变压器感应耐压试验的技术探讨

变压器感应耐压试验的技术探讨

陈佩芬

杭州日芝电气有限公司 浙江省杭州市 310000

摘要：变压器自身的绝缘水平会直接影响到整个电力系统运行的安全性和稳定性。因此，在变压器正式投入使用之前，必须要接受不同类型的绝缘试验，以感应耐压试验最为重要。文章以变压器感应耐压试验作为研究主题，在简单分析该试验基本原理的前提下，探讨了传统的感应耐压试验方法，并针对自耦变压器、特殊电压组合变压器的感应耐压试验的操作要点以及改进方法进行研究，最后分析了在变压器感应耐压试验过程中的各种常见问题以及注意事项。

关键词：变压器；感应耐压试验；技术要点

随着我国目前电力系统的持续完善，变压器作为其中的重要组成部分，自身的绝缘性将会直接影响到电力系统运行的安全性。如此一来，变压器正式投入运行之前的绝缘试验需要按照已有规范要求实施，又以感应耐压试验为主，主要是针对变压器的主绝缘和纵绝缘进行试验。在感应耐压试验的过程中，中性点电压、感应变数和试验接线方法对产品结构设计以及产品主绝缘、纵绝缘的试验结果都会产生明显的影响。基于此，本文通过简单分析变压器感应耐压试验的常见技术要点，并针对较为常见的变压器感应耐压试验的改进方法以及常见问题和注意事项进行分析，为变压器感应耐压试验技术的改进提供参考。

1、感应耐压技术原理分析

以我国现行准则的规定看来，任何一台变压器在正式出厂之前都需要开展例行质量试验工作，其中是以绝缘试验为主，并针对绝缘水平、绝缘试验操作等给出了十分详细规定，也包括了感应耐压试验，这种试验能够针对变压器自身线端以及连接绕组对地、其他绕组之间的交流连接强度合理进行检验，同时也能够针对相近以及被检测绕组纵绝缘的交流耐受强度、试验接线是否能够按照变压器的工况运行进行分析[1]。在实际操作的过程中，线端和匝间通常会出现对称电压，而中性点没有形成电压。因为变压器在准备出厂阶段，并未在实际电网环境中运行，意味着尚未在额定电压和频率的电源下试验，绕组匝间、层间以及段间的电压数值有所不足，存在着一定的绝缘隐患。同时，这种变压器与具备绝缘性能优势的变压器相比，在空载电流和空载功耗并没有出现明显的差别，意味着无法在第一时间发现这种安全隐患。感应耐压试验则可以在变压器出厂、使用之前，提供两倍额定以上电压的数值，并且在纵缺陷位置形成较为集中的场强，绕组匝间以及层间、段间的电压能够超出电解质缺陷处的击穿电压，直接暴露各种缺陷[2]。

感应耐压试验方法能够为变压器提供两倍以上的额定频率，并且这些试验频率能够有效地降低固体电介质带来的击穿电压现象，绝缘缺陷可以被及时击穿。在试验操作过程中，相关人员施加的外加电压作用时间也能够保证绝缘缺陷的有效击穿，也正因如此，这种试验方法能够针对变压器纵绝缘性能的水平全方位进行检测。感应耐压试验能够针对变压器的主副绕组同时落实纵绝缘性方面的测试工作，同时也可以根据实际需要开展变压器副边的测试工作、但实际上，电压同样是在额定工作状态下空载电压的两倍数值以上，目前在感应耐压试验过程中，通常都是利用单向电压在低压侧进行励磁处理，而变压器的试验相和非试验相在接触使用时产生的感应电压存在一定的不同，高压、低压绕组和高压低压之间的容性功率相加便可得到整个变压器容性功率数值。

2、变压器感应耐压试验中的常用技术分类

2.1非被试相支撑法

这种技术操作方法实际上是将非被试相的变压器进行接地处理，被绕试组的支撑电压实际上就是中心点在试验过程中产生的感应电压。从目前的三项三柱双绕组试验看来，具体的实验接线方式如图1所示，其中的A相低压首端会添加一定数量的额定电压，而B、C端是典型的高压端子，保持一种短距接地状态，中性点的感应电压数值为UA/3，而A端可以通过电磁感应到试验电压要求。该试验技术在具体应用的过程中，中性点的绝缘水平必须大于等于UA/3，通常会用于我国110kv和220kv的分级绝缘变压器检测工作中。

