高压电气试验过程的变压器应用

李 玮

（江苏省电力公司淮安供电公司，江苏 淮安 223002）

与电力变压器的工作原理相比较，高压试验变压器的工作原理也是基于电磁感应原理把交流电压转化成同频率不同数值的电压。高压试验变压器的主要作用是对受到工频电压作用或与工频电压电器相关的各种电气设备的绝缘性能进行研究与监测。高压试验变压器以单相变压器为主，其铁心设计具有波形畸变率小、磁密度较低等特点，同时试验变压器的温升较低，由此免去复杂的冷却系统，此外高压试验变压器作用过程不会受到电压的侵袭，其表现出较小的绝缘安全裕度，但对局部放电量必须交额定电压低的要求十分严格。

1 高压试验变压器的结构与工作原理

随着我国科研水平的提高及各种新工艺与新材料的应用，新型介质六氟化硫气体被应用到电气设备领域，同时该类物质具有灭弧性能与绝缘性能高、不燃性等优点，因此其也是一种备受推崇的新型绝缘介质。本章节主要介绍GY系列变压器的结构与工作原理。

1.1 高压试验变压器的结构

1）GY系列变压器是一种新型产品，即其材质选择、设计构思、工艺流程皆较普通变压器先进。GY系列变压器具有重量轻、体积小、外形美、技术指标高；

2）GY系列变压器具有内充SF6气体、外壳采用适形尺寸等特点，同时其用冷轧 DQ-151取向硅钢片制成多级圆柱框形铁心，并借助专用高强度绝缘筒把QZ型导线连续绕制成高压塔式线圈；

3）与GY变压器相比较，GY(JZ)变压器能够把高压整流硅巧妙地堆装入高压套内，同时借助短路杆的抽插可实时变换GY变压器的输出方式（高压直流输出或工频高压交流输出）（见图1）。

图1 GY系列变压器型号

1.2 高压试验变压器的工作原理

结合高压试验变压器的结构可知，高压试验变压器的工作原理具体为：把电源输入操作箱，其中操作箱设有防突发加压的零位连锁装置及过流自动脱扣→利用自耦调节器调节电压→输入GY试验变压器初绕组，此时基于电磁感应原理可知，次级绕组可获取与初级绕组数之比同倍数的工频电压，同时工频高压通过稳压电容器滤波及高压硅堆整流便可获取直流高压，其中该直流高压是幅值工频高压有效值的2倍。

2 高压电气试验过程变压器的具体应用

由前文可知，GY系列变压器的应用是高压试验的进步。本节主要探讨高压试验过程GY系列变压器的具体应用。

2.1 高压试验变压器的使用条件

高压试验变压器的使用额定条件较多，其中主要包括：变压器使用环境的温度应控制到-20℃～40℃之间；空气最大相对温度要求25℃空气温度的相对湿度≤85%；变压器安装位置应无任何有损变压器绝缘的化学性积尘、气体、污垢、蒸汽及爆炸性介质；高压试验变压器使用过程，变压器的输入电压应呈逐步升高趋势及输出端串入的保护电阻应足够高，注意严禁高压状态时断合设备；若高压试验变压器处在额定容量的额定电压状态，那么变压器的连续运行时间应≤30min，单次工作时间间隔应控制到工作时间的5～10倍，由此提高高压试验变压器的散热水平，此外若高压试验变压器处在2/3额定电压/电流的工作状态，那么变压器可长时间进行连续性运行。

2.2 高压电气试验过程变压器的具体应用

1）高压试验GY系列变压器的应用

图2为高压试验变压器应用的控制线路图；图3为串接组合试验接线图。

图2 高压试验变压器操作平台

图3 串接组合试验接线图

如图2、图3所示，高压电气试验过程GY系列变压器的具体应用方法为：高压试验GY系列变压器应用之前，必须完善相关检查工作，以确保所有部位的接线接触保持良好状态及控制箱的调压器调制零位→接通电源至绿色指示灯变亮→按下启动按钮至红色指示灯变亮→等待变压器升压→顺时针旋转调压器手柄，注意施力要均匀→变压器升压过程必须对仪表指示与试品情况进行跟踪观察→试验结束以后，电压应迅速降到零位→按下停止按钮→切断电源→解开试验引线。

2）高压电气试验过程变压器应用的控制要点

（1）高压电气试验过程变压器通常需获取更高的电压，但因变压器的体积及重量与高压绕组电压的三次方呈正相关，因此单台变压器的电压必须被控制到要求范围。由此可见，高压电气试验过程，多台变压器的串接便组合成串级试验变压器，其中以3台变压器串接最常见，即1台变压器的高压绕组进行两相串联，累接绕组串接到该台变压器的高压绕组，由此实现对下级变压器供给励磁电流。此时，各台变压器的外壳与铁心皆被连接到该台变压器高压绕组的中点，由此各台变压器的外壳对地皆带上不同的电位。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台变压器的外壳带变压与输出端电压分别为1.5U2、2U2，第3台与第2台相同，那么该试验的总输出电压与三台变压器输出电压的总和相等，注意单台变压器的电压始终不变，由此对减弱各级变压器的绝缘与减小套管的尺寸至关重要。此外，与单台变压器相比较，串级试验变压器具有使用灵活、运输安装方便、总造价低廉等优点。

（2）高压试验过程，串级变压器的额定容量皆较单台变压器的额定容量小，理由是前级变压器必须同时向后级变压器供给负荷容量及励磁容量，因此串级变压器整体的试验装置具有级数多、利用率低等特点，此外设备的短路容量呈急剧下降趋势。研究数据表明，单台变压器的短路阻抗为6%～8%左右；3台串接变压器的短路阻抗为20%～30%左右，所以人工污秽试验或外绝缘湿试验的结果皆会受到影响。

（3）高压电气试验过程，变压器极易发生过热现象，究其原因为户外高压隔离开关的工作电流约为其工作额定电流的70%，此时必须选用额定电流裕度更大的隔离开关；若想提高变压器导电的可靠性，触座与触指末端之间可增设一个软连接；针对高压电气试验过程偶尔出现的故障击穿或试品短路现象，控制箱的过流继电器工作过程必须把调压器降至零位，同时把电源切断后再取出试验品；此外，电容试验过程，若用电容器的高压端来实施放电，那么调压器必须降至零位，由此规避触电事故。

3 结论

综上所述，高压电气试验过程，变压器的主要作用是对直流高压或工频条件下设备电气元件绝缘材料的绝缘强度进行检测。本文对高压电气试验过程GY系列变压器的具体应用做了详细论述，同时对高压试验变压器应用的控制要点做了全面阐释。分析结果表明，高压电器试验过程变压器的应用必须把方便与安全放到核心地位，此乃试验变压器可持续发展的必然选择。总体而言，高压电气试验过程变压器的应用必须特别注意下列问题：

（1）高压电气试验的参与人员必须≥2人，工作人员分工必须明确，其中人员之间必须设有有效的联系方式，同时试验现场必须由专人负责安全工作（包括试品状态安全）。

（2）控制箱与变压器的接地必须可靠。

（3）高压电气试验过程，变压器的升压不宜过快，同时严禁突然全电压断电或通电。

（4）耐压试验或升压试验过程，若发现电压指针摆动过大、绝缘烧焦异味或冒烟、被测试品发声异常等异常情况皆应立即降压，同时切断电源及停止试验，待问题被彻底解决问题方可再次进行试验。

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