第２８卷第２期２０ｌ水电能源科学ｖ０１．２８Ｎｏ．２Ｆｅｂ．２０１００年２月ＷａｔｅｒＲｅｓＯｕｒｃｅｓａｎｄＰｏｗｅｒ文章编号：１０００—７７０９（２０１０）０２—０１５５．０３变频串联谐振在变压器交流耐压试验中的应用林梅芬１许晶２（１．福建水利电力职业技术学院，福建永安３６６０００；２．绍兴电力局，浙江绍兴３１２０００）摘要：采用变频串联谐振对大中型变压器进行交流耐压试验，并与常规的交流耐压试验方法进行比较。结果表明，变频串联谐振耐压试验技术电源容量小、试验设备体积小、不对试验品造成损伤，可完成常规试验变压器不能解决的试验。关键词：变频；串联谐振；大中型变压器；耐压试验；容量中图分类号：ＴＭ４０６文献标志码：Ａ在电力系统交接预防性试验中，交流耐压试验是鉴定电力设备绝缘强度的最严格、最有效和最直接的试验方法之一，也是确保设备绝缘水平、避免发生绝缘事故的重要手段［１］。交流耐压试验虽对发现绝缘缺陷有效，但受试验条件限制。３５ｋＶ及８０００ｋＶＡ以上变压器耐压试验因电容电流过整个串联回路的电流工＝Ｕ／Ｒ最大【３］，则：Ｕ抽。＝兀１／（ｃ￡Ｃ）］一Ｕｒ／（以＝：Ｒ）一Ｕ（ｏｉ．／Ｒ）（３）令Ｑ＝１／（（ｕＣＲ）＝让／Ｒ式中，Ｑ为谐振回路的品质因数，则Ｕｃｍ。＝ＱＵ。一般回路中的Ｒ较小，Ｑ很大。在大多数正常情况下Ｑ值约达５０“］。根据不同调节方式，串联谐振装置分为工频串联谐振装置（带可调电抗器或带固定电抗器和调谐用电容器组，工作频率５０Ｈｚ）和变频串联谐振装置（带固定电抗器，工作频率一般１０～３００Ｈｚ）两大类。本文采用变频串联谐振装置，其原理如图２所示。装置由变频电源、励磁变、高压电抗器（Ｉ组：每台额定电压５５ｋＶ、额定电流１６０ｋＶ、额定电流２．５Ａ、流较大，要求高电压试验变压器的额定电流为１００ｍＡ以上，目前这样的高电压试验变压器及调压器尚不够普遍乜］。且试验变压器容量大、试验设备笨重，不便搬运，给现场试验带来了难度。鉴此，本文采用变频串联谐振法实现利用电压及容量小得多的设备产生所需的试验电压，满足了试验要求［２］，效果较好。１原理图１为串联谐振基本原理图。串联回路电流：额定电感量２００Ｈ，共４台；Ⅱ组：每台额定电压Ａ、额定电感量１２０Ｈ，共４０００，＝【，／｛Ｒ２＋［让一１／（∥）］２）“２电容。Ｒｔ，（１）台）、分压器（电容量１被试品电容等组成。ｐＦ）、高压补偿电容器、式中，Ｒ为电阻；∞为角频率；Ｌ为电感；Ｃ为图１Ｆｉｇ．１串联谐振基本原理图ｒｅｓｏｎａｎｃｅ图２变频串联揩振成套试验装置原理图Ｆｉｇ．２ＤｉａｇｒａｍｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｅｑｕｉｐｍｅｎｔｕｓｉｎｇｓｅｒｉｅｓＢａｓｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅｄｉａｇｒａｍｏｆｓｅｒｉｅｓ对串联回路，流过各元件的电流相等。当乩一１／（ｃｃＪｃ）时，回路即处于串联谐振状态‘３。，此时的频率称为谐振频率：２（２）ｗｉｔｈｖａｒｉａｔｉｏｎａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙ实例以浙江绍兴电力局现有设备对变压器进行交，ｏ一１／（２ｎ何）收稿日期：２００９一１０—０１。修回日期：２００９一１０—３０作者简介：林梅芬（１９７５一）。女，讲师。研究方向为电力系统预防性试验，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｍｆ２８３５（孕１２６．ｃｏｒｎ万方数据 １５６水电能源科学流耐压试验为例。（１）实例１。一台由广州维奥伊林变压器厂２００３年出厂的型号为ＳＦＳ９－１８００００／２２０的２２０１８０ｋＶ、估算值满足要求。对１１０ｋＶ绕组选用Ⅱ组电抗器３台串联，电压６０为２．５Ａ，则：＾＝１／（２７～／３６０Ｘ（２３５６９＋１０００）×１０－１２）＝５３．５Ｉ－ＩｚｋＶＸ３＝１８０ｋＶ，电流ＭＶＡ的大型电力变压器（简称变压器１）。