图1 接线示意图

2.2外加电压支撑法

这种检测技术方法实际上是以支撑变压器的电压为基础保障被检测的高压绕组一端的电压水平基本维持稳定，而另一侧则可以通过低压励磁感应实验电压数值，具体的接线如图2所示。这种方法通常会用于三相变压器的中性点试验电压相较于线段试验电压明显低于1/3或者是常用的非被试相支撑法以及直接励磁法无法满足试验需求的各种状况[3]。

图2 接线原理图

2.3直接励磁法

这种耐压试验方法能够针对低压绕组使用试验变压器直接进行励磁处理，而其他的被试绕组通过电磁感应试验电压数值，在具体试验的过程中，试验接线需要保障高压线端与相邻绕组最近点的电压能够与试验电压数值基本保持一致[4]。从单向双绕组的层面看来，具体的试验接线如图3所示，这种技术方法整体操作较为简单，但在具体试验的过程中很容易出现感应倍数过高的问题，意味着被试绕组的感应电压明显超过自身的绝缘水平。如此一来，不适宜在三绕组变压器感应耐压试验中使用。

图3 接线原理图

3、常见变压器感应耐压试验技术操作及其改进

3.1自耦变压器

选择OSSZ-240000/230型号的自我变压器作为研究对象，电压等级和绝缘水平分别为压等级230士8×1. 25%/115/10.5 kV以及SI750LI950 AC395/LI480AC200-LI185AC85/LI75AC35。

在进行感应耐压试验操作时，相关人员可以使用直接励磁法，如果被检测的低压组是典型的角接绕组，必须事先打开联线。考虑到这种类型的产品低压绕组属于典型的平衡绕组，并且内部已经形成较为稳固的三角形连接，缺乏端子引出，故此相关人员无法利用直接励磁法进行处理。从该自耦变压器的具体绝缘水平看来，高压绕组的中性点绝缘水平相较于高压首端绝缘水平明显较低，同样不能使用非被试相支撑法。因为变压器的高压绕组中性点绝缘水平达到了85kv，中性点的支撑下也是85kv，意味着最大分解状态下的感应倍数为2.12，高压绕组、低压绕组的感应电压数值分别为395kv和226kv，明显超过了200kv的耐压绝缘水平要求。正因如此，85kv支撑电压的实用性相对较差。相关人员可以针对支撑电压适当的降低，而在其中性点支撑电压为35kv的状况下，感应倍数变为2.46，而具体的高压和中压绕组的感应电压分别为395kv以及190kv，满足已有标准的要求。同时，在变压器设计的过程中，相关人员也可以将中压绕组的端部绝缘水平适当进行提高。因为这变压器的高压绕组属于典型的端部进线形式，绝缘水平为395kv，并且110kv套管绝缘水平平均值为230kv。在这种情况下，即便想要提高中压绕组端部的绝缘水平，也不需要投入较多的成本，需要相关人员对于中压火线对比和其他电极间的距离准确进行调整[5]。

在试验方法改进的过程中，如果缺乏支撑变压器，相关人员可以选择使用低压支撑法，感应的倍数为2.54，低压绕组、中压绕组和高压绕组的感应电压分别为27kv、196kv和394kv，完全满足相关标准的要求。但实际上，在这种时间方法的影响下，出现了感应倍数过高的问题，对匝间绝缘考核会变得更加严格。从现有的规定看来，选择针对分级绝缘变压器进行检测，线段耐压试验只需要针对每个线段进行最低的耐压试验，并非是以相间、匝间绝缘的绝缘验证作为目标，也正因如此，感应倍数需要控制在2左右，具体的试验接线如图4所示。如此一来，相关人员需要在综合考量最大分接数值的前提下，将反应倍数确定为2.2，在这种状况下的中压绕组和高压绕组电压分别为219kv和395kv，感应耐压试验工作也能够顺利完成。相关人员可以在选择合适档位的前提下，选择使用非被试

