變壓器的工作原理[共18頁]

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1、一.變壓器的工作原理 變壓器---利用電磁感應(yīng)原理，從一個(gè)電路向另一個(gè)電路傳遞電能或傳輸信號的一種電器是電能傳遞或作為信號傳輸?shù)闹匾? 1.變壓器 ---- 靜止的電磁裝置 變壓器可將一種電壓的交流電能變換為同頻率的另一種電壓的交流電能 電壓器的主要部件是一個(gè)鐵心和套在鐵心上的兩個(gè)繞組。 變壓器原理圖（圖3.1.2） 與電源相連的線圈，接收交流電能，稱為一次繞組 與負(fù)載相連的線圈，送出交流電能，稱為二次繞組 設(shè) 一次繞組的 二次繞組的 電壓相量 U1 電壓相量 U2 電流相量 I1 電流相量 I2 電

2、動(dòng)勢相量 E1 電動(dòng)勢相量 E2 匝數(shù) N1 匝數(shù) N2 同時(shí)交鏈一次，二次繞組的磁通量的相量為 φm ,該磁通量稱為主磁通 請注意 圖3.1.2 各物理量的參考方向確定。 2.理想變壓器 不計(jì)一次、二次繞組的電阻和鐵耗， 其間耦合系數(shù) K=1 的變壓器稱之為理想變壓器 描述理想變壓器的電動(dòng)勢平衡方程式為 e1(t) = -N1 d φ/dt e2(t) = -N2 d φ/dt 若一次、二次繞組的電壓、電動(dòng)勢的瞬時(shí)值均按正弦規(guī)律變化， 則有 不計(jì)鐵心損失，根據(jù)能量守恒原理可得 由此得出一次、二次繞組電壓和

3、電流有效值的關(guān)系 令 K=N1/N2，稱為匝比（亦稱電壓比），則 二.變壓器的結(jié)構(gòu)簡介 1.鐵心 鐵心是變壓器中主要的磁路部分。通常由含硅量較高，厚度為 0.35 或 0.5 mm， 表面涂有絕緣漆的熱軋或冷軋硅鋼片疊裝而成 鐵心分為鐵心柱和鐵軛倆部分，鐵心柱套有繞組；鐵軛閉合磁路之用 鐵心結(jié)構(gòu)的基本形式有心式和殼式兩種 心式變壓器結(jié)構(gòu)示意圖(圖3.1.6) 2.繞組 繞組是變壓器的電路部分， 它是用紙包的絕緣扁線或圓線繞成 變壓器的基本原理是電磁感應(yīng)原理，現(xiàn)以單相雙繞組變壓器為例說

4、明其基本工作原理（如上圖）：當(dāng)一次側(cè)繞組上加上電壓Ú1時(shí)，流過電流Í1，在鐵芯中就產(chǎn)生交變磁通Ø1，這些磁通稱為主磁通，在它作用下，兩側(cè)繞組分別感應(yīng)電勢É1，É2，感應(yīng)電勢公式為：E=4.44fNØm 式中：E--感應(yīng)電勢有效值 f--頻率 N--匝數(shù) Øm--主磁通最大值 由于二次繞組與一次繞組匝數(shù)不同，感應(yīng)電勢E1和E2大小也不同，當(dāng)略去內(nèi)阻抗壓降后，電壓Ú1和Ú2大小也就不同。 當(dāng)變壓器二次側(cè)空載時(shí)，一次側(cè)僅流過主磁通的電流（Í0），這個(gè)電流稱為激磁電流。當(dāng)二次側(cè)加

5、負(fù)載流過負(fù)載電流Í2時(shí)，也在鐵芯中產(chǎn)生磁通，力圖改變主磁通，但一次電壓不變時(shí)，主磁通是不變的，一次側(cè)就要流過兩部分電流，一部分為激磁電流Í0，一部分為用來平衡Í2，所以這部分電流隨著Í2變化而變化。當(dāng)電流乘以匝數(shù)時(shí)，就是磁勢。 上述的平衡作用實(shí)質(zhì)上是磁勢平衡作用，變壓器就是通過磁勢平衡作用實(shí)現(xiàn)了一、二次側(cè)的能量傳遞。 變壓器工作原理動(dòng)畫演示 三、變壓器的類型 變壓器是一種靜止電機(jī)，它可以將一種電壓的電能轉(zhuǎn)換為另一種電壓的電能。 一、變壓器分類及用途 電力變壓器：電力系統(tǒng)傳輸電能的升壓變壓器/降壓變壓器/配電變壓

6、器等。 問題5-1 遠(yuǎn)距離輸電為什么必須采用高壓輸電？ 電爐變壓器(專用) 給電爐(如煉鋼爐)供電。 電焊變壓器(專用) 給電焊機(jī)供電。 整流變壓器(專用)： 給直流電力機(jī)車供電。 儀用變壓器：用在測量設(shè)備中。 電子變壓器：用在電子線路中。 二、變壓器的工作原理 (1)原理圖 一個(gè)鐵心:提供磁通的閉合路徑。 兩個(gè)繞組:1次側(cè)繞組(原邊)N1,2次側(cè)繞組(副邊)N2。 (2)工作原理 當(dāng)1次繞組接交流電壓后，電流i0,該電流在鐵心中產(chǎn)生一個(gè)交變的主磁通Φ

7、。 Ф在兩個(gè)繞組中分別產(chǎn)生感應(yīng)電勢e1和e2 e1=－N1dФ/dte2=－N2dФ/dt 如果略去繞組電阻和漏抗壓降，則 u1/u2≈(-e1)/(-e2)=N1/N2 u1/u2≈(-e1)/(-e2)=N1/N2=k, k定義為變壓器的變比。 5-2 變壓器的類型和結(jié)構(gòu) 1、類型 除了按以上用途分類外，變壓器還可以按相數(shù)/繞組數(shù)目/鐵心形式/冷卻方式等特征分類。 按相數(shù)分：單相/三相/多相等 按繞組數(shù)：雙繞組/自耦/三繞組/多繞組 鐵心形式：心式/殼式 冷卻方式：干式/油浸式等 2、結(jié)構(gòu)(