接线组别为ＹＮ，ｙｎｏｄｌｌ，额定电压为２２０／１１７／３７ｋＶ，交接试验的绝缘试验数据见表１。表１变压器１交接试验绝缘试验数据Ｔａｂ．１Ｄａｔａｏｆｔｒｔｎｓｆｏｒｍｅｒ１ＡＣｖｏｌｔａｇｅＩＬ；Ｕｓ／（乩）＝８１ｘ１０３÷（２ｕＸ５３．５Ｘ３６０）＝０．６７电抗器２台串联，电压为６０流为２．５Ａ，则：ｋＶ×２—１２０Ａ估算值满足要求。对３５ｋＶ绕组选用Ⅱ组ｋＶ，电ｗｉｔｈｓｔａｎｄｔｅｓｔｗｈｉｌｅｈａｎｄ被试电阻／Ｍｆｌ绕组Ｒ１５。ＲＢｏ－Ｒ６００．２２０１１０警凳釜１～／ｐＡ蔑ｃｘ，ｐ”ｒ比指数１．８１１．６７ｆｏ＝１／（２７、／２４０×（２５３５９＋ｌ０００）Ｘ１０叫２）＝６３．３Ｉ－ＩｚＩＬ＝Ｕｓ／（ａ＾Ｌ）＝７２Ｘ１０３÷（２＇ｃ×６３．３Ｘ２４０）＝０．７５Ａｐ“／％。３７０．１５８０．１４７１３ｋＶｋＶ９６８５００３０００００１３８５００７００２４５００５００１．４２１．３８１．３４１２．５１５．０３．２６９４１４２３５６９估算值满足要求。据上述分析计算，对该变压器进行交流耐压试验，实测数据见表３。由表可知，所测数据均满足试验要求（实测数据中，各绕组试验电流和试验谐振频率与估算值相比均偏小，是因电抗器串联后电抗器间互感引起的）。表３变压器１采用变频串联谐振方法实测数据Ｔａｂ．３Ｄａｔａｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ１ｔｅｓｔｖｉａｓｅｒｉｅｓ３５ｋＶ１０７５０１０５００１００００２０６００１．９２０．１７８２５３５９铁芯夹件根据《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》［５］，该变压器２２０ｋＶ绕组中性点出厂耐压为２００ｋＶ，交接试验电压为１７ｑｋＶ；１１０ｋＶ绕组中性点出厂耐压为９５ｋＶ，交接试验电压为８１ｋＶ；３５ｒｅｓｏｎａｎｃｅｋＶ绕组出厂耐压为８５ｋＶ，交接试验电压为该电力局现有最大试验变压器额定容量５０ｋ、Ａ，ｗｉｔｈｖａｒｉａｔｉｏｎａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙ７２ｋＶ。额定电压１００ｋＶ，额定电流０．５Ａ。若用常规试验变压器法进行交流耐压试验，试验数据见表２。由表可知，该变压器高、中、低压三侧均不能满足试验要求，均无法用现有常规的试验变压器进行交流耐压试验。现采用变频串联谐振的方法对变压器进行交流耐压试验（为使谐振频率接近工频，试验中将其控制为４５＂－－６５Ｈｚ）。Ｔａｂ．４（２）实例２。一台由江苏华鹏变压器厂２００２年９月出厂的型号为ＳＳＺ９—５００００／１１０的１１０ｋＶ、５０ＭＶＡ的电力变压器（简称变压器２），接线组别为Ｙｙｎｏｄｌｌ，，交接试验的绝缘试验数据见表４。襄４变压器２交接试验绝缘试验数据Ｄａｔａｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ２ＡＣｖｏｌｔａｇｅｔｅｓｔ裹２变压器１采用常规试验估算数据Ｔａｂ．２Ｒｅｃｋｏｎｄａｔａｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ１ｕｓｅｄｗｉｔｈｓｔａｎｄｗｈｉＩｅｈａｎｄｏｖｅｒｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｅｘｐｅｒｉｗｅｎｔａｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅ注ｔ“＞”“＜”后数字为额定电压或预疋电沉－对２２０ｋＶ绕组，由式（２）必须满足４５＜ｆｏ＜６５，即４５＜１／（２７ｃ，／ＬＸ（１３６９４—＋１０００）—Ｘ１０－＇２）＜６５，０００）×ｉ０－＇ｚ）＝５９．９Ｉ－Ｉｚ根据文献［５］，该变压器１１０ｋＶ绕组中性点出厂耐压为９５ｋＶ，交接试验电压为８１为７２ｋＶ；３５计算可得４０８Ｈ＜Ｌ＜８５１Ｈ，即电抗器电感量应ｋＶ绕组中性点出厂耐压为８５ｋＶ，交接试验电压ｋＶ；１０＾＝１／（２＇ｃ～／—４８０×（１３６９４＋—１６０ｋＶ×４＝２４０在此范围内。