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中試控股技術研究院魯工為您講解：GIS電磁式電壓互感器感應倍頻電源耐壓裝置（電科院）

ZSDBF-5KVA多倍頻感應耐壓試驗裝置

不僅可做互感器感應耐壓試驗，還可兼做伏安特性試驗。
配合高阻抗電容分壓器，能直接監測一次側的高壓自動完成感應耐壓試

參考標準：DL/T 848.4-2004

多倍頻感應耐壓試驗裝置：ZSDBF-5KVA多倍頻感應耐壓試驗裝置實現各種被試品的預防性交流耐壓試驗和交接性交流耐壓試驗，中試控股滿足35kV及以下電壓等級互感器的感應耐壓試驗我中試控股的感應耐壓試驗裝置采用微機控制

中試控股結合先進的變頻及高速采樣技術設計制造，比傳統的三倍頻發生器效率高，輸出電壓穩定，測量精度高，重復性好，并且可以實現自動升壓、升壓至設定值后自動計時、計時完成后自動降壓的功能，操作極其簡單。

儀器采用背光式大屏幕液晶顯示，全中文操作界面，帶實時時鐘和微型打印機。儀器采用一體化結構，重量輕，便于攜帶。

變壓器和互感器的感應耐壓試驗是中試控股保證產品質量符合標準的一項重要試驗。變壓器繞組的匝間，層間，段間及相間的縱絕緣感應耐壓試驗，則是變壓器絕緣試驗中的重要項目。縱絕緣試驗需要通過倍頻電源裝置，施加試驗電壓，進行耐壓試驗。
電壓互感器（PT）是電力系統中的關鍵設備，中試控股感應耐壓試驗是保證產品質量符合標準的一項重要試驗。PT繞組的匝間、層間、段間及相間的縱絕緣感應耐壓試驗，則是PT絕緣試驗中的重要項目，縱絕緣試驗需通過變頻電源裝置施加試驗電壓，進行耐壓試驗。

對PT進行感應耐壓試驗可幫助工作人員及時發現問題，避免造成嚴重后果。
我中試控股的感應耐壓試驗裝置采用微機控制，中試控股結合先進的變頻及高速采樣技術設計制造，比傳統的三倍頻發生器效率高，輸出電壓穩定，測量精度高，重復性好，并且可以實現自動升壓、升壓至設定值后自動計時、計時完成后自動降壓的功能，操作極其簡單。

儀器采用背光式大屏幕液晶顯示，全中文操作界面，帶實時時鐘和微型打印機。儀器采用一體化結構，重量輕，便于攜帶。
注意：最小分辨率為0.1Hz的步進變化，不僅可用于PT的感應耐壓試驗，中試控股還能用于其它需要使用變頻電源的場合。
裝置容量：5kW
輸入電壓：AC，三相，380V±10%。
電源頻率：50Hz。
輸出電壓：0 ～400V
輸出頻率：50Hz，100Hz，150Hz，200Hz（可選）。
波形畸變率：<3%。
保護功能：對被試品具有過流 、過壓及試品閃絡保護 (見變頻電源部分)；
5kW/380V  1臺
額定輸出容量：5kW
工作電源：380±10%V（三相），工頻
輸出電壓：0 –400V， 單相，
額定輸入電流：25A
額定輸出電流：25A
噪聲水平 ：≤50dB
重  量：約12kg；

ZSDBF-5KVA多倍頻感應耐壓試驗裝置實現各種被試品的預防性交流耐壓試驗和交接性交流耐壓試驗，中試控股滿足35kV及以下電壓等級互感器的感應耐壓試驗；

中試控股考驗交聯橡塑電力電纜、電力變壓器、GIS、互感器、絕緣子、發電機、開關等被試品絕緣承受各種過電壓能力及容性負載的交流耐壓試驗。

介質損耗角正切值又稱介質損耗因數或簡稱介損。測量介質損耗因數是一項靈敏度很高的試驗項目，它可以發現電力設備絕緣整體受潮、劣化變質以及小體積被試設備貫通和未貫通的局部缺陷。例如：某臺變壓器的套管，正常tg 值為0.5％，而當受潮后tg 值為3.5％，兩個數據相差7倍；而用測量絕緣電阻檢測，受潮前后的數值相差不大。

由于測量介質損耗因數對反映上述缺陷具有較高的靈敏度，所以在電工制造及電力設備交接和預防性試驗中都得到了廣泛的應用。中試控股電力講解變壓器、發電機、斷路器等電氣設備的介損測試《規程》都作了規定。

二．當前國內介損測試儀的現狀及技術難點？

介損測試儀的技術發展很快，以前在電力系統廣泛使用的QS1西林電橋正被智能型的介損測試儀取代，新一代的介損測試儀均內置升壓設備和標準電容，并且具有操作簡單、數據準確、試驗結果讀取方便等特征。雖然目前介損測試技術發展很快，但與國際水平相比，在很多方面仍有很大差距，差距主要表現在以下幾個方面：

