电气试验工整理完毕高级技师doc.docx

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多。

4.试验变压器的输出电压波形为什么会畸变？

如何改善？

答案:

答：

电压波形畸变的可能原因是调压器和高压试验变压器的特性引起的，这是因为试验变压器在试品放电前实际上几乎是工作在空载状态，此时只有励磁电流ie通过变压器的一次侧。

当变压器铁心工作在饱和状态时，励磁电流是非正弦的，含有3、5次等谐波分量，因而是尖顶波形。

变压器的磁化特性曲线（Φ～i曲线），由于它的起始部分及饱和部分是非线性的，因此即使正弦电压作用到一次侧，其磁通为正弦的，但励磁电流仍为非正弦的。

如果计及磁化曲线的磁滞回线，励磁电流波形将左右不对称。

这一非正弦的励磁电流将流过调压器的漏抗，产生非正弦的电压降，因此在试验变压器的一次电压变为非正弦，其中含有调压器漏抗压降中的高次谐波（主要是3次谐波），于是试验变压器的高压输出电压就被畸变了。

试验变压器的铁心愈饱和（即电压愈接近额定值），调压器的漏抗愈大，波形畸变就愈严重。

由于移圈式调压器漏抗大，因此当用它调压时，波形畸变颇为严重。

实际运行表明，波形畸变在输出电压较低时也同样严重，

这是因为此时移圈式调压器本身漏抗最大，使非正弦漏抗压降在试验变压器一次电压中占很大的比重。

为了改善试验变压器的输出电压波形，可以在它的一次并联适当数值的电容器、滤波装置或在高压侧接电容电感串联谐振电路，如图F-3所示。

图F-3

对100kV的试验变压器，在其一次侧及移圈调压器之间并联16?

F的电容后，其电压波形可以得到很大的改善，基本上满足要求。

对150kV、25kVA的试验变压器，对3次谐波可取C3=250?

F，L3=4.58mH；对5次谐波，可取C5=110?

F，L5=3.66mH构成谐振电路，使谐波分量被低阻抗分路。

5.高压电流互感器末屏引出结构方式对末屏的介质损耗因数有何影响？

答案:

答：

高压电流互感器末屏引出的结构方式有两种；一种是从二次接线板（环氧酚醛层压玻璃布板）上引出，另一种是利用一个绝缘小瓷套管，从油箱底座上引出，如图F-6所示。

现场测试表明，电流互感器的末屏引出结构方式对其介质损耗因数测量结果影响较大。

由二次接线的环氧玻璃布板上直接引出的末屏介质损耗因数一般都较大，最大可达8%左右，即使合格的也在1%～1.5%之间；由绝缘小瓷套管引出的末屏介质损耗因数一般都较小，在1%以下，最小的在0.4%左右。

图F-6

（a）二次接线板引出；（b）绝缘小瓷套管引

出

对于由二次接线板上直接引出的末屏介质损耗因数不合格的电流互感器，可采取更换二次接线板的方法。

但是，有的更换了二次接线板后，末屏介质损耗合格，在1%～1.5%之间，而有的更换了二次接线板后，介质损耗因数反第7页共8页

而增大。

对于这种情况，应将其末屏改为由绝缘小瓷套管引出至箱壳，这样更换后的末屏介质损耗因数可达1%以下。

两种末屏引出结构方式对末屏介质损耗因数影响如此之大，主要是与末屏引出的绝缘结构材料有关。

电流互感器的末屏对二次绕组及地之间，可以看成一个等效电容，它由油纸、变压器油和环氧玻璃布板或小瓷套管并联组成。

末屏介质损耗因数的大小与上述并联绝缘介质的性能如其tanδ和电容量C有很大关系。

若将环氧玻璃布板和瓷套管的tanδ和C进行对比，环氧玻璃布板结构方式在20℃、50Hz下的tanδ和C较瓷套管方式在20℃、50Hz下的tanδ和C大。

根据电介质理论，绝缘介质的tanδ大、C大，必然使末屏介质损耗因数大。

此外，环氧玻璃布板是由电工用无碱玻璃布浸以环氧酚醛树脂经热压而成，其压层间难免出现一些微小的气泡和杂质，有的甚至出现夹层和裂纹，这种有缺陷的环氧玻璃布板不但会影响末屏介质损耗因数，导致其增大，而且会影响到末屏对二次及地的绝缘电阻的降低，有的甚至降到1000MΩ以下而不合格。

