電力設(shè)備高壓試驗(yàn)中調(diào)壓器的應(yīng)用探討

彭濤

（中國華電集團(tuán)貴港發(fā)電有限公司廣西貴港市 537100）

電力設(shè)備高壓試驗(yàn)中調(diào)壓器的應(yīng)用探討

彭濤

（中國華電集團(tuán)貴港發(fā)電有限公司廣西貴港市 537100）

電力調(diào)壓器是電力系統(tǒng)中的重要組成設(shè)備，對于電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行具有重要的影響。電力調(diào)壓器主要是對電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，而電壓對電能質(zhì)量又具有直接的影響，電壓控制的水平將影響到整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。由此可見，電力調(diào)壓器在電力系統(tǒng)中具有較為重要的地位。因此，進(jìn)行有關(guān)電力設(shè)備高壓試驗(yàn)中調(diào)壓器應(yīng)用的研究是具有一定實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的。本文將結(jié)合調(diào)壓器工作的具體情況，進(jìn)行電力設(shè)備高壓試驗(yàn)過程中調(diào)壓器應(yīng)用的研究，希望對以后的高壓試驗(yàn)工作能有所幫助。

電力設(shè)備；高壓試驗(yàn)；調(diào)壓器

1 前言

電力設(shè)備高壓試驗(yàn)是電力系統(tǒng)中的重要內(nèi)容之一。現(xiàn)階段，在進(jìn)行電力設(shè)備高壓試驗(yàn)時(shí)大多采用手動(dòng)調(diào)節(jié)的方式對調(diào)壓器進(jìn)行控制，通過調(diào)節(jié)調(diào)壓器升高電壓，以便進(jìn)行高壓試驗(yàn)。采用手動(dòng)調(diào)節(jié)調(diào)壓器的方式存在很多的問題，例如，在調(diào)壓過程中對操作人員的技術(shù)水平要求比較高、操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度比較大、調(diào)節(jié)效率低等。這些問題的存在影響了電力設(shè)備高壓試驗(yàn)的效率和準(zhǔn)確性。因此，必須要改變電力設(shè)備高壓試驗(yàn)的現(xiàn)狀，采用新的調(diào)壓器，提高高壓試驗(yàn)的效率。本文將從介紹電力設(shè)備高壓試驗(yàn)的具體內(nèi)容以及電力設(shè)備高壓試驗(yàn)的類別入手，分析影響電力設(shè)備高壓試驗(yàn)的因素，介紹電力設(shè)備高壓試驗(yàn)對調(diào)壓器的基本要求，分析調(diào)壓器在高壓試驗(yàn)中的實(shí)例應(yīng)用，提出調(diào)壓器在電力設(shè)備高壓試驗(yàn)中應(yīng)用與維護(hù)的方法。

2 電力設(shè)備高壓試驗(yàn)的具體內(nèi)容

電力系統(tǒng)中具有各種各樣的電力設(shè)備，例如電力變壓器、發(fā)電機(jī)等均屬于電力設(shè)備，這些設(shè)備在使用過程中對安全性的要求比較高。因?yàn)椋魏我粋€(gè)電力設(shè)備發(fā)生安全事故不僅會影響到電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，同時(shí)還會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。鑒于此，必須要對電力系統(tǒng)中的電力設(shè)備進(jìn)行高壓試驗(yàn)。而所謂的高壓試驗(yàn)就是指根據(jù)國家的相關(guān)規(guī)定在高壓狀態(tài)下對電力設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行檢驗(yàn)，獲得相關(guān)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而判斷電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)是否安全。電力設(shè)備高壓試驗(yàn)是電力設(shè)備維護(hù)的重要內(nèi)容之一，其試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性將直接影響電力系統(tǒng)的安全。在不同的階段進(jìn)行高壓試驗(yàn)的目的是不同的，在電力產(chǎn)品出廠時(shí)進(jìn)行高壓試驗(yàn)是為了檢驗(yàn)電力產(chǎn)品是否達(dá)到了相關(guān)的技術(shù)要求，如果試驗(yàn)結(jié)果未達(dá)到相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，則不允許該電力產(chǎn)品出廠。在電力設(shè)備進(jìn)行大修以后也要進(jìn)行高壓試驗(yàn)。這時(shí)進(jìn)行電力設(shè)備高壓試驗(yàn)的主要目的是為了檢驗(yàn)在電力設(shè)備檢修的過程中是否影響了其性能，并對檢修的效果進(jìn)行判斷。對于處于正常運(yùn)行狀態(tài)的電力設(shè)備也應(yīng)定期進(jìn)行高壓試驗(yàn)。這種類型的高壓試驗(yàn)也被人們稱之為是預(yù)防性試驗(yàn)，具體情況如圖1所示。就是指通過高壓試驗(yàn)提前發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備存在的問題，及時(shí)采取預(yù)防措施，避免電力設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)較大的安全事故。