8、電力變壓器) 變壓器主要部件是繞組和鐵心(器身)。 繞組是變壓器的電路，鐵心是變壓器的磁路。二者構(gòu)成變壓器的核心即電磁部分。 除了電磁部分，還有油箱/冷卻裝置/絕緣套管/調(diào)壓和保護(hù)裝置等部件。 (1)鐵心 型式：心式(結(jié)構(gòu)簡單工藝簡單應(yīng)用廣泛)/殼式(用在小容量變壓器和電爐變壓器)。 材料：一般由0.35mm/0.5mm冷軋(也用熱軋)硅鋼片疊成。 鐵心交疊：相鄰層按不同方式交錯(cuò)疊放，將接縫錯(cuò)開。偶數(shù)層剛好壓著奇數(shù)層的接縫，從而減少了磁阻，便于磁通流通。 鐵心柱截面形狀：小型變壓器做成方形或者矩形；大型變壓器做成階梯形。容量大則級數(shù)多。疊片間留有間隙

9、作為油道(縱向/橫向)。（縱向油道見課本圖5.13） (2)繞組 一般用絕緣扁銅線或圓銅線在繞線模上繞制而成。 繞組套裝在變壓器鐵心柱上，低壓繞組在內(nèi)層，高壓繞組套裝在低壓繞組外層，以便于絕緣。 (3)油/油箱/冷卻/安全裝置 器身裝在油箱內(nèi)，油箱內(nèi)充滿變壓器油。 變壓器油是一種礦物油，具有很好的絕緣性能。變壓器油起兩個(gè)作用：①在變壓器繞組與繞組、繞組與鐵心及油箱之間起絕緣作用。②變壓器油受熱后產(chǎn)生對流，對變壓器鐵心和繞組起散熱作用。 油箱有許多散熱油管，以增大散熱面積。 為了加快散熱，有的大型變壓器采用內(nèi)部油泵強(qiáng)迫油循環(huán)，外部用變壓器風(fēng)扇吹

10、風(fēng)或用自來水沖淋變壓器油箱。這些都是變壓器的冷卻裝置。 1油箱/2儲油柜/3氣體繼電器/4為安全氣道。 變壓器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生熱量，使變壓器油膨脹，并流進(jìn)儲油柜中。 儲油柜使變壓器油與空氣接觸面變小,減緩了變壓器油的氧化和吸收空氣水分的速度。從而減緩了油的變質(zhì)。 故障時(shí),熱量會使變壓器油汽化,觸動(dòng)氣體繼電器發(fā)出報(bào)警信號或切斷電源。 如果是嚴(yán)重事故，變壓器油大量汽化，油氣沖破安全氣道管口的密封玻璃，沖出變壓器油箱，避免油箱爆裂。 5-3 變壓器的額定值 (1)額定電壓U1N/U2N 單位為V或者kV。U1N為正常運(yùn)行時(shí)1次側(cè)應(yīng)

11、加的電壓。U2N為1次側(cè)加額定電壓、2次側(cè)處于空載狀態(tài)時(shí)的電壓。 三相變壓器中，額定電壓指的是線電壓。 (2)額定容量SN 單位為VA/kVA/MVA SN為變壓器的視在功率。通常把變壓器1、2次側(cè)的額定容量設(shè)計(jì)為相同。 (3)額定電流I1N/I2N 單位為A/kA。是變壓器正常運(yùn)行時(shí)所能承擔(dān)的電流，在三相變壓器中均代表線電流。 對單相：I1N=SN/U1N I2N=SN/U2N 對三相： I1N=SN/[sqrt(3)U1N] I2N=SN/[sqrt(3)U2N] (3)額定頻率fN 單位為Hz

12、,fN=50Hz 此外，銘牌上還會給出三相聯(lián)接組以及相數(shù)m/阻抗電壓Uk/型號/運(yùn)行方式/冷卻方式/重量等數(shù)據(jù)。 電容式電壓互感器試驗(yàn) 第一章 緒論 電壓互感器作為一種電壓變換裝置(Transformer)是電力系統(tǒng)中不可或缺的設(shè)備，它跨接于高壓與零線之間，將高電壓轉(zhuǎn)換成各種儀表的工作電壓，（國標(biāo)規(guī)定為100/√3和100V），電壓互感器的主要用途有：1）用做商業(yè)計(jì)量用。主要接于變電站的線路出口和入口上，常用于網(wǎng)與網(wǎng)、站與站之間的電量結(jié)算用，這種用途的互感器一般要求0.2級計(jì)量精度，互感器的輸出容量一般不大；2）用做繼電保護(hù)的電壓信號源。這種互感器廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的母線和

13、線路上，它要求的精度一般為0.5級及3P級，輸出容量一般較大；3）用做合閘或重合閘檢同期、檢無壓信號用，它要求的精度一般為1.0、3.0級，輸出容量也不大?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)，電壓互感器一般可做到四線圈式，這樣，一臺電壓互感器可集上述三種用途于一身。 電容式電壓互感器（Capacitor Voltage Transformers，簡稱“CVT”）是50年代開始研制生產(chǎn)，經(jīng)過科技人員不懈的努力，我國的電容式電壓互感器技術(shù)已達(dá)到國際先進(jìn)水平，但在生產(chǎn)、試驗(yàn)研究、以及使用過程中存在很多問題。本文擬從電容式電壓互感器的各種試驗(yàn)基本原理入手，著重說明電容式電壓互感器基本試驗(yàn)方法，檢驗(yàn)的目的以及在現(xiàn)場使

14、用、現(xiàn)場檢驗(yàn)方面存在的問題怎樣通過試驗(yàn)的手段來判斷等問題，以使產(chǎn)品設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、銷售、服務(wù)和運(yùn)行部門的專業(yè)人員對其有一個(gè)比較全面的了解。 第二章 電容式電壓互感器試驗(yàn)要求 §1.基本試驗(yàn)條件 1.1試驗(yàn)的環(huán)境條件 為了保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性、可靠性，所有試驗(yàn)應(yīng)在一定條件下進(jìn)行，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意試驗(yàn)環(huán)境條件并做好記錄。 試驗(yàn)環(huán)境條件分為兩種，一種為人工環(huán)境，這種情況下，一般在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中都作了具體規(guī)定；另一種為自然環(huán)境條件，這種情況下，試驗(yàn)條件一般應(yīng)遵循以下幾條規(guī)律。 a) 環(huán)境溫度，應(yīng)在+5～+35 ℃范圍內(nèi)。 b) 試品溫度與環(huán)境溫度應(yīng)無顯著差異。試品在不通電

