浅谈中压柜半绝缘电压互感器试验

2017-08-01张继达

中国设备工程 2017年14期

关键词：倍频调速器耐压

张继达

（中国大唐（云南）水电联合开发有限责任公司，云南昆明 650000）

浅谈中压柜半绝缘电压互感器试验

张继达

（中国大唐（云南）水电联合开发有限责任公司，云南昆明 650000）

太平江电站 2016年开展 1号机组 A检修时为检查 13.8kV发电机出口 1号机端调速器 PT柜电压互感器的绝缘缺陷、变比误差，需要对其进行绝缘电阻、直流电阻测量、变比测试及3倍频感应耐压试验，对半绝缘电压互感器的原理分析，对为什么要用三倍频试验进行了说明，指出耐压试验试验步骤及方法及判断被试电压互感器是否合格。

半绝缘电压互感器；绕组末端绝缘；倍频感应耐压试验；容升电压；频率；励磁电抗

太平江电站 13.8kV发电机出口 CT及调速器 PT柜电压互感器是由大连第三互感器集团有限公司研发生产的型号为：JDZX11-15的半绝缘电压互感器。

2016年开展 1号机组 A级检修时为了检查 13.8kV发电机出口 CT及调速器PT柜电压互感器中，是否存在电磁线圈制造不良、绝缘受潮、贯穿性缺陷、严重过热老化等原因造成的主绝缘和从绝缘方面的缺陷，需要对半绝缘电压互感器进行各项试验。根据大唐集团电力设备交接和预防性试验规程中规定，我厂 13.8kV发电机出口 CT及调速器 PT柜电压互感器额定电压为 15kV，大修时耐压试验标准，一次侧需要加压至50kV。由于半绝缘电压互感器特性，电压互感器在进行绝缘耐压试验时，一次绕组N端不能和一次绕组首端采用同一试验电压，只能使用3倍频耐压试验，即一次 N端对二次及地 3kV1min，在二次端加压（150Hz），一次 N端接地，A端感应出 50kV。为避免半绝缘电压互感器一次侧电压过高引起铁心饱引起励磁电流过大损坏电压互感器，通常进行3倍频（150Hz）感应耐压试验。

1 中压电压互感器分类

电压互感器——按原理分为电磁感应式和电容分压式两类。一般电压在 3～ 20kV之间的称为中压互感器，电磁感应式互感器基本结构与变压器相同，也是铁芯和一次、二次绕组组成。电磁感应式互感器按绝缘分类又分为半绝缘和全绝缘电压互感器。

半绝缘电压互感器是高压侧头部绝缘高，高压侧尾部（接地端）绝缘低，因此一次N端必须接地运行，一次侧绕组在相和地之间，主要测量相电压，在正常运行中只承受相电压，但因为半绝缘电压互感器体积小且价格便宜，所以在很多中压柜内采用半绝缘电压互感器。

而全绝缘电压互感器可以直接接地运行，也可以间接接地，一般接两相之间，测量线电压，运行中可以承受线电压，但因全绝缘电压互感器在中性点不接地的配电系统中不易发生铁磁谐振过电压，熔断压变熔丝，烧毁电压互感器，甚至引发系统事故，所以经常用在中性点不接地的 10kV配电系统中。

2 为什么半绝缘电压互感器要做三倍频试验

由于半绝缘电压互感器特性：电压互感器在进行绝缘耐压试验时，一次绕组N端不能和一次绕组首端采用同一试验电压，只能使用3倍频耐压试验：即一次N端对二次及地 3KV1min,在二次端加压（150HZ）,一次 N端接地，A端感应出 50KV。为避免半绝缘电压互感器一次侧电压过高引起铁心饱引起励磁电流过大损坏电压互感器，通常进行 3倍频（150HZ）感应耐压试验。如图1所示，在额定频率，额定电压下，铁芯接近饱和，当电压增加时，饱和程度急速加大，即Rm磁阻急速上升导致→∧m磁导下降导致→L自感系数下降↓导致→Xm励磁电抗下降急速↓，Xm急速变小时，励磁电流I0会急剧增加。

图1

3 三倍频原理

当采用三倍频（150Hz），额定电压下时，励磁电抗Xm=ωL=2πf3L，即励磁电流 I0为工频的 1/3，从而磁通φ也为工频的 1/3，远没有达到饱和，当电压调到额定电压的 3倍时，励磁电流 I0才达到工频额定电流值，此时磁通接近饱和状态，即额定状态。

也可由此式来理解：E1=4.44fNBmS=4.44fNφm，在额定电压下，频率f增加三倍时，因励磁电抗增大3倍→励磁电流减小3倍→从而磁密Bm减小 3倍→磁通φm减小3倍。然后把额定电压增大3倍时，励磁电流会增加 3倍达到额定值→Bm达到额定值，即接近饱和状态。三倍频变压器是为了满足《电气设备预防性试验规程》—1995中三倍频感应耐压试验和局放试验而设计。如图2所示，自耦调压器组成的三倍频原理，当加入工频三相电压过励磁时，中性点处便流过含有丰富的3次以上谐波零序电流。然后对这电流进行升压，便得到了3倍频电压。

图2

4 试验步骤说明

（1）将 13.8kV发电机出口 CT及调速器 PT柜电压互感器 0911摇至检修。（2）将 13.8kV发电机出口 CT及调速器 PT柜电压互感器 0911放置到手车上移除高压柜。（3）进行绝缘电阻测试（MΩ）：使用测试仪器：ZC-3 500V兆欧表、ZC11D-10 2500V兆欧表进行测试，其结果见表1。

表1

（4）进行直流电阻测试（Ω）：使用测试仪器：ZT-200K直流电阻测试仪进行测试，其结果见表2。

表2

（5）进行变比校验：使用测试仪器：HYBC-II全自动变比组别测试仪进行测试，其结果见表3。

表3

（6）进行空载校验：使用测试仪器：D52-W 功率表、D26-V电压表、D26-A电流表、TSGC-3kvA三相调压器进行测试其，结果见表4。

（7）进行感应耐压试验：使用测试仪器：SBF三倍频电源发生器、三倍频电源发生器操作箱进行测试，操作步骤如下。

表4

①将试验所需的分体式 BLSBF-15三倍频电源操作箱、LC滤波装置、被试半绝缘互感器及电抗器按示意图所示的方法连接好；仔细检查，确保输入、输出、仪表接地线准确无误后，方可通电进行操作。

图3

②接通电源，查看多倍频耐压试验装置主界面，选择耐压试验。在主界面下，点击“参数配置”菜单将试验电压设置为 318V；耐压时间设置为 40S；过压保护设置为 350V；过流保护设置为 5A；测试频率选择150Hz。按下试验按钮，装置开始工作，输出电压。升压过程中监视试验电压、试验电流、试验频率，如有异常按下紧急停止按钮，结束试验。

试验完毕后，按下停止按钮，记录试验数据，此时将设备断电，其结果见表5。