一.電壓互感器的基本原理和作用
1.1電壓互感器的原理：
電壓互感器是一個(gè)帶鐵芯的變壓器。它主要由一、二次線圈、鐵芯和絕緣組成。檔在一次繞組上施加一個(gè)電壓U1時(shí)，在鐵芯中就產(chǎn)生一個(gè)磁通，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，則在二次繞組中就產(chǎn)生一個(gè)二次電壓U2。改變一次或二次繞組的匝數(shù)，可以產(chǎn)生不同的一次電壓與二次電壓比，這就可組成不同的電壓互感器。
1.2電壓互感器的作用：
電壓互感器是將高電壓按比例轉(zhuǎn)換成低電壓，電壓互感器一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)等。
1.將電力系統(tǒng)的一次電壓按一定的變比縮小為要求的二次電壓，供各種二次設(shè)備使用。
2.使二次設(shè)備與一次高壓隔離，保證人身和設(shè)備的安全。
二.試驗(yàn)的作用和目的
據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，電力系統(tǒng)60%以上的停電事故是由設(shè)備絕緣缺陷引起的。設(shè)備絕緣的劣化，都有一個(gè)發(fā)展期，在這個(gè)發(fā)展期，絕緣材料會(huì)發(fā)出一些物理、化學(xué)信息，這些信息反映出絕緣狀態(tài)的變化情況。這就需要電氣試驗(yàn)人員通過電氣試驗(yàn)，了解掌握絕緣情況，以便在故障發(fā)展的初期就能夠及時(shí)準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)缺陷并處理。電壓互感器作為重要的一次設(shè)備在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。保障電壓互感器及其二次回路的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。
變壓器、電磁式電壓互感器等繞組類電氣設(shè)備進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)只能檢驗(yàn)其繞組的主絕緣，即繞組的匝間、層間縱絕緣部分未能受到檢驗(yàn)。隨著電壓等級(jí)的提高，線圈類電氣設(shè)備的匝間絕緣相對(duì)比較薄弱，于是對(duì)匝間絕緣墊的考驗(yàn)就顯得極其重要。因?yàn)樵陬~定頻率下，施加1.2倍的額定電壓時(shí)，鐵芯磁通將達(dá)到飽和，勵(lì)磁電流將急劇增加，故給鐵芯施加1.3倍額定值以上的工頻激勵(lì)電壓是行不通的，只有提高勵(lì)磁電源頻率來提高繞組匝間電壓，才能達(dá)到預(yù)期的電壓(一般感應(yīng)耐壓試驗(yàn)頻率為100、150、200Hz，是工頻的整數(shù)倍，故稱為倍頻感應(yīng)耐壓試驗(yàn))。從二次側(cè)施加頻率高于工頻的試驗(yàn)電壓，一次側(cè)感應(yīng)出相應(yīng)的試驗(yàn)電壓，電壓分布情況與運(yùn)行時(shí)相同，且高于運(yùn)行電壓，達(dá)到了考核電壓互感器縱絕緣的目的。
三.試驗(yàn)儀器、設(shè)備的選擇
3.1試驗(yàn)電源頻率的選擇：
在電壓互感器感應(yīng)耐壓試驗(yàn)時(shí)，施加在互感器繞組上的試驗(yàn)電壓高于運(yùn)行電壓倍數(shù)，要滿足試驗(yàn)要求使鐵芯不過勵(lì)磁，只能提高試驗(yàn)電源頻率，工程中選擇三倍頻變壓器一般就可以滿足電壓互感器感應(yīng)耐壓試驗(yàn)的要求。
3.2三倍頻發(fā)生器輸入電壓的選擇：