15、狀態(tài)下在恒定的周圍空氣溫度中放置了適當(dāng)長的時(shí)間后，即認(rèn)為與周圍空氣溫度相同。 c) 試驗(yàn)場所不得有顯著的交直流外來電磁場干擾。 d) 試驗(yàn)場所應(yīng)有單獨(dú)的工作接地可靠接地，應(yīng)有適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施和安全措施。 e) 試品與接地體或鄰近物體的距離一般應(yīng)大于試品高壓部分與接地部分最小空氣距離的1.5倍。 試驗(yàn)所用的工頻電壓波形應(yīng)符合GB／T 16927.1《高電壓實(shí)驗(yàn)技術(shù) 第一部分：一般試驗(yàn)要求》的規(guī)定，頻率為（0.9～1.1）fn。 1.2試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn) 電容式電壓互感器有三種用途即測量、保護(hù)和載波通訊，我們現(xiàn)使用的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 4703-2000《電容式電壓互感器》，為IEC60

16、187：1987等效采用版本，其中不包括耦合電容器和電容分壓器部分，那末我們還需采用另外一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 8169-1999《耦合電容器和電容分壓器標(biāo)準(zhǔn)》。 另外，現(xiàn)場試驗(yàn)中，用戶針對電容式電壓互感器有其相應(yīng)的驗(yàn)收規(guī)范，例如SD301-88《交流500kV電器設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》、SD333-89《進(jìn)口電流互感器和電容式電壓互感器技術(shù)規(guī)范》、GB50150-91《電氣安裝工程和電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》，其中都有有關(guān)試驗(yàn)內(nèi)容。 另外個(gè)企業(yè)也由企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如西安西電電力電容器有限責(zé)任公司的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為0KF.604.046-1999《電容式電壓互感器通用技術(shù)條件》。 §2.

17、電容式電壓互感器試驗(yàn)分類、項(xiàng)目及基本規(guī)則 2．1 電容式電壓互感器試驗(yàn)項(xiàng)目及分類 電容式電壓互感器從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上分為電容分壓器和電磁裝置兩部分，從試驗(yàn)項(xiàng)目上分為三部分，即電容分壓器部分試驗(yàn)項(xiàng)目、電磁裝置部分試驗(yàn)項(xiàng)目、電容式電壓互感器整體部分試驗(yàn)項(xiàng)目。而每一部分分為型式試驗(yàn)和出廠試驗(yàn)兩部分，另外有用戶的交接試驗(yàn)。試驗(yàn)項(xiàng)目及分類見表1、表2。 表1 電容式電壓互感器試驗(yàn)項(xiàng)目 試驗(yàn)類別 項(xiàng) 號 試 驗(yàn) 項(xiàng) 目 注 出 廠 試 驗(yàn) 1 外觀檢驗(yàn) 整體部分 2 密封性試驗(yàn) 整體部分 3 繞組的極性檢驗(yàn) 電磁單元部分 4 電磁單元的工頻耐受電壓試驗(yàn) 電

18、磁單元部分 5 低壓端子對地工頻耐受電壓試驗(yàn) 電磁單元部分 6 保護(hù)裝置工頻放電電壓試驗(yàn) 電磁單元部分 7 準(zhǔn)確度試驗(yàn) 整體部分 型 式 試 驗(yàn) 1 雷電沖擊耐受電壓試驗(yàn) 整體部分 2 操作沖擊耐受電壓試驗(yàn) 整體部分 3 鐵磁諧振試驗(yàn) 整體部分 4 瞬變響應(yīng)試驗(yàn) 整體部分 5 電磁單元的工頻耐受電壓試驗(yàn)（濕試） 電磁單元部分 6 電磁單元的溫升試驗(yàn) 電磁單元部分 7 承受短路能力試驗(yàn) 整體部分 8 準(zhǔn)確度試驗(yàn) 整體部分 圖1極性檢驗(yàn) 表2 耦合電容器及電容分壓器試驗(yàn)項(xiàng)目 試驗(yàn)類別 項(xiàng) 號 試 驗(yàn) 項(xiàng) 目 注

19、 出 廠 試 驗(yàn) 1 外觀檢驗(yàn) 2 密封性試驗(yàn) 3 工頻下電容測量 4 端子之間的工頻或操作沖擊試驗(yàn) 5 低壓端子對接地端子工頻耐受電壓試驗(yàn) 6 測量損耗角正切值 7 局部放電試驗(yàn) 型 式 試 驗(yàn) 1 高頻電容及等值串聯(lián)電阻測量 2 低壓端子對地雜散電容及雜散電導(dǎo)測量 3 操作沖擊耐受電壓試驗(yàn)（干試） 4 工頻交流電壓或操作沖擊電壓試驗(yàn)（濕試） 5 雷電沖擊耐受電壓試驗(yàn) 6 放電試驗(yàn) 7 局部放電試驗(yàn) 8 測量電容溫度系數(shù) 9 機(jī)械強(qiáng)度試驗(yàn) 2.2 電容式電壓互感器檢驗(yàn)的基本規(guī)則 檢驗(yàn)項(xiàng)

