变压器特殊试验项目方案编制方法优化

这里所说的特殊试验项目主要包括绕组的冲击电位分布测量以及变压器冲击入口电容测量。

（1）冲击电位分布测量试验方案的考虑 冲击电位分布测量对于正确合理地设计变压器的绝缘结构，以及减小变压器体积、节省材料、降低生产成本均具有重要的意义。要进行绝缘结构设计，特别是变压器绕组主、纵绝缘结构的设计或者改进，必须计算该结构的波过程数据。对于实际产品或试验模型，除采用波过程计算软件得到计算数据外，目前应用比较普遍的方法是低电压冲击测量。

冲击电位分布测量一般在变压器半成品时进行，其试验方案编写比较简单，主要包括以下两个方面；

1）根据变压器的线圈图确定结构，包括绕组方式、油道分布以及匝绝缘等。

2）确定试验接线方式，一般与雷电冲击试验接线方式相同。

现以一台20000kV·A、110kV双绕组变压器的高压绕组模型冲击测量为例，简单介绍低电压冲击测量试验方案的编写方法。

①绕组模型技术参数。

绕组方式：纠结连续式（纠结12段，连续54段）。

油道分布：6+6×（6+10）+6×8+48×6（单位为mm）。

匝绝缘：1.35mm。

②测量接线及测量过程。

测量接线如图12-12所示。测量是在空气中进行的，应将非被试绕组短路接地，并将波发生器的输出端与被试高压绕组的首端连接。

③试验波形调整（同高压雷电冲击）。

④数据整理。

（2）变压器冲击入口电容测量原理和方法 变压器的冲击电容，简称入口电容。要了解变压器的冲击（入口）电容的概念，必须了解雷电冲击电压在绕组上的电压分布规律。

图12-12 低电压冲击测量试验接线(www.xing528.com)

雷电冲击电压在绕组上的电压分布情况与工频相比完全不同。由于冲击电压的波前部分与波尾部分的等效频率较高，在这种情况下，绕组各线饼之间与线饼对地之间的电容不能忽略。电容和电感要吸收和释放能量（即进行能量交换），因此要发生谐振，谐振电压波形包含各种频率成分。其次，由于串联电容与并联电容数值不同，其电容分布规律有明显的差别，在冲击电压的作用下，发生振荡的情况也不同。所以冲击电压分布与工频电压下的分布存在本质上的差别，是随时间与空间变化的，此变化过程称为波过程。

一般来说，冲击电压下的电压分布在理论上的分析采用如图12-13所示的等效电路。

按照惯例，绕组中的串联电容用K表示，对地电容用C表示。在等效电路中忽略了双绕组的电阻和绝缘中的电导，因为它们的影响很小。

图12-14所示为冲击电压作用下沿绕组轴向长度的电压分布曲线示意图。从图中可以看出，起始分布与稳态分布不同。

将阶跃电压函数U（在t＜0时，U（t）=0，t≥0时U（t）=U，如图12-15所示）接到变压器的一端，绕组的另一端接地。当电压一旦接到端子上立即形成起始电压分布，即绕组的每一点都有起始电压。

图12-13 冲击波作用下双绕组变压器的等效电路

L₁—绕组1单位长度电感 L₂—绕组2单位长度电感 C₁₀—绕组1单位长度的对地电容 C₂₀—绕组2单位长度的对地电容 K₁—绕组1单位长度的串联电容 K₂—绕组2单位长度的串联电容 C₁₂—两绕组之间单位长度的电容

图12-14 电压分布曲线示意图

图12-15 阶跃函数表示图形

单绕组入波在t=0时的等值电路（即起始电压分布的简化电路），如图12-16所示。

图12-16 单绕组入波在t=0时的等值电路

其中，C是绕组单位长度的对地电容，K是绕组单位长度的串联电容。因此，所讨论的冲击电容的测量主要是测量起始电压分布电容链的总电容。