共同维护电气试验及相关电气设备的安全；其三为严格观察耐压试验或升压试验过程中电压指针的摆动情况，一旦出现被测试电气设备发声异常、绝缘烧焦异味、电压指针摆动过大等现象，立即采取降压与断电处理，终止试验；其四为确保高压电气试验过程中变压器的升压速度的合理性，严禁突然采取全电压断电或通电举措。

参考文献

1. 张珂斐,郭江,曾兵,朱文强.基于最优权重和模糊综合分析法的变压器状态评价方法研究[J].武汉大学学报(工学版),2021,54(06):563-570.

2. 张合朋,朱佳佳,黄建,杨恒春.一种高压电气试验接线装置的研发及应用[J].电世界,2021,62(05):34-37.

3. 陆志航.电气试验在变压器故障分析中的运用[J].电力设备管理,2021(04):65-66+99.

4. 冯澄.电力变压器电气高压试验技术和关键点分析[J].冶金管理,2021(05):99-100.