20、目分為出廠試驗(yàn)、型式試驗(yàn)、驗(yàn)收試驗(yàn)三部分，各部分檢驗(yàn)的基本規(guī)則如下： a) 出廠試驗(yàn) 出廠試驗(yàn)的目的 在于檢驗(yàn)制造中的缺陷和測定互感器的準(zhǔn)確度，所以出廠試驗(yàn)由制造廠對需出廠的每一臺互感器進(jìn)行。 誤差試驗(yàn)應(yīng)在耐受電壓試驗(yàn)之后進(jìn)行，其余項(xiàng)目的次序可不作規(guī)定。 這里的耐受電壓試驗(yàn)包括電容分壓器、電磁單元各部件的工頻耐壓，保證誤差試驗(yàn)時(shí)CVT完好。 b)型式試驗(yàn) 型式試驗(yàn)的目的 在于考核互感器的設(shè)計(jì)、材料和制造等方面是否滿足試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)條件所規(guī)定的性能和運(yùn)行要求。 進(jìn)行型式試驗(yàn)的時(shí)間和周期 新產(chǎn)品研制出來時(shí)應(yīng)進(jìn)行型式試驗(yàn)。 在生產(chǎn)過程中，當(dāng)材料、工藝或產(chǎn)品

21、結(jié)構(gòu)等有所改變，且其改變有可能影響產(chǎn)品的性能時(shí)，應(yīng)重新進(jìn)行型式試驗(yàn)，此時(shí)允許只進(jìn)行與這些改變有關(guān)的試驗(yàn)項(xiàng)目。 在正常生產(chǎn)中，型式試驗(yàn)應(yīng)至少每五年進(jìn)行一次。 有關(guān)要求和規(guī)定 用來作型式試驗(yàn)的互感器應(yīng)首先進(jìn)行出廠試驗(yàn)。出廠試驗(yàn)合格后，方可進(jìn)行型式試驗(yàn)。其出廠試驗(yàn)結(jié)果也應(yīng)在型式試驗(yàn)報(bào)告中給出。 型式試驗(yàn)中的所有耐受電壓試驗(yàn)的試驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)在同一臺互感器上進(jìn)行。 c) 驗(yàn)收試驗(yàn) 驗(yàn)收試驗(yàn)的目的 驗(yàn)收試驗(yàn)主要是購買方在安裝前進(jìn)行的試驗(yàn)。是為了檢驗(yàn)互感器在運(yùn)輸中有否受到損傷，確保所安裝的互感器是良好的。 有關(guān)要求和規(guī)定 一次端子間的工頻耐受電壓試驗(yàn)值應(yīng)不超過規(guī)定試驗(yàn)電壓的7

22、5％。 準(zhǔn)確度試驗(yàn)應(yīng)在允許頻率范圍和額定電壓下進(jìn)行。 第三章 電容式電壓互感器基本試驗(yàn)內(nèi)容 綜合兩個(gè)國標(biāo)的內(nèi)容，電容式電壓互感器的基本試驗(yàn)項(xiàng)目有以下十六條，具體內(nèi)容如下： 1) 外觀檢驗(yàn) 試驗(yàn)?zāi)康? 檢驗(yàn)互感器的外觀性能。檢驗(yàn)互感器的金屬件外露表面是否具有良好的防腐蝕性能，產(chǎn)品銘牌及端子標(biāo)志是否符合圖樣要求。 試驗(yàn)方法 目測，觀察。 2)密封性試驗(yàn) 試驗(yàn)?zāi)康? 檢驗(yàn)互感器（包括電容分壓器和電磁單元）各密封部位的密封性能。 試驗(yàn)方法 圖1極性檢驗(yàn) 電磁單元的密封性試驗(yàn)方法一般由制造廠規(guī)定，一般通過給試品充油壓或給試品加溫進(jìn)行，具體要求和方法

23、有制造廠提出。 3)繞組的極性檢驗(yàn) 試驗(yàn)?zāi)康? 檢驗(yàn)互感器的極性是否正確，為后面的試驗(yàn)項(xiàng)目做好 準(zhǔn)備，防止誤差試驗(yàn)時(shí)儀器故障。 標(biāo)有大寫體和小寫體的同一字母的端子，在同一瞬間應(yīng)具有同一極性，即所謂減極性。 試驗(yàn)方法 a． 電磁單元繞組的極性檢驗(yàn)一般用直流法進(jìn)行，如圖1所示，用1.5V干電池的正極接在一次繞組的A端，負(fù)極接在一次繞組的X端，直流毫安表的正極接在二次繞組的a端，負(fù)極接在二次繞組的n端,瞬間接通開關(guān)，電流表按順時(shí)方向擺動(dòng)為減極性。 4)耐受電壓試驗(yàn) 試驗(yàn)?zāi)康? 保證試品的絕緣性能，使試品在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)能夠承受來自系統(tǒng)的各種過電壓的沖擊?；ジ衅鞯母?/p>

24、壓端子和接地端子之間的絕緣應(yīng)能承受如表3所列的耐受電壓。 表3 絕 緣 耐 受 電 壓 kV 互感器額定一次電壓 額定短時(shí)工頻耐受電壓 方均根值 額定雷電沖擊耐受電壓 峰 值 額定操作沖擊耐受電壓 峰 值 35／ 80／95 1） 185／2002） —— 66／ 140 325 —— 160 350 110／ 185／200 1） 450／4802） —— 550 220／ 360 850 —— 395 950 330／ 510 1175 950 500／ 680 1550 1175 740 1675 注：對同一額定電壓給出兩個(gè)

25、絕緣水平者，在選用時(shí)應(yīng)考慮到電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及過電壓水平、過電壓保護(hù)裝置的配置及其性能、可接受的絕緣故障率等。 1）斜線下的數(shù)據(jù)為外絕緣的干耐受電壓。 2）斜線下的數(shù)據(jù)僅用于內(nèi)絕緣。 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了安裝運(yùn)行地區(qū)的海拔超過1000 m絕緣水平，若安裝運(yùn)行地區(qū)的海拔超過1000 m但不高于1000 m，則應(yīng)按海拔高度來折算。用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的額定耐受電壓乘以海拔校正系數(shù)Ka，Ka計(jì)算公式如式（1）。 (1) 式中：H——安裝地區(qū)的海拔高度，m。 試驗(yàn)方法 圖2工頻耐壓試驗(yàn) （一）短時(shí)工頻耐受電壓試驗(yàn) 如圖2所示，相應(yīng)的試驗(yàn)電壓施加于高壓端子與接地端子之間（低壓端子與接地

