电力变压器感应耐压试验关键参数和设备的确定

王和忠，谢鹏林，赵建网，朱如勇

（1 浙江电力变压器有限公司，浙江 温州 325000）

（2 国网温州供电公司，浙江 温州 325000）

（3 温州电力设计有限公司,浙江 温州 325000）

（4 温州电力建设有限公司，浙江 温州 325000）

1 感应耐压试验的原理

根据GB 1094.1-2013《电力变压器 第1部分：总则》中规定，每台变压器出厂都要做例行试验，其中包括例行绝缘试验。在GB 1094.3-2017《电力变压器 第3部分：绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙》对绝缘试验做出详细规定。其中感应耐压试验就是一项例行绝缘试验。标准在第7节指出，该试验用来验证线端和它所连接的绕组对地及对其他绕组的交流耐受强度，同时也验证相间和被试绕组纵绝缘的交流耐受强度试验接线按照变压器运行工况进行，试验中对称电压出现在线端和匝间，中性点没有电压。三相变压器采用三相电压进行试验。为何要进行感应耐压试验呢？由于其变压器刚出厂时，没有经过在长时间实际电网环境中运行，没有外施其额定电压和频率的电源作长期的试验，以致绕组匝间、层间和段间的电压不足以达到电介质缺陷处的击穿电压，难以造成这些绝缘缺陷处的放电和击穿，存在这种绝缘隐患的变压器与绝缘性能良好的同类变压器的空载电流和空载功耗没有太大的差别，故而难以发现这些隐患。感应耐压试验给变压器施加两倍额定电压以上的电压，可在纵绝缘缺陷处建立更高更集中的场强，绕组匝间、层间和段间的电压达到并超过电介质缺陷处的击穿电压，使缺陷暴露。感应耐压试验给变压器施加的频率在两倍的额定频率以上，较高的频率又可大大降低固体电介质的击穿电压，使得绝缘缺陷更容易被击穿。感应耐压试验所规定的外加电压的作用时间亦可保证绝缘缺陷的击穿，故感应耐压试验可以可靠地检测变压器纵绝缘性能的好坏。

图1 激磁电流与主磁通振幅的关系

因感应耐压试验一般采用单相电压在低压侧励磁，变压器试验相和非试验相在试验时，感应的电压值不一样，高、低压绕组对地及高、低压之间的容性功率的总和是总的容性功率。

2 试品基本参数

试品为一台三相油浸式电力变压，其额定容量：80MVA，额定电压：110±8×1.25%/21kV，额定电流：420/2199A，空载损耗：39kW；空载电流：0.1%，联结组别：YNd11，高压一相绕组对地容量为11000pF，低压一相绕组对地容量为18000pF，高压一低压绕组之间容量为14000pF,中性点为66kV级绝缘。按照标准要求，110kV级按国家标准绝缘试验电压Um值为200kV，中性点试验电压为140kV，匝间绝缘感应耐压倍数不大于2倍。

3 试验参数估算

图2 感应耐压试验接线原理图

以A相单相感应试验为例，联结组别为YNd11的三相双绕组变压器，其A相绕组感应耐压(同长时局放试验接线方式相同)试验接线如图1所示。中性点接地，在低压侧ac相施加42kV电压，试验频率为200Hz,则匝间感应电压倍数为2倍。试验电源提供有功损耗，主要为变压器铁心损耗。

3.1 试验电压

（1）UA=Um=200KV（按国标规定值），UA-E=200/1.732=115kV,该变压器高压分接开关在5分接与UA-E相同。

（2）在200Hz试验频率下，有功损耗及有功电流计算：Po∝f1.3×B2m，有功损耗：P200=(200/50)1.3×(K/B200/ B50)2×P50，式中，K=2；P200、P50分别为变压器在试验频率、试验电压下和额定频率、额定电压下的空载损耗。

感应耐压试验时单相总体有功损耗为：P=59kW。

有功电流：I=59/42=1.4A。

3.2 电容功率计算

（1）如被试相高、低绕组的试验电压为UH、UL，则各绕组的首端电压分别为：

（2）绕组对地及绕组间容性功率的估算

A相高压绕组对地的容性功率：

同理，B、C相高压绕组对地容性功率为：

低压绕组对地的容性功率分别为：

高、低压绕组之间的容性功率分别为：

（3）总容性功率为上述式（1）至式（6）之和,即

此时被试变压器的低压侧试验电流为：

4 试验关键设备的选择和参数确定

4.1 试验电源容量估算

三相发电机单相运行时，考安全系数1.1及中间变电压变换因数1.1，其容量：

为了避免自励磁问题，应该考虑选择1.5～2倍的容量，才能确保安全试验。因此可采用输出容量400KVA，输出电压0.8kV，COSФ＝0.2，频率200Hz发电机组。

4.2 试验设备及参数的选取

中频发电机选取：

容量：400KVA，额定频率：200Hz，电压0.8kV，功率因数0.2。

中间变压器：

中变采用容量S中=400×1.2=480≈500KVA,额定电压为4×5.8×1.732＝40.2 kV/0.69kV，高压4绕组可串可并，高、中、低压可Y、D接。

5 电抗器补偿参数的确定

为了突破试验机组容量的限制，实现即减小试验机组的出力，又防止发电机机组出现自励磁，采用电抗器来补偿被试变压器的容性功率的方法，使总的无功功率略呈感性，也可在被试变压器低压侧（中变高压侧）采用电压为20kV、150kvar容量并联电抗器进行补偿。

补偿后：

折算到发电机出口电流为：

发电机容量为400kVA，输出电压0.8kV,最大输出电流为289A,以上补偿方案能满足发电机电源配置要求。

6 结语

通过文中各试验参数计算确定，笔者归纳为功率求和法反映了变压器在感应耐压试验中的容性功率分布，根据绕组的几何电容与电压发布可快速估算绕组的容性功率，利用计算所得的容性功率可以估算发电机组容量配置。如果现有发电机机组有功功率满足的情况下，可利用容性功率计算值，采用电抗器补偿的方法满足试验要求。