变压器感应耐压试验的两种主要方案

1. 试验目的与基本原理

感应耐压试验是考核变压器绝缘强度的关键项目，其主要目的是在高于工作电压的条件下，验证变压器主绝缘（绕组对地、绕组之间）和纵绝缘（匝间、层间、段间）的承受能力。试验通过在变压器低压侧施加特定频率和波形的交流电压，在高压侧感应出规定的高压，以模拟实际运行中可能出现的工频电压升高和操作过电压等应力情况。

2. 主要试验方案

根据试验电压的波形和产生方式，主要分为两类方案：

2.1 工频/倍频交流感应耐压试验
本方案是考核变压器纵绝缘和分级绝缘主绝缘的标准方法。

• 核心原理：为避免铁芯在2倍及以上额定电压下磁饱和，必须相应提高试验电源频率（如100Hz, 150Hz, 200Hz）。

• 适用对象：各类电力变压器、互感器的出厂、交接及大修后试验，尤其适用于分级绝缘变压器的分相试验。

• 试验程序：

  1. 接线：试验电源通常接至被试变压器低压绕组，非被试绕组短路接地或连接至合适电位。高压绕组开路或通过测量装置接地。

  2. 升压：使用变频电源装置，从零开始平稳升压至目标试验电压。对于分级绝缘变压器，需精确控制高压端子和中性点的电位。

  3. 耐压计时：在规定的试验电压下持续规定时间。试验时间按下式计算：t = 120秒 × (额定频率 / 试验频率)，且不少于15秒。

  4. 监测与记录：全程监测试验电压、电流波形，并按要求记录局部放电量。

• 合格判据：在规定时间内，无绝缘击穿、局部放电量未超标、试验电压和电流波形无异常变化。

2.2 操作波感应耐压试验
本方案主要用于现场考核大型变压器耐受操作过电压的能力。

• 核心原理：通过向低压绕组放电，在高压侧感应出符合标准波形的操作冲击电压，以模拟系统投切产生的过电压。

• 适用对象：220kV及以上电压等级的大型电力变压器，特别是在现场不具备倍频试验条件时。

• 试验程序：

  1. 波形校准：在低于50%试验电压下进行冲击，确定充电电压与输出高压的比例关系，并调整至标准波形（波头时间≥100μs，波尾时间≥1000μs，过零时间≥200μs）。

  2. 预试验：在75%试验电压下冲击一次，记录电压和电流参考波形。

  3. 正式试验：在100%额定试验电压下，通常冲击3次。

• 合格判据：将全电压下的电压、电流波形与降低电压下的参考波形进行比对。若波形形状、振荡频率、过零点等未发生显著畸变，且幅值比例正常，则判定通过。

3. 仪器设备配置清单

一套完整的感应耐压试验系统由电源、测量、保护及辅助设备构成。

3.1 核心电源设备

• 多倍频感应耐压试验装置：作为交流试验的核心，应选用采用电力电子变频技术的现代装置。其输出频率应在50-200Hz范围内可调，输出容量需根据被试变压器容量和试验电压计算选择（通常为3kVA至100kVA以上）。装置应具备低波形畸变率（≤3%）、触摸屏控制、自动计时及多重保护功能。

• 无局放变频串联谐振试验系统：对于更高电压等级或要求精确测量局部放电的试验，推荐使用此系统。它通过调节频率使回路中的电抗器与被试品电容发生谐振，从而在试品上获得高电压。该系统优点包括输出波形好（正弦波畸变率<3%）、所需电源容量小、局放水平低（可≤10pC）。系统主要由变频电源、励磁变压器、谐振电抗器、电容分压器组成。

• 操作波冲击电压发生器：用于产生标准操作冲击波。主要包括高压储能电容器、波头/波尾电阻、触发球隙、直流充电单元等。

3.2 测量与监测设备

• 高压测量系统：必须采用高精度的测量方式。推荐使用高精度电容分压器配合数字峰值电压表或高压示波器进行测量，系统整体测量误差应不大于3%。

• 电流监测装置：使用精密分流器和示波器测量试验回路电流。在操作波试验中，“示伤电流”波形的对比是判断绝缘故障的关键依据。

• 局部放电检测系统：若试验标准或用户要求，需配置。包括无局放耦合电容、高频电流传感器（HFCT） 及数字式局部放电检测仪。用于监测、定位和记录试验过程中的局部放电信号。

• 波形记录与分析仪：多通道数字存储示波器，用于同步记录电压、电流波形，并具备波形叠加、比对分析功能。

3.3 保护与辅助设备

• 综合保护控制单元：集成过电压保护、过电流保护、闪络保护、零位启动保护、紧急停机等功能，确保设备和人员安全。

• 补偿电抗器：用于补偿被试变压器的容性电流，提高电源装置的输出能力。

• 专用高压连接组件：包括均压罩、屏蔽导线、绝缘支柱等，以减少电晕干扰。

• 接地系统：重型接地线和接地棒，确保所有设备及被试变压器外壳可靠接地，接地电阻符合安全要求。

4. 安全措施与试验准备

1. 资质与方案：试验人员必须具备相应资质。试验前需根据GB 1094.3、DL/T 474.6、DL/T 2486等现行标准制定详细的作业指导书。

2. 安全隔离：确认被试变压器与所有带电系统已完全隔离，各侧绕组短路并可靠接地放电。试验区域装设安全围栏，悬挂警示牌，设专人监护。

3. 设备状态确认：试验前，变压器应已通过绝缘电阻、吸收比、介质损耗、油色谱分析等常规试验，确认无严重受潮或缺陷。

4. 设备检查：检查所有试验设备接地是否牢固，仪器仪表是否在有效检定周期内，连线是否正确无误。

5. 环境控制：试验应在良好天气下进行，环境相对湿度不宜大于80%。设备工作环境温度一般为-10℃至+45℃。

6. 分步操作：严格执行降压-断电-接地的操作顺序。升压必须从零开始，并缓慢进行，禁止冲击合闸。