26、端子相連接）。耐受時(shí)間1min。試驗(yàn)前后可用電橋測量電容及介損，用于判斷是否有元件擊穿等故障發(fā)生。 短時(shí)工頻耐受電壓試驗(yàn)可分為干試與濕試，試驗(yàn)可分別對電容分壓器和電磁單元進(jìn)行。 對于電容分壓器的試驗(yàn)，濕試不允許分節(jié)進(jìn)行，干試可分節(jié)進(jìn)行。若分節(jié)進(jìn)行試驗(yàn)，應(yīng)按公式（2）來計(jì)算單節(jié)試驗(yàn)電壓。 （2） 對于電磁單元部分的試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中應(yīng)注意以下幾個(gè)問題： ① 電磁單元中壓回路的耐受電壓水平按下式（3）計(jì)算， （3） 式中： t—互感器高壓端子和接地端子間的試驗(yàn)電壓； 、 —分別為電容分壓器的高壓電容和中壓電容； —電壓分布不均勻系數(shù)，可取1.05。 ② 對于電

27、磁單元的工頻耐受電壓試驗(yàn)，試驗(yàn)前把電磁單元與電容分壓器分開。當(dāng)電磁單元的中壓端子外露時(shí)，型式試驗(yàn)應(yīng)在淋雨?duì)顟B(tài)下進(jìn)行。試驗(yàn)分別對電磁單元的變壓器、電抗器和鐵磁諧振阻尼裝置進(jìn)行，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意將阻尼裝置與變壓器的連接線拆開。電磁單元內(nèi)若接有過電壓保護(hù)用放電器件，在試驗(yàn)時(shí)也應(yīng)將其連接線拆開。 ③ 對變壓器一次繞組進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)電壓值應(yīng)為按式（3）計(jì)算。試驗(yàn)電壓可以直接用單獨(dú)電源來供給，也可以由二次側(cè)感應(yīng)得到。無論用哪一種方式得到試驗(yàn)電壓，均應(yīng)在高電壓側(cè)測量試驗(yàn)電壓。當(dāng)電壓升到試驗(yàn)電壓值以后，歷時(shí)間1 min，然后立即把電壓降下來。 在試驗(yàn)過程中應(yīng)注意：變壓器的鐵心、未接電源的二次繞組的一

28、個(gè)端子和一次繞組的低電壓端子以及油箱外殼均應(yīng)接，而未接電源的繞組處于空載狀態(tài)。 試驗(yàn)時(shí)，為避免鐵心過度飽和，試驗(yàn)電壓的頻率可以增加到額定值以上。如果頻率超過額定值的兩倍，試驗(yàn)時(shí)間可以減小到按式（4）計(jì)算之值，但不得短于15 s。 （4） 式中：t—用頻率為 t的電壓來試驗(yàn)時(shí)所需經(jīng)歷的時(shí)間，單位s。 t—試驗(yàn)電壓的頻率。 在試驗(yàn)中有否損壞，可以用在試驗(yàn)前后測量變壓器的空載電流和損耗的方法來檢驗(yàn)。 ① 電抗器的耐受電壓試驗(yàn)用單獨(dú)電源來進(jìn)行，歷時(shí)1 min。電抗器繞組的端子之間的絕緣水平及其保護(hù)器件的放電電壓，應(yīng)與在二次側(cè)短路和開斷等過程中電抗器上可能出現(xiàn)

29、的最大過電壓水平相適應(yīng)。具體數(shù)值由制造廠規(guī)定。為避免鐵心過度飽和，可以提高試驗(yàn)電壓的頻率，此時(shí)試驗(yàn)時(shí)間按上述規(guī)定適當(dāng)縮短。 ②) 電磁單元中壓回路的接地端子與地之間，二次繞組的端子（含附件）對地及其相互之間的絕緣應(yīng)能承受工頻3 kV（方均根值）的試驗(yàn)電壓，歷時(shí)1 min。 b) 電容分壓器的低壓端子對地絕緣應(yīng)能承受工頻10 kV（方均根值）的試驗(yàn)電壓，歷時(shí)1 min，若低壓端子不暴露在風(fēng)雨中，則試驗(yàn)電壓為4 kV（方均根值） （二）雷電沖擊耐受電壓試驗(yàn) 雷電沖擊耐受電壓試驗(yàn)在互感器整體上進(jìn)行，試驗(yàn)電壓的波形為（1.2～5）／（40～60） s。也可分別對電容分壓

30、器（不允許分節(jié)進(jìn)行）和電磁單元進(jìn)行，電磁單元試驗(yàn)電壓按變比計(jì)算得到。 試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)施加正極性和負(fù)極性沖擊各15次，如果在連續(xù)的15次沖擊中未發(fā)生多于2次的閃絡(luò)且未發(fā)生擊穿，則認(rèn)為互感器通過了試驗(yàn)。 （三）操作沖擊耐受電壓試驗(yàn)（濕試） 操作沖擊耐受電壓試驗(yàn)（濕試）在互感器整體上進(jìn)行，試驗(yàn)電壓的波形為250／2500 s。也可僅對電容分壓器進(jìn)行（不允許分節(jié)進(jìn)行），而電磁單元?jiǎng)t用上述短時(shí)工頻耐受電壓試驗(yàn)考核。 操作沖擊耐受電壓試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)施加正極性和負(fù)極性沖擊各15次，如果在連續(xù)的15次沖擊中未發(fā)生多于2次的閃絡(luò)且未發(fā)生擊穿，則認(rèn)為互感器通過了試驗(yàn)。 操作沖擊試驗(yàn)

31、只對330kV以上產(chǎn)品進(jìn)行，這和系統(tǒng)中過電壓存在和保護(hù)水平有關(guān)。若試品進(jìn)行了操作沖擊濕耐受電壓試驗(yàn)，則不需再進(jìn)行工頻濕試驗(yàn)和操作沖擊干耐受電壓試驗(yàn)。 5）磁單元的溫升試驗(yàn) 試驗(yàn)?zāi)康? 檢驗(yàn)互感器在正常及系統(tǒng)故障情況下的溫升情況。 試驗(yàn)方法 試驗(yàn)只在電磁單元上進(jìn)行，在額定頻率和規(guī)定負(fù)荷（功率因數(shù)為0.8（滯后）～1之間的任一數(shù)值）下，給試品施加規(guī)定電壓， 當(dāng)每小時(shí)的溫度上升值不超過1 ℃時(shí)，即認(rèn)為已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。 規(guī)定負(fù)荷即每個(gè)二次繞組上分別接有各自最大負(fù)荷來進(jìn)行本試驗(yàn)，如果互感器規(guī)定了極限熱負(fù)荷，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)加極限熱負(fù)荷值。 電壓測量應(yīng)在一次繞

