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电抗器(变压器)的雷电冲击和操作冲击试验导则(3)

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一般地说,试验程序包括试验方法和试验顺序。优先采用触发型截断间隙,因为它能保持截波的截断时间稳定,便于对所记录的波形进行比较,并且在全截波试验时,试验电路和各元件参数可以统一,试验顺序接GB 1094.3—85的规定进行。

冲击电压直接加在被试端子上是一种常用的、优先采用的方法;不过,在某些特殊情况下,如低压或中压绕组在运行时不会直接受到与其相连接系统中来的雷电过电压,故对低压或中压绕组可采用“传递冲击”方法。此时,低压或中压绕组和高压绕组的冲击试验同时进行,在这种情况下,传递电压的波形可以不考虑,只要求电压值达到规定的水平。

采用的办法可详见GB 1094.3—85中说明,但应注意有时低压或中压绕组可能无法达到规定的试验电压值;对于三角形联结绕组,相间可能会出现较高的电压,而使相间的内、外绝缘有受到损伤的危险,所以降压或中压的电压值同样也受到限制。采用这种方式试验时,必须在预加的降低电压下,测得高、低(中)各端子电压及相间电压,经计算后确定最后加压值,如低压或中压绕组不能达到所规定的试验电压值,则不能采用这种方法。

注:在油箱内部,例如在绕组的某些段间或整个绕组上装有不带间隙的非线性元件时,建议在施加全试验电压之前,逐级升压;由所记录的波形图的变化,找出变化规律,方可施加全试验电压;但若将非线性元件用于铁心接地或两端接有放电间隙时,则无法找出波形图变化规律。

a.外施电压波形;b.至少一个瞬变现象的波形(见6.3条)。即至少需要两个独立的记录通道。必须记录外施电压的波形,至于记录其它瞬变现象,可根据所采用的故障探测方法来选择。为了便于对试验结果进行分析及使全试验电压下和降低电压的波形图便于比较,最好利用示波器上合适的衰减器,使相对应的波形图均具有相同的幅值。

在调节试验电路参数时,需要详细的记录电压波形;全波波形需记录:波前部分,一般示波器扫描时间可选择为10μs之内(中性点试验时可以更长一些);波尾部分,应能计算出半值时间,有时还需记录出第一个反峰值。截波波形需记录:从零至第一个反峰值出现后的整个波形,示波器扫描可选择在10μs左右。

主要是为了记录波形的峰值,并且尽可能记录较长时间的波形变化情况,通常示波器扫描时间可选择为:对于全波,不小于50μs;对于截波,10~25μs。在正常试验中,一般采用一个时间来记录波形是足够的,但试验出现疑问时,为了便于判断,则可能需要几种不同扫描时间的记录。

一般地说,记录瞬变电流的变化,是探测故障较灵敏的方法,因此观察电流波形图的变化情况,是试验结果分析的主要依据。记录电流波形图,根据波形形状和持续时间不同,可能需要二个或更多的扫描时间同时记录;为了波形清楚起见,也可以选择线性扫描或指数扫描,以保证:a.尽可能地得到包括波形峰值附近处的高频分量在内的清晰波形;b.尽可能地得到电流波形变化的主要过程。

对于具体的扫描时间,由于每台变压器的响应特性不同;波的传播过程与绕组结构有一定的关系,因此,很难拟定一个确切的规定。全波试验当记录中性点电流时,上述情况a.可选择为10~20μs;情况b.至少要记录到电感电流达到峰值之后,以便观察是否存在段间或匝间出现击穿的短路故障,通常扫描时间可选择为100~200μs,当记录电容传递电流时,通常两种情况可以用同一扫描,时间约为10~50μs,截波试验的扫描时间一般亦可选择为10~50μs。

电抗器(变压器)对操作冲击波的响应有较大差异,这是因为变压器有一个完全闭合的磁路,并且操作冲击波持续时间较长,因此,在铁芯中将出现相当多的磁通、试品等效电感是一个变量,而电抗器则不同。此外,二者的波形问题,试验程序等也各不相同,所以对这两种设备的试验问题分别叙述。

按GB 1094.3—85的规定,视在波前时间T1为20~250μs,从视在原点到第一个过零点时间T2≥500μs,超过90%峰值持续时间Td≥200μs(参见图1a);可见操作波试验时对波前时间的要求并不严格,只是要求有足够长的时间以保证绕组上的电压分布基本上均匀即可。当波尾部分出现振荡时,对反极性峰值的要求仍然同雷电冲击全波一样,应不大于施加电压峰值的50%。

波前时间是由绕组的等值电容、负荷电容和串联制动电阻(参见图2)等参数决定的,波前时间的调节问题基本与雷电冲击全波试验调波相同。波尾时间,不仅受电路各种参数影响,而且还可能受到磁密达到饱和的影响,一旦铁芯磁饱和时,试品等值电感骤降,使波形迅速下跌过零,绝大多数电抗器与变压器在全试验电压下铁芯将达到磁饱和,因此波尾时间不能用半值时间来表征,而用T2和Td表征(参见图1a)。

铁芯达到饱和的时间与铁芯尺寸,剩磁情况和施加电压高低有关。施加电压相同的操作冲击波,为了保证各次波形一致,必须使加压前铁芯的起始磁化状态相同。降低电压下的波形不可能与全试验电压下的波形相同,在降低电压下;一般铁芯不出现磁饱和,甚至有时在全试验电压下,也可能不出现磁饱和,如果铁芯出现饱和,对波形的影响大小与其饱和程度有关,因此在降低电压下,只能确定T1和T2。只有在施加第一次全试验电压之后,才能确定T2。由于电抗器与变压器不同铁芯柱的磁磁组不完全相同,因此各相试验时,波形的波尾形状也可能有差异。