相支撑方法完成相应的检验操作。

图4 试验接线示意图

3.2特殊电压组合变压器

主管人员选择以SFPSZ250000/275型号的变压器作为研究对象，其电压等级和节约水平分别为275/ 230士6×1.25%/22 kV,SI850LI1050AC460-LI200AC70/SI750LI950 AC395-LI200AC70/LIl 50AC50。

相关人员在使用直接励磁法进行感应耐压试验时，感应倍数已经达到了2.9，意味着对匝间绝缘考核变得十分严格，也正因如此，生产厂商不会选择这种方法。高压中性点的耐压水平相较于高压绕组首端的绝缘水平明显下降，并且数值小于首端绝缘数值的1/3，也无法使用非被试相支撑法。正因如此，相关人员选择使用外加电压支撑法进行感应耐压试验，该变压器的高压、中压绕组的中性点绝缘数值平均水平均为70kv，尚未达到我国标准的相关要求。在具体设计的过程中，相关人员可以将其调整为85kv，则感应倍数为2.36，在最小的分解状态下，高压绕组和中压绕组、低压绕组的感应电压数值分别为460kv、391kv以及52kv，低压绕组的绝缘水平略微有所提升，对于设计方案不会产生明显的影响，能够满足具体的要求。

在开展感应耐压试验时，如果相关人员缺乏支撑变压器或者是支撑变压器的适用性相对较差，可以在检测现场选择合适的变压器作为支撑。

正因为支撑变压器的中压绕组需要处于最大的档位，高压绕组则处于最低的单位，在感应耐压试验的过程中，试验低压电压数值调整为52kv。如此一来，支撑变压器的感应倍数高压电压分别为1.485以及85kv，具体的试验电压没有超过支撑变压器的绝缘水平，有着较强的可行性。

4、变压器感应耐压试验中常见问题以及注意事项

4.1常见问题

从目前变压器的感应耐压试验操作看来，通常会出现如下几个问题。

一是三相感应耐压试验问题。从图5的相关信息不难发现，如果被试验的三相变压器相间已经达到了US试验电压的要求，相电压数值为US/，并且中性点的对地电压要求相对较低，完全无法满足交流耐压试验给出的具体要求。如果变压器属于全绝缘性质，则使用的接线方法只能够达到检测变压器在纵绝缘耐压方面的部分要求，相关人员需要针对中性点、线圈在外部落实高压绝缘的耐压试验操作。如果变压器属于半绝缘性质，则需要以其设计绝缘水平和试验标准，对其相间以及相对地的绝缘耐压保持一致，耐压方法无法满足相关标准的要求，感应耐压视频只能够使用单相方式。

图5 三相感应耐压试验的误区

二是外施交流耐压误区。从图6的相关数据不难发现，被测试的变压器高压侧的三相短接对地耐压，中性点、低压侧都保持一种接地状态。相关人员在利用这种方法进行试验时，会因为受到变压器自身分布电容因素的影响，导致较大电容电流会直接通过被检测的线圈，电流数值存在大小方面的差异，靠近施压端的距离和电流数值之间有着明显的负相关关系，意味着线匝之间存在明显的电位差[6]。因为经过线圈的是典型的电容性电流，在接近高压尾部的状况下，其电位数值也会明显提高，很有可能会超过之前的试验电压，从而带来变压器绝缘损坏的问题。

图6 外施交流耐压试验误区

而从图7不难看出，被检验的线圈三相、中性点都处于一种短接对地的耐压状态，低压线圈的短接处始终保持悬浮。因为低压线圈始终在高压线圈对地的电场中存在，意味着低压线圈也分布有一定数量的电位，高压侧对低压侧的电容值以及低压侧对地电容值将会直接影响到电位数值的大小。在试验操作的过程中，低压侧最低电位有一定可能会超过低压侧试验电压要求，高低压线圈之间的试验电压明显要低于试验电压，要求低压线圈必须要保持接地状态。