32、組上進(jìn)行，因?yàn)閷?shí)際二次電壓可能明顯地降低。 繞組溫升應(yīng)采用電阻法測量。對電阻值很小的繞組，也可以采用熱電偶法測量。其他部位的溫升可用溫度計(jì)或熱電偶法測量。 試驗(yàn)程序?yàn)椋? a）不論其額定電壓因數(shù)和允許運(yùn)行時(shí)間如何，對所有互感器的電磁單元均應(yīng)在二次繞組接有額定負(fù)荷（如果有多個(gè)額定負(fù)荷值，應(yīng)取最大者）和剩余電壓繞組不接負(fù)荷的條件下，施加1.2倍額定電壓連續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，直到溫度達(dá)到穩(wěn)定為止。 如果規(guī)定了熱極限輸出，電磁單元還應(yīng)增加如下試驗(yàn)，即在額定一次電壓和對應(yīng)其熱極限輸出且功率因數(shù)為1的負(fù)荷下進(jìn)行試驗(yàn)。如果對一個(gè)或多個(gè)二次繞組規(guī)定了熱極限輸出，應(yīng)分別對其進(jìn)行試驗(yàn)，除非另

33、有規(guī)定，每次試驗(yàn)只有一個(gè)二次繞組連接對應(yīng)其熱極限輸出且功率因數(shù)為1的負(fù)荷。此時(shí)，其他二次繞組不接負(fù)荷。 此時(shí)各繞組的溫升應(yīng)不超過60 ℃。 b）額定電壓因數(shù)為1.5（或1.9）、允許運(yùn)行時(shí)間為30 s的互感器，其電磁單元應(yīng)在a）項(xiàng)1.2倍額定電壓下的溫升試驗(yàn)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，立即施加1.5（或1.9）倍額定電壓（此時(shí)二次繞組和剩余電壓繞組應(yīng)接有最大的額定負(fù)荷），歷時(shí)30 s。 此時(shí)各繞組溫升應(yīng)不超過70 ℃。 本試驗(yàn)也可以從冷態(tài)開始，各繞組溫升應(yīng)不超過10 ℃。 c）額定電壓因數(shù)為1.9、允許運(yùn)行時(shí)間為8 h的互感器，其電磁單元應(yīng)在a）項(xiàng)1.2倍額定電壓下

34、的溫升試驗(yàn)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，立即施加1.9倍額定電壓（此時(shí)二次繞組應(yīng)接有最大的額定負(fù)荷，剩余電壓繞組接有額定負(fù)荷或熱極限負(fù)荷），歷時(shí)8 h。 此時(shí)各繞組溫升應(yīng)不超過70 ℃。 在上述各種試驗(yàn)條件下，電磁單元的鐵心及其他金屬件表面、油頂層的溫升應(yīng)不超過50 ℃。 另外，新的IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，如果安裝地區(qū)的海拔超過1000m，海拔每升高100m，互感器的溫升應(yīng)相應(yīng)降低。對于充油的電磁裝置應(yīng)降低0.4%；對于干式電磁裝置應(yīng)降低0.5%。 電阻法測量繞組平均溫度： 圖3電阻法測溫升 在溫升試驗(yàn)結(jié)束并切斷電源之后，立即測量繞組的直流電阻。應(yīng)在停電后1min內(nèi)測出第

35、一個(gè)讀數(shù)。然后在8min～10min內(nèi)每隔相等的時(shí)間（30～60s）測定一個(gè)電阻值依次記錄為R1、R2、R3、……RK。其后再隔5～10min補(bǔ)充測量一個(gè)參考值Rn。同時(shí)記錄各個(gè)測定時(shí)間分別為t1、t2、t3、……tk，以切斷電源瞬間為t=0。在坐標(biāo)紙上，將ln（R1-Rn）、ln（R2-Rn）、ln（R3-Rn）、……ln（Rk-Rn）和t1、t2、t3、……tk的相應(yīng)各點(diǎn)繪出，用一直線聯(lián)接，其與R軸的交點(diǎn)既為t=0時(shí)（R0-Rn）值，由此可得切斷電源瞬間的繞阻電阻R0值。 繞阻一般為銅線，平均溫升ΔQ按下式計(jì)算： （5） R0—斷電瞬間繞阻熱電阻值，Ω RQ1—溫度為Q

36、1時(shí)冷電阻值，Ω Q1—繞阻冷態(tài)溫度（冷態(tài)時(shí)環(huán)境溫度），℃。 Q2—溫升試驗(yàn)后期確定溫升的環(huán)境溫度，℃。 235—銅導(dǎo)體溫度系數(shù)的倒數(shù) 6）電容介損測量 試驗(yàn)?zāi)康模簷z驗(yàn)電容器的電容及介損，并作為元件好壞的判據(jù)。 圖4正接法原理圖 圖5 反接法原理圖 試驗(yàn)方法：電容測量應(yīng)在工頻耐受電壓試驗(yàn)前，在不高于15%的電壓下進(jìn)行初測，工頻耐受電壓試驗(yàn)之后在（0.9～1.1）Un電壓下進(jìn)行復(fù)測。 在試驗(yàn)室試驗(yàn)時(shí)，一般采用正接法。在現(xiàn)場驗(yàn)收時(shí)，用反接法較多。反接法試驗(yàn)時(shí)，由于電橋處于高電位，所以應(yīng)注意安全，測試電壓一般也達(dá)不到要求（較低）。 7）高頻電容及等