选用Ⅱ组电抗器４台串联，电压为ｋＶ，电流为２．５Ａ，则：ｋＶ绕组出厂耐压为３５ｋＶ，交接试验电压为３０ｋＶ。同理，若用常规试验变压器法进行交流耐压试验，按实例１进行分析，该变压器绝缘试验估算数据见表５。由表可知，试验变压器的额定电压均能满足要求，但额定电流不能全Ｌ—Ｕ；／（乩）＝１７０Ｘ１０３－－（２，ｒＸ５９．９Ｘ４８０）＝Ｏ．９４Ａ万方数据 第２８卷第２期林梅芬等：变频串联谐振在变压器交流耐压试验中的应用·１５７·表５变压器２采用常规试验方法估算数据Ｔａｂ．５Ｒｅｃｋｏｎｄａｔａｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ因此，该方法优越性：①能有效地寻找绝缘弱点，不存在大的短路电流烧伤故障点的隐患；②试品发生击穿时，因失去谐振条件，高电压立即消失，电弧即刻熄灭，不会出现任何恢复过电压；③回路参数按接近工频匹配，对高次谐波有明显的抑制作用‘“。２ｕｓｅｄｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅ部满足要求。因此，该变压器仍无法用现有常规的试验变压器进行交流耐压试验。现采用串联谐振的方法进行变压器交流耐压试验。同理进行分析计算，电抗器组合方式如下：被试绕组分别为１１０、３５、１０ｋＶ，对应的电抗器接法分别为Ｉ组２台串联、Ｉ组２并２串联、Ｉ组２台串联，对应的额定电流分别为１、２、１Ａ，额定电压均为１１０ｋＶ。合理选择电抗器后按图２接线，实测数据见表６。由表可知，所测数据均满足试验要求。试验中，通过励磁变压器将变频电源的输出电压升到合适的电压值【，以激发整个试验回路，调节变频电源的输出频率，使回路中的高压电抗器电感Ｌ与电容发生串联谐振，此时变频电源的输出频率即为谐振频率，试品电容Ｃｘ上所加的电压即为谐振电压ＱＵ。裹６变压器２采用变频串联谐振方法实测数据Ｔａｂ．６Ｄａｔａｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ２ｔｅｓｔ３结语ａ．采用变频串联谐振耐压试验技术可完成常规试验变压器不能解决的试验。ｂ．采用变频串联谐振方法，试验容量、设备重量与体积大幅减小，更适用于现场试验，并具有防止大短路电流烧伤故障点、不出现任何恢复过电压、抑制高次谐波的显著优点。ｃ．由于变频串联谐振装置的试验频率随不同电容量的被试品而变化，所以其使用范围受一定限制。参考文献：［１］张仁豫，陈昌渔，王昌长．高电压试验技术（第２版）［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００３．［２］张占，陈家强，娄东升，等．浅评电力变压器的预防性试验［Ｊ］．电气试验。２００９（１）：１４－１７．［３］蔡元宇，朱晓萍，霍龙．电路及磁路［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２００８．ｖｉａｖｅｒｉｅｓｒｅｓｏｎａｎｃｅｗｉｔｈｖａｒｉａｔｉｏｎａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙ［４］华北电力科学研究院有限责任公司．现场绝缘试验实施导则（ＤＬ／Ｔ４７４．Ｉ～ＤＬ／Ｔ４７４．５－２００６）Ｉｓ］．北由串联谐振原理可知，该试验方法利用高压电抗器与电容谐振产生高电压和大电流，电源仅需提供系统中有功消耗的部分，试验所需的电源功率仅有试验容量的１／Ｑ，所需电源容量大幅减小，试验设备的体积与重量亦大幅减小；在串联谐振状态，当试品的绝缘弱点被击穿时，电路立即脱谐，回路电流迅速下降为正常试验电流的１／Ｑ。京：中国电力出版社，２００６．［５］国电北京电力建设研究所，安徽省电力科学研究院，东ｊＥ电业管理局第二工程公司。等．电气装置安装工程电气设备交接试验标准（ＧＢ５０１５０－２００６）［ＥＢ／０Ｌ］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｉａｎｌｉ．ｃｏｍ／ｂｂｓ／ｄ／５５／７３１．ｈｔｍｌ，２００７—０７—２４．