（1）抗干擾能力

由于介質損耗測試是一個靈敏度很高的項目，因此測試數據也極易受到外界電場的干擾，目前介損測試儀采取的抗干擾方法主要有：倒相法、移相法、異頻法等。雖然這些方法能在一定程度下解決干擾的問題，但當外界干擾很強的情況下，仍會產生較大的偏差。

（2）反接法的測試精度問題

現場很多電力設備均已接地，因此必須使用反接法進行檢測，但反接時，影響測試數據的因素較多，往往數據會有很大偏差，特別是當被試品容量較小（如套管），高壓導線拖地測試時（有些介損測試儀所配高壓導線雖能拖地使用，但對地泄漏電流較大），會嚴重影響測試的準確度。

三．什么是“全自動反干擾源”，與其它幾種抗干擾方法相比有何特點？

所謂“全自動反干擾源”，即儀器內部有一套檢測裝置，能檢測到外界干擾信號的幅值和相位，將相關信息傳送給CPU，CPU輸出指令給“反干擾源控制裝置”，該裝置會在儀器內部產生一個和干擾信號幅值相同但相位相反的“反干擾信號”，與“干擾信號”疊加抵消，以達到抗干擾的目的。由于在整個測試過程，“反干擾源”自動產生，用戶無需干預，我們稱之為“全自動反干擾源”。

四．傳統的抗干擾方法主要有倒相法、移相法、異頻法等，其工作原理如何？

1、倒相法

將儀器工作電源正、反兩次倒相測試，將兩次測試結果進行分析處理，達到抗干擾目的，該方法在外界干擾很弱的情況下有一定的效果。

2、移相法

思路緣于“倒相法”，只是將工作電源倒相改為移相至干擾信號相位相同而達到減弱干擾影響的目的，實踐表明，在干擾強烈的情況下，數據仍然偏差較大。

3、異頻法

中試控股電力講解這是近幾年來發展起來的一種方法，其基本原理是工作電源的頻率不是50Hz，即與工頻不同，這樣采樣信號為兩個不同頻率信號（測試電流和干擾電流）的疊加，通過模擬濾波器和數字濾波器對信號濾波，衰減工頻信號，以達到抗干擾的目的，實踐表明：該方法的抗干擾能力優于“倒相法”和“移相法”，但在一些特定場合下，由于干擾影響，數據仍有偏差，甚至出現負值。另外，由于其自身原理特點存在幾個方面的矛盾：

（1）頻率的選擇問題：頻率與工頻越接近，抗干擾能力越弱，但等效性越好；頻率與工頻越遠，抗干擾能力越強，但等效性越差。

（2）為了增強等效性，有的儀器使用了“雙變頻”，即可選用兩種頻率進行測試，比如40Hz和60Hz，但問題是兩種頻率測試結果不一致怎么辦？只作簡單的平均處理能與工頻等效嗎？

（3）模擬濾波器均存在相移問題，固定的相移可由計算機補償，但當溫度等條件變化引起相移特性發生變化后，就會嚴重影響介損值的測試結果。1 前言

  變壓器是電力系統中主要電氣設備之一，對電力系統的安全運行起著重大的作用。在變壓器的運行過程中，其繞組難免要承受各種各樣的短路電動力的作用，從而引起變壓器不同程度的繞組變形。繞組變形以后的變壓器，其抗短路能力急劇下降，可能在再次承受短路沖擊甚至在正常運行電流的作用下引起變壓器徹底損壞。為避免變壓器缺陷的擴大，按華東電力公司和省電力局的有關變壓器類設備的反事故技術措施的要求，對已承受過短路沖擊的變壓器，必須進行變壓器繞組變形測試。

      變壓器繞組變形測試的方法主要有短路阻抗法、低壓脈沖法和頻響分析法等3種。現就短路阻抗法變壓器繞組變形測試技術問題作進一步的分析和研究。

2 短路阻抗法變壓器繞組變形測試的基本原理

中試控股電力講解變壓器的短路阻抗是指該變壓器的負荷阻抗為零時變壓器輸入端的等效阻抗。短路阻抗可分為電阻分量和電抗分量，對于110kV及以上的大型變壓器，電阻分量在短路阻抗中所占的比例非常小，短路阻抗值主要是電抗分量的數值。變壓器的短路電抗分量，就是變壓器繞組的漏電抗。變壓器的漏電抗可分為縱向漏電抗和橫向漏電抗兩部分，通常情況下，橫向漏電抗所占的比例較小。變壓器的漏電抗值由繞組的幾何尺寸所決定的，變壓器繞組結構狀態的改變勢必引起變壓器漏電抗的變化，從而引起變壓器短路阻抗數值的改變。以圓筒型雙繞組變壓器為例，繞組布置示意圖見圖1。

圖1 雙繞組變壓器繞組示意圖

假設：繞組高度等于其軸向配置的高度;安匝數均勻分布;忽略鐵芯的臨近效應和繞組的直流電阻。則短路阻抗可用下式表示：

 (1)

式中 Zk─短路阻抗;

Xk─漏感抗;

       μ0=4π×0-7;

ω─x繞組匝數;