圖1 預(yù)防性試驗(yàn)現(xiàn)場圖

3 電力設(shè)備高壓試驗(yàn)的類別

絕緣檢測是電力設(shè)備檢驗(yàn)中的重點(diǎn)內(nèi)容，通過高壓試驗(yàn)可以對設(shè)備絕緣性進(jìn)行檢驗(yàn)。高壓試驗(yàn)按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)可以分成不同的類型。例如，可以根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康膶Ω邏涸囼?yàn)進(jìn)行劃分，按照此種劃分方法可以將其分成出廠試驗(yàn)、型式試驗(yàn)等；可以根據(jù)試驗(yàn)條件對高壓試驗(yàn)進(jìn)行劃分，按照此種劃分方法可以將其分成在線試驗(yàn)和離線試驗(yàn)。在實(shí)踐過程中，通常是按照試驗(yàn)對象的不同對高壓試驗(yàn)進(jìn)行劃分。按照試驗(yàn)對象不同可以將其分成兩種類型：①絕緣特性試驗(yàn)。所謂絕緣特性試驗(yàn)就是指在不損害設(shè)備絕緣性的條件下進(jìn)行的試驗(yàn)。該種類型的試驗(yàn)主要是為了對設(shè)備的絕緣特性進(jìn)行檢驗(yàn)。電阻檢驗(yàn)、絕緣油的物化特性檢驗(yàn)均屬于絕緣特性試驗(yàn)范疇。②絕緣耐性試驗(yàn)。該種類型的試驗(yàn)在實(shí)施過程中一定會存在一定的破壞性，但在試驗(yàn)過程中可以發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備中存在的較大安全隱患。例如工頻耐壓試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)等均屬于絕緣耐性試驗(yàn)。在進(jìn)行絕緣耐性試驗(yàn)前，要先進(jìn)行沒有破壞性的試驗(yàn)，如果通過這種方式就可以發(fā)現(xiàn)問題，則不需要進(jìn)行絕緣耐性試驗(yàn)。

4 影響電力設(shè)備高壓試驗(yàn)的因素

電力設(shè)備的安全性就是指在電力設(shè)備運(yùn)行過程中，如果突發(fā)安全事故，電力設(shè)備能保證正常運(yùn)行狀態(tài)的能力。影響電力設(shè)備安全性的因素比較多，但可以將其分成兩種類型。第一種是內(nèi)部因素。內(nèi)部因素包括的內(nèi)容比較多，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：①電力設(shè)備自身的元件出現(xiàn)損壞，從而影響了電力設(shè)備的正常運(yùn)行；②電壓、電流出現(xiàn)問題，從而使得電力系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。外部因素主要是指在電力設(shè)備工作過程中外界環(huán)境對其造成的影響。外部因素對電力設(shè)備安全性的影響也體現(xiàn)在兩個(gè)方面：①雨雪、冰雹等自然現(xiàn)象的發(fā)生對電力設(shè)備的影響；②人為因素對電力設(shè)備安全性造成的影響。電力系統(tǒng)中所包含的電力設(shè)備比較多，不同的設(shè)備在高壓試驗(yàn)過程中受到的影響不同。本文主要以變壓器為例，介紹影響變壓器高壓試驗(yàn)結(jié)果的因素。影響變壓器高壓試驗(yàn)的因素主要有兩個(gè)：①溫度因素。溫度對變壓器高壓試驗(yàn)的影響主要體現(xiàn)在對絕緣吸收比的影響上。②升壓速度，升壓速度對變壓器高壓試驗(yàn)的影響主要體現(xiàn)在對泄露電流的影響上。因此，在進(jìn)行變壓器高壓試驗(yàn)過程中一定要控制好溫度和升壓速度，避免它們對試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。