［６３要焕年，曹梅月．电力系统谐振接地［Ｍ］．北京：中国电力出版社。２０００．ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＳｅｒｉｅｓＲｅｓｏｎａｎｃｅｗｉｔｈＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｉｎＡＣＡｄｊｕｓｔａｂｌｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙＷｉｔｈｓｔａｎｄＶｏｌｔａｇｅＴｅｓｔＸＵＪｉｎ９２ｔｏＬＩＮＭｅｉｆｅｎｌ（１．ＦｕｊｉａｎＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｎｃｙａｎｄＰｏｗｅｒＰｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅ，Ｙｏｎｇ’ａｎｔｅｓｔ３６６０００，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｈａｏｘｉｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＢｕｒｅａｕ，Ｓｈａｏ】【ｉｎｇ３１２０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｐａｒｅｄｆｏｍｅｒｗｉｔｈｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄ，ＡＣｗｉｔｈｓｔａｎｄｖｏｌｔａｇｅｆｏｒｌａｒｇｅａｎｄｍｅｄｉｕｍｃａｐａｃｉｔｙｔｒａｎｓ’ｉｓｃａｒｒｉｅｄｗｉｔｈｏｕｔｂｙｓｅｒｉｅｓｗｉｔｈａｄｊｕｓｔａｂｌｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆｓｅｒｉｅｓｒｅｓｏ—ａｄｉＵＳｔａｂｌｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｈａｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｌｏｗｅｒｅｌｅｃｔｒｉｃｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ，ｓｍａｌｌｓｉｚｅｆｏｒｄｅｖｉｃｅ，ｎｏｔｄａｍａｇｉｎｇｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｉｔＫｅｙｔｅｓｔｓｏｌｖｅｓｏｍｅｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｗｈｉｃｈｎｏｔｈａｎｄｌｅｄｂｙｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｔｅｓｔｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．ｗｏｒｄｓ：ａｄｊｕｓｔａｂｌｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；ｓｅｒｉｅｓｒｅｓｏｎａｎｃｅ；ｌａｒｇｅａｎｄｍｅｄｉｕｍｃａｐａｃｉｔｙｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｗｉｔｈｓｔａｎｄｖｏｌｔａｇｅｉｃａｐａｃｉｔｙ万方数据 变频串联谐振在变压器交流耐压试验中的应用
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
林梅芬， 许晶
林梅芬(福建水利电力职业技术学院,福建,永安,366000)， 许晶(绍兴电力局,浙江,绍兴,312000)
水电能源科学
WATER RESOURCES AND POWER2010,28(2)
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