37、值串聯(lián)電阻測量 試驗(yàn)?zāi)康? 檢驗(yàn)電力載波該頻通路的阻抗。 試驗(yàn)方法 可在分節(jié)電容器上進(jìn)行，采取相應(yīng)的屏蔽措施，測量引線應(yīng)盡量短。特別是試品測量較大時(shí)，更應(yīng)該注意測量回路的屏蔽和引線，否則導(dǎo)致電容量偏大。 在額定溫度范圍內(nèi)，在30～500kHz的高頻下，電容器高低壓端子之間的電容值相對于額定電容的偏差不得超過-20%或+50%，且等值串聯(lián)電阻不得超過40Ω。 對于較低頻率（例如30～100kHz）和溫度類別的下限溫度，或電容不超過2000pF的電容疊柱，或Um大于42kV者，其等值串聯(lián)電阻允許大于40Ω。 試驗(yàn)一般用電平振蕩器和選頻器作為高頻電源，用導(dǎo)納電橋測量，所測參

38、數(shù)為并聯(lián)電容和并聯(lián)電導(dǎo)，需將數(shù)值等效為等值串聯(lián)參數(shù)。 計(jì)算公式為： （6） （7） 8）低壓端子對地雜散電容及雜散電導(dǎo)測量 試驗(yàn)?zāi)康? 檢驗(yàn)互感器的雜散電容及電導(dǎo)，其值有可能引起高頻信號的損失或衰減。 試驗(yàn)方法 可在互感器下節(jié)（分壓器和電磁裝置的組裝體）上進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)用電平振蕩器和選頻器作為高頻電源，用導(dǎo)納電橋測量其電容及電導(dǎo)值。 對于電容器，雜散電容不得超過200pF，雜散電導(dǎo)不得超過20μS；對于電容式電壓互感器，雜散電容不得超過300+0.05Cn pF，雜散電導(dǎo)不得超過50μS。 9）放電試驗(yàn) 試驗(yàn)?zāi)康? 檢驗(yàn)電容器內(nèi)部引線、結(jié)構(gòu)等性能

39、，保證電容器在強(qiáng)電流沖擊下不致造成電容器內(nèi)部故障。 試驗(yàn)方法：試驗(yàn)可在單節(jié)電容器上進(jìn)行。給試品施加直流電壓，然后通過靠近試品放置的棒狀間隙放電，在5min內(nèi)充放電兩次。放電頻率應(yīng)在0.5～1Mhz內(nèi),試驗(yàn)前后應(yīng)用電橋測量電容器的電容值，判斷電容器是否有損傷或故障。 10）局部放電試驗(yàn) 試驗(yàn)?zāi)康? 檢驗(yàn)電容器內(nèi)介質(zhì)的電器性能，特別是工藝處理過程是否得到嚴(yán)格的控制。 試驗(yàn)方法 圖6平衡回路測量局部放電圖 在國家標(biāo)準(zhǔn)和IEC標(biāo)準(zhǔn)中，沒有要求進(jìn)行電容式電壓互感器整體或中間變壓器的局部放電檢測，只要求對耦合電容器和電容分壓器進(jìn)行局部放電檢測，電容器的局部放電可分節(jié)進(jìn)行。

40、 給試品施加工頻預(yù)加電壓，至少保持10s后，迅速降至測量電壓。型式試驗(yàn)中測量保持1小時(shí)，每隔10min需測量一次放電量；出廠試驗(yàn)中至少保持1 min后進(jìn)行測量。測量和預(yù)加電壓見下表4。 由于試品為耦合電容器，不許用專門的耦合電容器，采用平衡回路，既排除了干擾，又提高了工作效率，所以，均采用平衡回路。 表4局部放電試驗(yàn)電壓 系統(tǒng)接地方式 預(yù)加電壓 測量電壓 允許放電視在電荷量 中性點(diǎn)非有效 接地系統(tǒng) 1.3Um 1.1Um 100pC 1.1Um/ 10pC 中性點(diǎn)有效 接地系統(tǒng) 0.8×1.3Um 1.1Um/ 10pC 11）測量

41、電容溫度系數(shù) 試驗(yàn)?zāi)康? 檢驗(yàn)電容器隨溫度變化的規(guī)律，其變化在溫度范圍內(nèi)會影響到互感器的誤差性能。 試驗(yàn)方法 由于所選用的材料和所選用的處理工藝相同，所以不需用對每節(jié)電容器進(jìn)行試驗(yàn)，將試品放入恒溫箱內(nèi)，調(diào)節(jié)不同溫度，待試品內(nèi)部溫度和烘箱內(nèi)溫度相同后，用電橋測量電容及介損值。用回歸法分析求出電容溫度系數(shù)αC。 電容器溫度類別下限溫度和比上限溫度高15K的溫度范圍內(nèi)測得的電容溫度系數(shù)的絕對值不大于5×10-4K-1。 如溫度類別為-25/A。則試驗(yàn)溫度范圍為-25～+55℃。 實(shí)際上，電容溫度系數(shù)的高低并不代表產(chǎn)品性能的好壞，只和介質(zhì)搭配有關(guān)。電容器紙的特性為正

42、電容溫度系數(shù)，而電容器用膜為負(fù)電容溫度系數(shù)，這就是互感器用耦合電容為膜紙復(fù)合的一個(gè)原因。 12）準(zhǔn)確度試驗(yàn) 試驗(yàn)?zāi)康? 準(zhǔn)確度是互感器最主要的性能指標(biāo)之一，試驗(yàn)的目的在于檢驗(yàn)互感器的準(zhǔn)確度是否達(dá)到誤差限值范圍內(nèi)。 試驗(yàn)方法 誤差試驗(yàn)方法如圖7所示，圖7為測試1a1n繞組時(shí)的試驗(yàn)回路，試驗(yàn)時(shí)必須注意將負(fù)載電纜與測試電纜分開，以免由于負(fù)載壓降造成不必要的測試誤差。試驗(yàn)應(yīng)對互感器的每一個(gè)二次繞組分別進(jìn)行，各個(gè)二次繞組所加負(fù)荷的 大小應(yīng)符合表5的有關(guān)要求，負(fù)荷的功率因數(shù)為0.8（滯后）。對同時(shí)用于測量和保護(hù)的二次繞組，應(yīng)分別按測量和保護(hù)準(zhǔn)確級的要求進(jìn)行試驗(yàn)。 對于測量準(zhǔn)確級的

