500 kv变压器的剩磁和局部放电试验

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1、500kV变压器的剩磁和局部放电试验>　　江苏省电力试验研究所　（南京　210029）　万达   摘　要　分析变压器剩磁导致局部放电试验中产生异常过电压的机理，提出现场的直流和交流去磁方法。　　关键词　变压器　剩磁　局部放电　过电压1　概述　　电力变压器绕组直流电阻测试后，会在铁心中残留剩磁。一般说来，直流磁化的安匝愈大，剩磁愈严重。例如，一台750MVA、500kV三相变压器，额定电压下的高压侧励磁电流为0．87A。如果采用5A电流测试高压绕组的直流电阻，其直流磁势（安匝）是额定电压下交流磁势（峰值）的4倍，剩磁将

2、比较严重。　　具有剩磁的变压器，施加50Hz交流电压，交流磁势的某半波方向与剩磁方向一致时，铁心急骤饱和，出现偶次谐波。图1所示，一台500kV单相变压器具有剩磁，在施加50％和100％50周额定电压时，均出现较明显的偶次谐波激磁电流，激磁电流的偶次谐波是存在剩磁的标志。　　局部放电试验一般采用150～250Hz的中频电源，如果铁心有一定剩磁，将会在被试变压器高压侧出现异常过电压。　2　剩磁导致异常过电压的机理　　利用中频电源进行大型变压器局部放电试验的主接线如图2所示。　　中频发电机G经升压变Ts向被试变压器T施加

3、中频电压。被试变压器在中频电压下呈现为一容性负荷Ct，采用补偿电抗器Lb，使升压变Ts的负荷呈高的功率因数，并略有迟相，保证试验电压的稳定。　　图2试验回路的等值电路（忽略有功部分）如图3所示。　　当被试变压器低压侧电压为U0，其产生的磁通与剩磁方向一致时，铁心急骤饱和，　　其饱和电感Le如图3等值回路，使变压器低压侧电压突然下降，电容Ct放电，如图4所示。Ug—中频发电机电压；Ut—被试变压器低压侧电压；Uh—被试变压器高压侧电压；Ls—升压变Ts的电感（H）；Lc—被试变压器有剩磁时的饱和电感（H）；Lt—被试变

4、压器高低绕组间的电感（H）；Ct—被试变压器的电容（F）　　当电容Ct的放电电流在变压器绕组中流过频率fo（fo值较高，一般约数升赫）的半个周期后，铁心饱和消失，Le断开，等值回路返回到图3。该回路的振荡频率为f1：　　这样，变压器低压侧的电压有一个2Vo的跳跃，并以f1的振荡频率叠加在中频电压波形上，如图5所示。如果频率f1接近中频电源的频率f，其叠加作用导致被试变顺异常的过电压。严重时，将对变压器绝缘造成意外的损伤。　　文献［1］中有一个计算实例：设当铁心剩磁为90％额定磁感应强度，则：Ls＝0．0783（H）；

5、　Lb＝0．205（H）；Le＝0．0015（H）；Lt＝0．00126（H）；CtT=2.043×10-6（F）　　f1接近中频电源频率（f＝250Hz）的二倍，导致较严重的异常过电压。被试变压器曾出现过低压侧及高压侧分别为28．1kV（69％）和29．2kV（72％）的异常过电压。3　判别剩磁导致异常过电压的方法　　如上所述，由于铁心剩磁导致的异常过电压主要取决于跳跃电压的振荡频率f1，当f1接近中频电源频率二倍时，叠加后的异常过电压较高。当f1大大高于f，例如f1＞4f时，由于叠加的相位偏移，过电压的数值下降，

6、且持续时间缩短，对绝缘的损伤作用减轻。如式（1）所示，Lt为被试变压器高低压绕组间的电感：式中　Us——升压变额定电压（V）；Is——升压变额定电流（A）；Usk％—升压变高—低间短路电压百分数。　　被试变压器电容量Ct（F），除考虑高（中）压绕组对地电容外，还应考虑绕组并间的电容，一般可按试验时被试验变压器低压侧的电流进行推算：式中　U—试验电压（V）；I—试验电流（A）；f—中频电源频率（Hz）。   补偿电抗器的阻抗，近似等于容抗，即：　　表1列出几种不同类型变压器的f1的计算结果。　　　　由表1可看出，壳式三

7、相500kV变压器，绕组电容量较大，f1≈2f，铁心的直流剩磁将会导致较高的异常过电压，其他类型的500kV变压器和大容量220kV变压器，f1≈（2～3）f，剩磁也有导致异常过电压的可能性。。　　必须指出，按式（2）计算f1，主要取决于Ls和Ct，即升压变阻抗大和被试变电容量均导致，f1下降，出现f1≈2f情况。文献［2］中列出1000kV变压器在现场工频感应试验的实例，由于其结构特殊，呈现4000kVA的容性功率，以及升压变容量小和阻抗大的原因，铁心剩磁将导致工频（50周）感应试验时的异常过电压。4　现场消除剩磁

8、的方法　　变压器制造厂内，在进行耐压和局部放电试验之前，均要进行空载试验，该试验是施加110％额定电压，持续时间也比较长（对500kV变压器，要持续1h能消除剩磁。）4．1　直流法　　按电工理论，正反向通入直流电流，并逐渐减小，缩小铁心的磁滞回环，达到消除剩磁的目的。直流法去磁接线如图6所示。E—蓄电池（12V）；R—可变电阻（0—100Ω，5