三倍頻發(fā)生器輸入電壓高低很關(guān)鍵。輸入電壓太低，三倍頻發(fā)生器輸出3次諧波含量低，導(dǎo)致輸出電壓低;輸入電壓太高，三倍頻發(fā)生器3次以上諧波高，輸出波形變差，輸出效率低。當(dāng)輸入電壓不合適時(shí)，可使用調(diào)壓器調(diào)節(jié)合適的勵(lì)磁電壓。
3.3 試驗(yàn)電壓的選擇：
電壓互感器感應(yīng)耐壓試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)電壓頻率較高，被試互感器為容性負(fù)荷，為了避免“容升”的影響，一般要求試驗(yàn)電壓在高壓側(cè)測(cè)量。若在低壓側(cè)測(cè)量，應(yīng)考慮“容升”問題，此時(shí)低壓側(cè)施加的試驗(yàn)電壓應(yīng)按下式計(jì)算：
Us=Ux/k(1+k’)
式中：Us：低壓側(cè)試驗(yàn)電壓
Ux：高壓側(cè)試驗(yàn)電壓
k：電壓互感器變比
k’：容升修正系數(shù)
電壓互感器感應(yīng)耐壓試驗(yàn)容升修正系數(shù)：
3.4補(bǔ)償電感
由于電壓互感器感應(yīng)耐壓試驗(yàn)時(shí)呈容性負(fù)荷狀態(tài)，為減少試驗(yàn)設(shè)備容量、避免倍頻諧振，故應(yīng)根據(jù)電壓互感器不同電壓等級(jí)在其二次繞組或輔助繞組接入補(bǔ)償電感。補(bǔ)償電感的選擇原則是在試驗(yàn)頻率下，被試電壓互感器仍呈容性。
為了有目的的選擇補(bǔ)償電感，試驗(yàn)前應(yīng)對(duì)電壓互感器輔助繞組加150Hz頻率至額定電壓100V，讀取電流，確定加壓線圈的輸入容抗值，然后按經(jīng)驗(yàn)公式選擇補(bǔ)償量，使補(bǔ)償達(dá)到預(yù)期效果。輸入容抗值應(yīng)按下式計(jì)算，即：Xc=Uudxd/Iudxd*1/k2=Uudxd/3Iudxd
式中：Xc：輸入容抗值
uudxd：輔助繞組額定電壓
iudxd：輔助繞組電流
k：輔助繞組和二次繞組額定電壓比值
補(bǔ)償電感的電抗值應(yīng)按下式選取：
XL=XC+(0.5~2)
然后按下式將感抗值換算成補(bǔ)償電感量，即：
L=XL/2πfs*103
根據(jù)計(jì)算出的電抗量選擇補(bǔ)償電抗器的抽頭，然后接入被測(cè)互感器的Ux繞組。將倍頻電壓升至100V，測(cè)量被測(cè)互感器加壓的輔助二次繞組出的cosφ值。如果cosφ在0.7~0.9的范圍內(nèi)，則補(bǔ)償量合適。如cosφ過大，應(yīng)增加0.5~1的補(bǔ)償電抗。如cosφ過小，則減少補(bǔ)償電抗0.5~1。
3.5試驗(yàn)設(shè)備選擇
感應(yīng)耐壓的倍頻發(fā)生器有兩種，
第一種：三倍頻發(fā)生器一次由3臺(tái)單相變壓器星型接法，二次為開口三角接法，同時(shí)工作在磁芯飽和區(qū)，取其3次諧波，輸出頻率150Hz的交流信號(hào)。如圖：
綜上所述，電壓互感器三倍頻變壓器感應(yīng)耐壓電壓及容量的選取按經(jīng)驗(yàn)確定如下表：
第二種，電子式多倍頻發(fā)生器由高性能微處理器控制的變頻電源，輸出正弦波，波形失真度小 , 波形畸變率 < 3 %，輸出穩(wěn)定。
依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，5kVA電子式多倍頻發(fā)生器適用于110kV及以下電壓互感器的感應(yīng)耐壓試驗(yàn)，10kVA
電子多倍頻發(fā)生器適用于220kV及以下電壓互感器的感應(yīng)耐壓試驗(yàn)。
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