5 電力設(shè)備高壓試驗(yàn)對調(diào)壓器的基本要求

在實(shí)踐過程中，進(jìn)行電力設(shè)備高壓試驗(yàn)前要先找到符合試驗(yàn)要求的電源，這是進(jìn)行高壓試驗(yàn)的前提條件。此外，在進(jìn)行高壓試驗(yàn)前還應(yīng)準(zhǔn)備調(diào)壓器，在高壓試驗(yàn)進(jìn)行時(shí)需要通過調(diào)節(jié)調(diào)壓器來控制電壓變化。通過調(diào)壓器控制電壓變化可以保證試驗(yàn)過程中的電壓變化是勻速、平穩(wěn)的。在進(jìn)行正式高壓試驗(yàn)前，調(diào)壓器應(yīng)滿足下述幾個(gè)要求：①選擇的調(diào)壓器應(yīng)具備良好地電壓輸出能力，能保證電壓輸出的質(zhì)量。例如，調(diào)壓器輸出的電壓可以接近零，同時(shí)還可以輸出類似于正弦波的波形。②選擇的調(diào)壓器應(yīng)具備較好的調(diào)壓特征。所謂的調(diào)壓特性就是指調(diào)壓方式較為便捷、調(diào)壓的阻抗比較小等，總而言之就是指調(diào)壓過程符合高壓試驗(yàn)的要求。③選擇的調(diào)壓器在調(diào)節(jié)電壓的過程中噪聲不能太大，要符合環(huán)保的理念。④選用的調(diào)壓器所具有的各種參數(shù)，例如容量、頻率等，均應(yīng)符合試驗(yàn)的基本要求。

6 調(diào)壓器在高壓試驗(yàn)中的作用

在電力設(shè)備高壓試驗(yàn)過程中，調(diào)壓器的主要功能就是改變電壓，從而滿足高壓試驗(yàn)的基本要求。下面將介紹調(diào)壓器在高壓試驗(yàn)過程中的作用。在高壓試驗(yàn)過程中，選用的調(diào)壓器具有12000kW的電動(dòng)機(jī)。為了減少高壓試驗(yàn)過程中的噪聲污染，對調(diào)壓器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改造，主要是將調(diào)壓器機(jī)身的結(jié)構(gòu)換成了鑄鐵結(jié)構(gòu)，這樣既可以保證調(diào)壓器運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性，又可以有效降低噪聲，減少試驗(yàn)過程中的噪聲污染。此外，在高壓試驗(yàn)前計(jì)算了調(diào)壓器的轉(zhuǎn)子頻率，避免出現(xiàn)諧振現(xiàn)象。通過上述的過程，可以有效控制調(diào)壓器的工作過程，從而保證高壓試驗(yàn)順利完成。

7 調(diào)壓器在電力設(shè)備高壓試驗(yàn)中的應(yīng)用

高壓試驗(yàn)用調(diào)壓器，一般應(yīng)用移圈調(diào)壓器、感應(yīng)調(diào)壓器和接觸調(diào)壓器三種類型。由于這三種類型調(diào)壓器在工作原理和結(jié)構(gòu)型式上差異甚大，因而有其各自的特點(diǎn)和適用場合。

7.1 移圈調(diào)壓器

移圈調(diào)壓器的結(jié)構(gòu)和電磁原理與變壓器相似，它借助一個(gè)沿鐵心柱高度方向上下移動(dòng)的短路繞組，改變主回路兩個(gè)繞組的阻抗和電壓分配，以達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的。

移圈調(diào)壓器為無觸點(diǎn)調(diào)節(jié)，輸出電壓平滑均勻，制造工藝也比較簡單，適用于一般的高壓試驗(yàn)。此外，移圈調(diào)壓器的漏抗較大，能承受較高的大電流沖擊。