采用绝缘小瓷套管的末屏引出方式，不但能保证电流互感器的末屏介质损耗因数在合格的范围内，而且能够提高末屏对地的绝缘水平。

一般说来，末屏对地绝缘电阻可达5000MΩ以上，末屏对地的1min工频耐压可由2kV提高到5kV。

6.为什么温差变化和湿度增大会使高压互感器的tanδ超标？

如何处理？

答案:

答：

互感器外部主要有底座、储油柜和接有一次绕组出线的大瓷套和二次绕组出线的小瓷套。

当它们内部和外部的温度变化时，tanδ也会变化，因此tanδ值与温度有一定的关系。

当大小瓷套在湿度较大的空气中，使瓷套表面附上了肉眼看不见的小水珠，这些小水珠凝结在试品的大小瓷套上，造成了试品绝缘电阻降低和电容量减小。

对电容量较大的U字形

电容式互感器，电容改变的相当大，导致出现负tanδ值。

如果想降低tanδ值，一是按照技术条件和标准要求，在规定的温度和湿度情况下测量tanδ值。

二是在实际温度下想办法排除大小瓷套上的水分，使试品恢复原来本身实际的电容量和绝缘电阻，以达到测出试品的tanδ值的真实数据。

处理方法有：

化学去湿法、红外线灯泡照

射法、烘房加热法等。

若采用上述方法处理后，个别试品tanδ值仍降不下来，就要从试品的制造工艺和干燥水平上找原因。

根据经验，如果是电流互感器，造成tanδ值偏大的主要原因有试品包扎后时间过长，试品吸尘、吸潮或有碰伤等现象。

电容式结构的试品，还可能出现电容屏断裂或地屏接触不良或断开现象，造成tanδ值偏大或测不出来。

如果是电压互感器，主要是由于试品的胶木支撑板干燥不透或有开裂现象，造成tanδ值偏大。

因为胶木支撑板的好坏，直接影响试品的tanδ值。

7.为什么油纸电容型套管的tanδ一般不进行温度换算？

有时又要求测量tanδ随温度的变化？

答案:

答：

油纸电容型套管的主绝缘为油纸绝缘，其tanδ与温度的关系取决于油与纸的综合性能。

良好绝缘套管在现场测量温度范围内，其tanδ基本不变或略有变化，且略呈下降趋势。

因此，一般不进行温度换算。

对受潮的套管，其tanδ随温度的变化而有明显的变化，绝缘受潮的套管的tanδ随温度升高而显著增大。

基于上述，当tanδ的测量值与出厂值或上次测试值比较有明显增长或接近于要求值时，应综合分析tanδ与温度、电压的关系，当tanδ随温度增加明显增大或试验电压从10kV升到Um

/，tanδ增量超过±0.3%时，不应继续运

行。

鉴于近年来电力部门频繁发生套管试验合格而在运行中爆炸的事故以及电容型套管tanδ的要求值提高到0.8%～1.0%，现场认为再用准确度较低的西林电桥（绝对误差为|?

tanδ|≤0.3%）进行测量值得商榷，建议采用准确度高的测量仪器

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，其测量误差应达到|?

tanδ|≤0.1%，以准确测量小介质损耗因数tanδ。

8.为什么要对变压器类设备进行交流感应耐压试验？

如何获得中频率的电源？

答案:

答：

交流感应耐压试验是考核变压器、电抗器和电压互感器等设备电气强度的一个重要试验项目。

以变压器为例，工频交流耐压试验只检查了绕组主绝缘的电气强度，即高压、中压、低压绕组间和对油箱、铁心等接地部分的绝缘。

而纵绝缘，即绕组匝间、层间、段间的绝缘没有检验。

交流感应耐压试验就是在变压器的低压侧施加比额定电压高一定倍数

的电压，靠变压器自身的电磁感应在高压绕组上得到所需的试验电压来检验变压器的主绝缘和纵绝缘。

特别是对中性点分级绝缘的变压器，由于不能采用外施高压进行工频交流耐压试验，其主绝缘和纵绝缘均由感应耐压试验来考核。

为了提高试验电压，又不使铁心饱和，多采用提高电源频率的方法，这可从变压器的电势方程式来理解

E=KfB

式中E——感应电动势；

K——常数；f——频率；B——磁通密度。

由此可见，若欲使磁通密度不变，当电压增加一倍时，频率f就要相应地增加一倍。

因此感应耐压试验电源的频率要大于额定频率两倍以上，一般采用100～250Hz的电源频率。

获得中频率的电源有以下几种方法：

（1）中频发电机组。

它是由一个电动机拖动一个中频的同步发电机所组成。

发电机组的调压是通过改变励磁机的励磁变阻器，用励磁机来调节对发电机转子的励磁，从而达到发电机的定子输出电压平滑可调的目的。

这种方法多在制造厂中应用。

（2）绕线式异步电动机反拖取得两倍频的试验电源。

这种方法称为反拖法。

它实际上是将绕线式异步电动机作为异步变频机应用的一个例子。

（3）用三相绕组接成开口三角形取得三倍频试验电源。

这是现场进行感应耐压试验较易实现的一种方法。

它们可以是3台单相变压器组合而成，也有采用五柱式变压器作为专用三倍频电源的。

（4）可控硅变频调压逆变电源。

应用可控硅逆变技术来产生中频，用作感应耐压试验电源，具有显著优点。

如质量轻，可利用380V低压交流电源，装置兼有调压作用，节省大量调压设备等，因此是一种有希望的倍频感应耐压试验的电源装置。

9.为什么避雷器工频放电电压会偏高或偏低？

答案:

答：

避雷器工频放电电压偏高或偏低，除了限流电阻选择不当，升压速度不当和试验电源波形畸变等外部原因外，还有避雷器的内部原因。

避雷器工频放电电压偏高的内部原因是：

内部压紧弹簧压力不足，搬运时使火花间隙发生位移；黏合的O形环云母片受热膨胀分层，增大了火花间隙，固定电阻盘间隙的小瓷套破碎，间隙电极位移；制造厂出厂时工频放电电压接近上限。

避雷器工频放电电压偏低的内部原因是：

火花间隙组受潮，电极腐蚀生成氧化物，同时O形环云母片的绝缘电阻下降，使电压分布不均匀；避雷器经多次动作、放电，而电极灼伤产生毛刺；由于间隙组装不当，导致部分间隙短接；弹簧压力过大，使火花间隙放电距离缩短。

10.直流输电的主要特点？

答案:

答：

直流输电的主要特点如下。

（1）直流架空线路结构简单、造价低、损耗小。

与交流输电相比，输送同样的容量，直流线路可节省1/3的铜芯铝线，其造价约为交流的2/3，并且在此条件下直流线路损耗仅为交流的1/2。

（2）直流输电无交流输电的稳定问题，对于远距离大容量输电，输送功率不受稳定极限的限制，也不需要提高稳定的各种措施，具有良好的技术经济性能。

（3）采用直流输电实现电网互联，可不增加被联电网的短路容量，被联电网可用不同频率或不同步独立运行，增强各电网的独立性和可靠性，运行管理也方便。

（4）利用直流的快速控制，可改善交流系统的运行性能。

根据交流系统的要求，可快速改变直流输送的有功和换流器消耗的无功，对交流系统的有功和无功平衡起快速调节作用，从而提高交流系统频率和电压的稳定。

（5）在直流输电中只有电阻起作用，电感和电容均不起作用，利用大地为回路，直流电流则向电阻率很低的大地深层流去，可很好地利用大地这个良导体，提高直流输电系统的运行可靠性和经济性。

（6）直流输电换流站比交流变电站增加了换流装置、滤波和无功补偿装置，致使换流站结构复杂，损耗大，可靠性低，造价和运行费用高。

11.自耦变压器具有哪些优缺点？

答案:

答：

其优点如下：

（1）消耗材料少，成本低。

因为变压器所用硅钢片和铜线的量与绕组的额定感应电动势、额定电流有关，也即与绕组的容量有关，第8页共8页

自耦变压器绕组容量降低，所消耗材料也减少，成本也低。

（2）损耗少，效率高。

由于铜线和硅钢片用量减少，在同等的电流密度及磁通密度时，自耦变压器的铜耗和铁耗都比双绕组变压器减少，因此效率高。

（3）便于运输和安装。

因为它比同等容量的双绕组变压器重量轻、尺寸小，占地面积小。

（4）提高了变压器的极限制造容量。

变压器的极限制造容量一般受运输条件的限制，在相同的运输条件下，自耦变压器容量可比双绕组变压器制造大一些。

其缺点如下：

（1）使电力系统短路电流增加。

由于自耦变压器的高、中压绕组之间有电的联系，其短路阻抗只有同容量普通双绕组变

压器的倍，因此在电力系统中采用自耦变压器后，将

使三相短路电流显著增加。

又由于自耦变压器中性点必须直接接地，所以将使系统的单相短路电流大为增加，有时甚至超过三相短路电流。

（2）造成调压上的困难。

主要是由于自耦变压器的高、中压绕组之间有电的联系引起的。

（3）使绕组的过电压保护复杂。

由于高、中压绕组的自耦联系，当任一侧落入一个波幅与该绕组绝缘水平相适应的雷电冲击波时，另一侧出现的过电压冲击波的波幅则可能超出该侧绝缘水平。

为了避免这种现象的发生，必须在高、中压两侧出线端都装一组避雷器。

（4）使继电保护复杂。

12.110kV及以上的电力变压器有哪些冷却方式？

ODAF和OFAF冷却方式有哪些相同点？

哪些不同点？

答案:

答：

油浸式电力变压器冷却方式如下：

（1）油浸自冷（ONAN）。

（2）油浸风冷（ONAF）。

（3）强迫油循环风冷（OFAF）。

（4）强迫油循环水冷（OFWF）。

（5）强迫导向油循环风冷或水冷（ODAF或ODWF）。

ODAF或OFAF冷却方式相同点：

都是强油循环，油从箱体下部进入，吸收器身热量后从箱体上部流出，再经风扇冷却降温后，又被潜

油泵重新打入箱体下部再循环。

最大的不同点是变压器油循环冷却路径不一样：

ODAF方式下变压器油从线圈底部进入，经过线圈内部吸收热量后，从线圈顶部（包括匝间，饼间）流出；OFAF方式下，油流不经过线圈内部，只在外部循环冷却。

13.±500kV直流输电换流站中，主要的噪声源是什么，如何采取防治措施？

答案:

答：

±500kV直流输电换流站中主要的噪声源如下：

（1）换流变压器的铁心振动及风扇发出的噪声很大，一般噪声水平都超过85dB。

如果有直流偏磁侵入，严重时会发出啸叫。

（2）交、直流滤波场的电容、电感也会发出较大的噪声。

防治噪声的主要方法如下：

（1）提高换流变压器和滤波场的电容、电感的制造质量。

换流变压器运行中换向过程

就是一个短路过程，所以它的振动、噪声都比交流变压器要大一些。

噪声源主要来自于铁心的振动，因此研究铁心叠片末梢的防振措施是减小噪声的重要问题。

（2）正确选择滤波电容的额定电压是防止电容器短期运行中损坏，减小噪声的方法之一。

交流滤波电容中谐波（3、5、7、9、11次）是比较严重的，一组10kV等级的电容起往往额

定电压要提高到12.5～13.0kV，才能满足运行的要求，同时起到降低噪声的要求。

（3）滤波电感不宜采用铁心电感而应采用空心电感，可以大大降低电感噪声。

（4）为了防止噪声对换流站周边居民的骚扰，可以在换流变压器旁或变电站围墙上设置声障墙，以降低噪声分贝。

14.500kV并联电抗器在系统中有哪些作用？

答案:

答：

（1）限制工频暂态过电压，使线路断路器的线路侧不超过1.4p.u.，线路断路器的变电站侧不超过1.3p.u.。

（2）在单机带空长线运行方式下，防止自励磁发生。

（3）在并联电抗器的中性点小电抗，可限制潜供电流；限制单相断线时工频谐振过电压。

（4）提供感性无功补偿，主要是补偿线路的充电功率。

15.简述在110kV及以下系统中，空母线带电磁式电压互感器产生铁磁谐振过电压的防止和

限制措施。

答案:

答：

防止和限制铁磁谐振过电压的措施如下：

（1）排除外界强烈的冲击扰动，例如，在电磁式电压互感器的中性端串入非线性阀片，当母线电压升高时非线性阀片动作，防止铁磁谐振过电压的发生。

（2）选用励磁性能好（饱和拐点比较高）的电磁式电压互感器或改用电容式电压互感器。

（3）在电磁式电压互感器的开口三角形绕组中加装一个阻尼电阻R，使R≤0.4XT（互感器的励磁感抗）。

16.中性点直接接地变压器的绕组在大气过电压作用时，电压是如何分布的？

答案:

答：

当大气过电压作用在中性点直接接地变压器绕组上时，绕组上电压分布是呈衰减指数分布。

一开始由于绕组的感抗很大，所以电流不从变压器绕组的线匝中流过，而只从高压绕组的匝与匝之间，以及绕组与铁心即绕组对地之间的电容中流过。

由于对地电容的存在，在每线匝间电容上流过的电流都不相等，因此，沿着绕组高度的起始电压的分布，也是不均匀的。

在最初瞬间的电压分布情况是首端几个线匝间，电位梯度很大。

使匝间绝缘及绕组间绝缘受到很大的威胁。

在绕组中部电位大大减小，尾部（中性接地端）趋于平缓。

从起始电压分布状态过渡到最终电压分布状态，伴随有谐振的过程，这是由于绕组之间电容及绕组的电感的作用。

在谐振过程中，绕组某些部位的对地主绝缘，甚至承受比冲击电压还要高的电压。