Q1─羅果夫系數;

h─繞組高度;

DCP─主泄汛通道的平均直徑

δ─主泄汛通道的有效寬度;由于Dcp>>b1、b2，故δ≈C+(b1+b2)/3。

由式(1)可知，ZK的變化實際上僅取決于繞組的變形，也就是繞組幾何尺寸的變化。

假如變壓器內部線圈在擠壓力的作用下，其直徑減少2ΔX(見圖1)，在式(1)中用：D′CP=DCP-ΔX代替DCP，δ′=δ+ΔX代替δ即可求出Z′K。

因此，繞組變形引起短路阻抗ZK的變化量為：

ΔZK=Z′K-ZK≈(m-n)ΔX (2)

式中

由式(2)可知，短路阻抗的變化量ΔZK與變形量ΔX直接相關。

根據短路阻抗的變化量來判斷繞組是否變形，只要將測得的短路阻抗與變壓器正常時的測量值(如出廠數據)相比即可。

3 變壓器繞組變形測試對試驗儀器的基本要求

用于現場變壓器繞組變形測試的短路阻抗測試儀除必須具備攜帶方便、操作簡單、具有良好的測試精度及測試重復性外，還必須具有良好的抗干擾能力。現場的干擾主要來自于以下幾個方面：

(1)試驗電源諧波的影響;

       (2)試驗電源電壓的不穩定性;

(3)試驗現場的50Hz同頻干擾。現就以上三方面因素對短路阻抗測試值的影響及消除措施簡述如下。

3.1 消除試驗電源諧波對測試結果的影響

中試控股電力講解試驗用的電源，難免有各種各樣的諧波存在，而且諧波分量的幅值是不穩定的。高次諧波對變壓器短路阻抗的測試值有較大的影響。設被試變壓器在無諧波情況下的短路阻抗值為Z，當施加具有諧波分量的測試電壓u=α1sin(ωt+ψ)+α2sin(3ωt+ψ1)時，流過變壓器的電流為：

考慮諧波以后的變壓器短路阻抗有效值為:

由上式可知，由于測試電源諧波的存在，實測短路阻抗值與無諧波情況下的短路阻抗值之間具有一定的差異。

欲消除測試電源諧波對短路阻抗測試結果的影響，短路阻抗測試儀必須具有優良的濾波性能。通常用硬、軟件相結合的方法，可以基本消除測試電源諧波對短路阻抗測試結果的影響，滿足變壓器繞組變形測試分析、判斷的需要。

3.2 試驗電源電壓的不穩定性對測試結果的影響

試驗電源電壓的基波分量在測量周期內的不穩定性對測試結果有直接的影響。由于短路阻抗為一感性阻抗，電流與電壓之間具有一定的相位差，當測試周期內的電壓基波分量發生變化時，電流不可能同步發生變化，從而會產生測量誤差。

為減小試驗電源電壓不穩定性帶來的短路阻抗測試誤差，通常的方法是通過多次測量求平均值的方法來解決，但效果并不很理想，同時還會延長測試時間。欲有效解決上述問題，短路阻抗測試儀必須對測量周期內所采集到的信號進行分析與運算，較大程度地減小測試誤差，同時也不延長測試時間。

3.3 試驗現場的50Hz同頻干擾

試驗現場的50Hz同頻干擾主要來自變電所運行設備的電暈干擾和試驗儀器用的220V交流電源耦合到測量回路所產生的干擾。

   欲減小試驗現場的50Hz同頻干擾對短路阻抗測試結果的影響，測試儀器必須從硬件上最大限度地抑制由于220V交流電源耦合引起的同頻干擾，當測試現場電暈干擾較大時可采用測試儀器換極性的方法，并適當提高被試變壓器的試驗電壓、電流。

4 短路阻抗法測試連接方式

變壓器短路阻抗測量采用伏安法。該方法適用于單相和三相變壓器。測試前將變壓器的一側出線短接，短接用的導線須有足夠的截面積，并保持各出線端子接觸良好，以減小引線的回路電阻。變壓器的另一側施加試驗電壓，從而產生流經阻抗的電流，同時測量加在阻抗上的電流和電壓，此電壓、電流的基波分量的比值就是被試變壓器的短路阻抗。

變壓器短路阻抗測試時，通常在變壓器的高壓繞組側加壓，在低壓繞組側短路。

為保證測試精度，電壓測量回路應直接接在被試變壓器的出線端子上，以免引入電流引線上的電壓降。試驗用調壓器的額定電流不能小于10A，試驗時流經被試變壓器繞組的試驗電流以在其額定電流的0.5%～0.1%的數量級上或2～10A為宜，試驗電流不能太大，否則由于電源的過載使試驗電壓波形嚴重畸變，影響測試精度。

通過對使用CS-8型短路阻抗儀測得的46臺各種類型變壓器的短路阻抗測量值的分析，發現三相間接短路阻抗值的差異皆小于2%。現場測試值與出廠值相比具有較大的分散性，但一般皆小于4%。

   5 變壓器繞組變形測試分析判斷原則