图7 外施交流耐压试验误区

4.2注意事项

在变压器感应耐压试验过程中，因为变压器属于典型的固体有机绝缘物品，原本存在的绝缘缺点也会保持持续发展的状态，绝缘强度衰减速度与试验电压和试验时间之间有着明显负相关关系。如此一来，在进行交流耐压试验时，被检测绝缘电阻及吸收比测量都需要在满足相关标准要求的前提下方可有效落实试验操作。如果通过对应的检测发现存在明显的绝缘缺陷，则需要在消除缺陷的前提下开展二次试验，并严格遵守已有的规定要求，对于电压和时间数值进行调整，避免出现各种不必要的损坏现象。

在进行感应电压试验时，低压侧电流表通常会出现指示针不变化的问题，如果被检测的变压器自身的容抗和试验变压器的漏抗比值介于2左右，代表回路中的电抗是二者之间的差值。如果出现了被检测变压器击穿短路的现象，则这一电抗数值会回归到0，而耐压线路中的电抗值基本保持不变。也正因如此，会出现电流表指示数值无变化的问题。同时，在具体操作的过程中也会出现电流表指针下降以及上升的问题，之所以会出现下降现象，是因为被检测变压器的容抗和试验变压器的漏抗之比明显小于2，在出现击穿短路的现象时，耐压回路中的电抗明显变大。电流表指针上升的问题是因为被检测变压器的容抗相较于变压器的漏抗明显增加，在出现击穿短路现象时，耐压线路中的电抗数值会出现突然下降的现象。也正因如此，相关人员在针对被检验变压器产品击穿现象进行探讨时，不仅要对电流表指示针进行观察，同时要针对高压测量端的电压表以及低压侧的电压表进行观察。在出现击穿现象时，高压侧的电压表指示数值以及低压侧的电表指示数值都会出现一种明显下降的问题。

在实验处理的过程中，变压器很有可能会出现异响、冒烟、冒气、闪烁之类问题，都属于典型的不正常现象。如果出现了外部试验回路均匀放电以及响声或火花的问题，则属于一种典型的试验现象，通常是受到各种外部因素的影响，需要相关人员及时进行处理以及检查，如果出现了被检测变压器内部放电的问题，同时伴随有金属敲击油箱声响，仪表始终保持摆动状态，则是因为油隙间距不够或者是存在电场畸变的现象。在这种状况下，需要相关人员及时停止试验，并针对存在的现象进行检查，提出相应的解决方案。

总结

总而言之，变压器的感应耐压试验操作将会直接影响到变压器自身的绝缘性能以及水平，事关整个电力系统的运行完全稳定性。在开展变压器感应耐压试验时，要求相关人员根据变压器种类差异选择相应的试验技术并适当进行调整，以此提高整个耐压试验结果的精准性以及安全性。同时，相关人员在开展感应耐压试验技术时，必须要保障相关性能参数符合标准的要求，有效地落实感应耐压试验，并针对其中较为常见的三相感染试验感应耐压以及外施交流耐压的误区全方位进行分析，避免出现失误操作的现象，有效降低不良事件的发生概率，提高感应耐压试验的效率和质量。

参考文献

[1]陶霞.1000MW发电机出口半绝缘电压互感器交流耐压试验方法研究[C]//2022年江西省电机工程学会年会论文集.江西大唐国际抚州发电有限责任公司;,2022:3.

[2]刘隰蒲,王俊娜,李晟元,等.220kV变压器交接试验放电故障诊断分析与处理[J].变压器,2022,59(03):66-70.

[3]马强.20kV发电机出口电压互感器三倍频感应耐压试验方法[J].电力设备管理,2021,(07):93-94+120.

[4]周秀,吴旭涛,马云龙,等.换流变压器感应耐压及局放试验参数计算及分析[J].宁夏电力,2021,(03):61-65.

[5]张大宏,尚等锋.电力变压器预防性试验技术要点分析[J].科技创新与应用,2021,(03):167-169.

[6]黄胜茂.核电厂厂用变压器长时感应耐压带局部放电试验装置的优化[J].中国核电,2020,13(04):512-515.