高壓變壓器耐壓試驗(yàn)中應(yīng)注意的幾個(gè)問題

    變壓器能否可靠工作，重要的指標(biāo)就是絕緣結(jié)構(gòu)。據(jù)有關(guān)部門調(diào)查統(tǒng)計(jì)，變壓器發(fā)生的故障有60％左右是在絕緣系統(tǒng)中，可見對變壓器絕緣性能進(jìn)行質(zhì)量檢測，是何等的重要。國家標(biāo)準(zhǔn)GB 19212.1-2003《電力變壓器、電源裝置和類似產(chǎn)品的安全第1部分:通用要求和試驗(yàn)》對低壓變壓器工頻耐壓試驗(yàn)的電壓值、受試部位等都有較詳細(xì)的規(guī)定。本人長期從事低壓變壓器設(shè)計(jì)工作，總結(jié)了一些耐壓試驗(yàn)中應(yīng)該注意的問題，在此作簡要分析。

  一、耐壓試驗(yàn)步驟

    在試驗(yàn)中應(yīng)嚴(yán)格按照下列步驟進(jìn)行操作，這樣才能保證試驗(yàn)結(jié)果的正確判斷和測試過程的安全保障。

       1．檢查試驗(yàn)環(huán)境有無不安全因素存在。若沒有，則將耐壓設(shè)備開機(jī)預(yù)熱5min。

       2．檢查試驗(yàn)設(shè)備是否置于試驗(yàn)所需的電壓擋位，其整定泄漏電流值是否符合要求。

       3．將試驗(yàn)設(shè)備的高壓輸出端短路，通電檢查過電流繼電器是否動(dòng)作，或是否發(fā)出擊穿信號(hào)。

       4．將試驗(yàn)設(shè)備的測試夾分別接在規(guī)定測試的部分（變壓器繞組、屏蔽、鐵心、框架等互相隔離的兩個(gè)或更多的零件上）。

       5．操作試驗(yàn)設(shè)備升壓。升壓初始，慢慢升至規(guī)定值的一半（應(yīng)避免跳躍），然后迅速增加至規(guī)定電壓值（整個(gè)升壓過程大約在10 s），歷時(shí)1min ，在此期間不允許有連續(xù)飛弧和擊穿現(xiàn)象發(fā)生，然后將電壓慢慢退到零位，切斷電源，試驗(yàn)完畢。

       切記，不可采用突然斷電方法，以免瞬時(shí)失壓引起的振蕩過電壓而將變壓器擊穿。

  二、耐壓試驗(yàn)結(jié)果的判斷方法

       如果在試驗(yàn)過程中發(fā)生電壓下降或發(fā)生擊穿信號(hào)，這時(shí)不要輕易判斷變壓器擊穿。應(yīng)繼續(xù)進(jìn)一步測試，做進(jìn)一步的證實(shí)：

        1．用兆歐表測其絕緣電阻，若絕緣電阻為零或接近于零，則判為擊穿；或進(jìn)行二次升壓試驗(yàn)，電壓逐步施加，若是擊穿，在電壓加到一定值時(shí)，可觀察到擊穿點(diǎn)附近出現(xiàn)連續(xù)的火花放電或發(fā)熱冒煙，則判為擊穿。若第二次施壓，電壓上升了又下降，電流表的指針擺動(dòng)劇烈，則判為飛弧不合格。

        2．若絕緣電阻沒有太大變化，或二次升壓后可持續(xù)1min無擊穿動(dòng)作，則認(rèn)為次擊穿是空氣間隙擊穿（塵埃等物質(zhì)引起），我們通常稱為飛弧 。外加電壓消失后，擊穿間隙立即自行復(fù)原，變壓器的絕緣電阻不會(huì)發(fā)生變化，變壓器的絕緣性能沒有發(fā)生變化，不能判定為不合格。

  三、試驗(yàn)所用高壓設(shè)備的容量的計(jì)算與分析

       試驗(yàn)所用設(shè)備高壓試驗(yàn)變壓器容量應(yīng)根據(jù)被測變壓器的容量來決定。如果容量太小，施壓時(shí)因泄漏電流劇增會(huì)造成變壓器輸出電壓明顯降低，影響對測試結(jié)果的正確判斷。高壓試驗(yàn)變壓器一般要滿足兩個(gè)條件：（1）在正常連續(xù)耐壓試驗(yàn)時(shí)，變壓器繞組溫升不應(yīng)超過允許值；（2）當(dāng)被測變壓器擊穿時(shí)變壓器要能提供足夠大的電流通過絕緣的擊穿點(diǎn)。

      根據(jù)個(gè)條件可用近似公式估算高壓試驗(yàn)變壓器容量：

            （3-1）

         其中： P——試驗(yàn)變壓器容量，kVA

                       f——試驗(yàn)頻率，Hz

                      c——試樣絕緣幾何容量，

      如果按式（3-1），低壓變壓器耐壓試驗(yàn)變壓器容量一般選用0.5kVA以上是可行的，但由于變壓器容量與其短路阻抗有關(guān)，變壓器短路阻抗必須足夠小，以保證在可能小試驗(yàn)電壓下被試變壓器擊穿時(shí)電流輸出不小于0.，該電流值是IEC規(guī)定的。此電流實(shí)際上也就是變壓器輸出時(shí)高壓繞組的短路電流，一般 ％取5 10之間。因此變壓器容量可用式（3-2）表示。

           （3-2）

         其中：S——變壓器容量，kVA

                     Umax——變壓器輸出高試驗(yàn)電壓，kV

                     Umin——變壓器輸出小低試驗(yàn)電壓，kV

                      I——試樣擊穿時(shí)變壓器必須輸出的電流， 規(guī)定

        ——變壓器短路阻抗百分值，在5 10之間。

      根據(jù)低壓電器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)取 ＝3.5kV，＝1kV， I=0.， ％取10，代入式（3-2）得：

          （kVA）

            從上面的計(jì)算結(jié)果可以看到一般情況下試驗(yàn)變壓器容量大于0.6 kVA即可，但考慮留有余地取0.75 kVA。

  四、耐壓試驗(yàn)設(shè)備動(dòng)作電流

          低壓變壓器耐壓試驗(yàn)中，在試驗(yàn)電壓作用下，變壓器絕緣介質(zhì)中的電場強(qiáng)度達(dá)到某一臨界值時(shí)，其絕緣性能開始喪失，泄漏電流劇增，當(dāng)達(dá)到耐壓設(shè)備高壓側(cè)過電流繼電器預(yù)先規(guī)定的電流值時(shí)，繼電器動(dòng)作，切斷高壓輸出。耐壓試驗(yàn)一般均以繼電器動(dòng)作與否來判定是否擊穿，因此過電流繼電器的電流整定直接關(guān)系到對試品能否正確評判，一般低壓電器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定100mA為高壓側(cè)過電流繼電器的整定值。

         耐壓試驗(yàn)，又稱電氣強(qiáng)度試驗(yàn)或介電強(qiáng)度試驗(yàn)，是證明設(shè)計(jì)、選材和制造工藝的合理性。也是考核變壓器安全性能的非常重要的試驗(yàn)項(xiàng)目之一。其目的在于檢驗(yàn)變壓器能否在實(shí)際運(yùn)行中長期工作，而不致發(fā)生絕緣被施加的額定電壓出現(xiàn)飛弧事故。