43、試驗(yàn)，應(yīng)分別在80％、100％和120％的額定電壓下進(jìn)行。 對于保護(hù)準(zhǔn)確級的試驗(yàn)，應(yīng)分別在額定電壓乘以2％，5％，100％和額定電壓因數(shù)的電壓下進(jìn)行。 剩余電壓繞組在額定電壓乘以額定電壓因數(shù)的電壓下試驗(yàn)時(shí)接額定負(fù)荷，在其他電壓下試驗(yàn)時(shí)不接負(fù)荷。 標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確級、相應(yīng)的誤差限值及規(guī)定的運(yùn)行條件如表5所示。在2％額定電壓下，保護(hù)準(zhǔn)確級的誤差限值為5％額定電壓下誤差限值的2倍。 型式試驗(yàn) 圖7電容式電壓互感器誤差試驗(yàn)回路 除在規(guī)定的電壓和負(fù)荷下進(jìn)行試驗(yàn)外，還應(yīng)在額定頻率并在室溫和兩個(gè)極限溫度下，以及在一恒定溫度和兩極限頻率下在正常連接的互感器上進(jìn)行。 對于準(zhǔn)確級為

44、1.0及更低的互感器，上述試驗(yàn)可以在等效電路上進(jìn)行，對于0.2至0.5級的互感器，是否可以采用等效電路試驗(yàn)，由制造廠確定。 如果采用等效電路，必須在相同的電壓、負(fù)荷、頻率和溫度等條件下進(jìn)行兩次測量，一次在正常連接的互感器上，一次在等效電路上進(jìn)行。這兩次測量結(jié)果的差值，應(yīng)不超過相應(yīng)的準(zhǔn)確級限的50％（例如：對于0.5級不超過0.25％和10'）。 表5 標(biāo) 準(zhǔn) 準(zhǔn) 確 級 保 護(hù) 準(zhǔn) 確 級 3P 6P ±3.0 ±6.0 ±120 ±240 5～150（或5～190） 96～102 溫度類別的下限溫度至上限溫度

45、 25～100 0.8（滯后） 注 1 括號內(nèi)的數(shù)值適用于中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)用互感器。 2 當(dāng)具有多個(gè)分開的二次繞組時(shí)，由于它們之間有相互影響，每個(gè)繞組應(yīng)在其額定輸出的25%～100%范圍內(nèi)滿足各自的準(zhǔn)確級要求，此時(shí)其他二次繞組應(yīng)帶有與其額定輸出的0～100%相對應(yīng)的負(fù)荷。 對于測量準(zhǔn)確級，如果某一繞組只有偶然的短時(shí)負(fù)荷，或者作剩余電壓繞組使用時(shí)，則其對另外繞組的影響可以忽略不計(jì)。 3 當(dāng)互感器的二次繞組同時(shí)用于測量和保護(hù)時(shí)，應(yīng)對該二次繞組標(biāo)出其測量和保護(hù)準(zhǔn)確級及額定輸出。 出廠試驗(yàn) 試驗(yàn)可以在正常連接的互感器上或在等效電路上，在允許頻率范圍內(nèi)的某一頻率下

46、和允許溫度范圍內(nèi)的某一溫度下進(jìn)行。試驗(yàn)時(shí)的實(shí)際頻率和溫度值應(yīng)記入報(bào)告中。如果在相同互感器上的型式試驗(yàn)已經(jīng)表明用較少次數(shù)的電壓和／或負(fù)荷的試驗(yàn)已足以證明它符合準(zhǔn)確度要求，允許在出廠試驗(yàn)中減少試驗(yàn)次數(shù)。 溫度和頻率對誤差的影響 圖8 CVT 等效電路圖 由于試驗(yàn)條件所限，溫度對誤差的影響可不進(jìn)行試驗(yàn)，可利用近似計(jì)算公式如下式（8）、（9）進(jìn)行計(jì)算，但電容分壓器在整個(gè)允許溫度范圍內(nèi)（如-25/A）的溫度特性（電容溫度系數(shù)аc）必須經(jīng)過測試，則在極限溫度值下的誤差可以根據(jù)在某一溫度下測定之值和分壓器的溫度系數(shù)以計(jì)算方法來確定。 由于電容式電壓互感器特殊的工作原理（圖8中可看出），其

47、誤差對頻率很敏感。頻率對其誤差的影響，也有近似公式如下式（10）、（11）。雖然式（8）、（9）、（10）、（11）都是通過一定的推導(dǎo)得出，但推導(dǎo)過程中對回路等都進(jìn)行了簡化，再加之個(gè)體差異較大，計(jì)算誤差很大。所以在型式試驗(yàn)時(shí)必須按規(guī)定進(jìn)行此試驗(yàn)。 溫度對誤差的影響公式如下： (%)= （8） (分)= （9） 頻率對誤差的影響公式如下： (%)=（ ） （10） (分)= （ ） （11） 13）承受短路能力試驗(yàn) 試驗(yàn)?zāi)康? 檢驗(yàn)二次系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障時(shí)互感器的承受短路電流造成的機(jī)械和熱的效應(yīng)的能力。 試驗(yàn)方法 在互感器一次側(cè)施加額定電壓的情況下，將二次端子短接。短路試驗(yàn)進(jìn)行一次，持續(xù)時(shí)間1 s。 被試互感器冷卻到環(huán)境溫度后，若能滿足下列要求，則認(rèn)為通過本試驗(yàn)： a）無可見的損傷； b）其誤差與試驗(yàn)前的差異不超過其準(zhǔn)確級誤差限值的50％； c）電磁單元中變壓器的一次和二次繞組能承受工頻耐受電壓試驗(yàn)（試驗(yàn)電壓降低到規(guī)定值的90％）。 d）經(jīng)檢查，電磁單元中變壓器的一次繞組和二次繞組表面的絕緣無明顯的劣化現(xiàn)象（如碳化）。 圖9鐵磁諧振試驗(yàn)回