電力變壓器是利用電磁感應原理,將一個等級的(de)交流電壓和電流變成頻率相同的另一個等級(jí)或幾種(zhǒng)不同等(děng)級的電壓和電(diàn)流的電器。在工頻附近時,特高壓變壓器整體相當於一個大電容,試驗時就必須克服其電容電(diàn)流,采(cǎi)用的方式是在變壓器的低壓側進行補償的方式(shì)。
作為特高壓的變壓器其作用是將(jiāng)不同電壓等級的輸電線路和設備連接成為一個整體,在特高壓設備中的(de)地位很重要。它由一(yī)個或者幾(jǐ)個繞組套於鐵心(xīn)上製成,本身(shēn)又具有電抗的特性,在試驗時,可以根據情況,調整試(shì)驗的頻率,利用自身的電感和電容達到相互補償的特點。對於(yú)變壓器不同繞組間通過磁鏈的耦合,使電能得以在(zài)不同的電回路中傳(chuán)遞,以(yǐ)實現傳輸和分配(pèi)電能的(de)目的。
構成電力變壓(yā)器的基(jī)本元(yuán)件是繞組和鐵心(xīn)。特高壓電力(lì)變壓器的繞組一(yī)般都(dōu)是糾結(jié)式。它是一種線(xiàn)匝之間的交叉連接的(de)特(tè)殊連續式繞組,其線段中相鄰的兩個線匝並不直接串聯(lián),而是間隔幾個線匝再串聯,以增大縱向電容,改善(shàn)雷電衝擊波作用下(xià)繞(rào)組上的電位分布,從而提高電力變壓器的耐雷(léi)衝擊能力。進行交流耐壓試驗就是檢查其耐受的過電壓衝擊的水平。
當特高壓電力變壓器並聯導線的根數較多時(shí),有時也將各根導線互相之間(jiān)交叉排列,稱之為插花糾結式繞組。鐵心是由芯柱、鐵扼(è)和夾件組成的電力(lì)變(biàn)壓器的主磁路,也是電力變(biàn)壓器器身的機械骨架。鐵心采用彼此絕(jué)緣的薄矽(guī)鋼片疊積而成,鐵心結構形式分為芯式和殼式兩種。芯式變壓器中通常采用單相二柱式和三相三柱式鐵心(xīn)。大容量變壓器由於受運輸高度的限(xiàn)製,有的采用單相四柱(二柱旁扼(è)式)鐵心,單相單柱旁扼式鐵心和三相五柱(三柱旁扼式)鐵心。殼式變壓器製造工藝複雜,但具(jù)有機械強度高、漏抗少、運輸高(gāo)度低和耐衝(chōng)擊(jī)性能好等優(yōu)點,超高壓大容(róng)量及特殊用(yòng)途的變壓器中也有采用殼式結構的。
變壓(yā)器是特(tè)高壓變電站中最重要的設備之一,考慮到它在係統中(zhōng)所占的重要地位,對其可靠性提出很高的要求(qiú)。特高壓電力變壓器的特點如下:
(1)容量很大,一般三相容量都(dōu)在1000MVA以上,甚(shèn)至達到幾千兆伏安。
(2)絕緣水平高。基準絕緣水平(雷(léi)電衝擊絕緣水平)高(gāo),一般在1950-2250kV之間(jiān)或更高。
(3)由於容量大和絕緣水平高,其重量與體積必然很大(dà)。
(4)設計和(hé)製造時(shí)需要考(kǎo)慮運輸的條件,一般為(wéi)單相結構。
(5)由於容量大(dà),變壓器的繞組對地的(de)電容量大,試(shì)驗需要補償(cháng)電感電流就大(dà)。
(6)由於絕緣水(shuǐ)平高,相應的工作電壓高,低壓(yā)側電壓水平高(一般為110kV),試驗時加壓電壓就相應高(170kV左右)。
特高壓電力變(biàn)壓器可靠性的要求(qiú)高,需要考慮近年來(lái)超高壓(yā)電力變壓器運行中出現過的問題,如油(yóu)流帶電(diàn)、GIS中特快速瞬態過電壓(yā)引起變壓器繞組的損壞等。一般在研製中(zhōng)首先用1:1的原形樣品進行(háng)專門研究。在製造中采用合理的絕緣水平和成熟的新技術,以達到優良的性(xìng)能和較(jiào)低的造價和重量。
特高(gāo)壓電力變壓器一般為單相(xiàng)結構,它(tā)的額定容量要根據(jù)係統的要求(qiú)、製(zhì)造廠設計和製造能力以及設備運輸、現場組裝的條件進(jìn)行(háng)綜(zōng)合平衡。由(yóu)於特高(gāo)壓電力變壓(yā)器兩(liǎng)個繞(rào)組之間的絕緣較厚(hòu),其短路阻(zǔ)抗(kàng)都較高,一般都在15%左右。
在特高壓變(biàn)電站中都采用在靠近變壓器的位置按(àn)照避雷器保護,變壓器的操作過電壓和(hé)雷電衝擊試驗(yàn)電壓的取值一般比開關(guān)類設備低。在試驗中應該將特高壓(yā)電力變(biàn)壓器(qì)同避雷器分離,防止在加壓中發(fā)生避雷器動作(zuò)等情況。
另外,特高壓電力變壓器(qì)多數采用自(zì)藕變壓器,中性點直接接地,其絕緣(yuán)都很低。進行外施工頻耐壓試驗時,由於中(zhōng)性點能夠支撐(chēng)的電壓較(jiào)低,繞組感應的電壓又不能夠高於工(gōng)作電壓的(de)一(yī)倍。如果外施工頻電壓試驗電壓較高,往(wǎng)往不能(néng)夠導電該試驗電壓。因此,工(gōng)頻電壓試驗中增加(jiā)1小時的長(zhǎng)時間試驗,以模擬長時(shí)間的運行狀況,同時測量設備內部的局部放電量,要保證在運行(háng)中不會又局部放電而發展到閃絡或者擊穿。