移圈調(diào)壓器工作原理和結(jié)構(gòu)決定了它的短路阻抗較大。圖2顯示出了TDJY-2250/6.3單相移圈調(diào)壓器的短路阻抗特性實(shí)測曲線。對于要求試驗(yàn)電源具有較小阻抗的試驗(yàn)項(xiàng)目，例如高壓污穢試驗(yàn)，選用此類調(diào)壓器顯然是不恰當(dāng)?shù)摹Ｒ迫φ{(diào)壓器輸出電壓波形畸變率比感應(yīng)調(diào)壓器大。此外，該類調(diào)壓器的動(dòng)線圈結(jié)構(gòu)及其傳動(dòng)組件，經(jīng)使用一段時(shí)間后，往往易發(fā)生松動(dòng)及磨損而引起運(yùn)行振動(dòng)噪聲增大，甚至損壞。

圖2 單相調(diào)壓器阻抗特性（I2=I2n=常數(shù)）

7.2 感應(yīng)調(diào)壓器

感應(yīng)調(diào)壓器的結(jié)構(gòu)和電磁原理類似堵轉(zhuǎn)的繞線式異步電動(dòng)機(jī)，而能量轉(zhuǎn)換關(guān)系類似變壓器。它通過調(diào)整轉(zhuǎn)子角位移，改變定子或轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電勢相位（三相）、幅值（單相），以達(dá)到無觸點(diǎn)調(diào)壓的目的。感應(yīng)調(diào)壓器的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比移圈調(diào)壓器高。單相感應(yīng)調(diào)壓器的典型阻抗特性亦如圖2所示。從圖2中可見，相對于移圈調(diào)壓器，感應(yīng)調(diào)壓器的阻抗較小，特別是在50～100%的輸出電壓范圍內(nèi)。

由于受工作原理和結(jié)構(gòu)所限，單相感應(yīng)調(diào)壓器制造成本比較高，特別是對大容量產(chǎn)品。此外單相產(chǎn)品的轉(zhuǎn)子，若偏心達(dá)到一定數(shù)值，很容易產(chǎn)生運(yùn)行振動(dòng)和噪聲。由于這些因素，單相感應(yīng)調(diào)壓器輸出容量受到很大限制。目前該類型的大容量產(chǎn)品的產(chǎn)量很少，經(jīng)專門設(shè)計(jì)的感應(yīng)調(diào)壓器，能較好地適用于一般要求的高壓試驗(yàn)中。

7.3 接觸調(diào)壓器

接觸調(diào)壓器是一種輸出電壓連續(xù)可調(diào)的自耦變壓器。它具有輸出電壓波形正弦性好，輸出電壓下限可以為零，調(diào)壓特性平滑、連續(xù)、線性；短路阻抗可以控制在較小范圍內(nèi)，運(yùn)行噪聲小以及輸出電壓與輸入電壓相位基本相同等優(yōu)點(diǎn)，是一種比較理想的高壓試驗(yàn)用調(diào)壓器。

接觸調(diào)壓器按其鐵心型式可分為環(huán)式和柱式兩種。傳統(tǒng)的小容量高壓試驗(yàn)廣泛采用了環(huán)式接觸調(diào)壓器（手動(dòng)或電動(dòng)調(diào)節(jié)），它具有性能優(yōu)良、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。接觸調(diào)壓器的主要缺點(diǎn)是有觸點(diǎn)調(diào)節(jié)。觸點(diǎn)的容量受到限制、調(diào)節(jié)過程中易產(chǎn)生的火花、接觸系統(tǒng)的使用壽命短等缺點(diǎn)已成為大容量產(chǎn)品發(fā)展的瓶頸。但在在有關(guān)專業(yè)技術(shù)人員的努力下，有效地攻克了觸點(diǎn)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)。

8 結(jié)束語

總之，調(diào)壓器在電力設(shè)備高壓試驗(yàn)過程中具有較為重要的作用。因此，在高壓試驗(yàn)過程中一定要重視調(diào)壓器。在試驗(yàn)前應(yīng)做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，在試驗(yàn)過程中則應(yīng)嚴(yán)格按照操作規(guī)定進(jìn)行操作。同時(shí)，還應(yīng)注重調(diào)壓器的維修和保養(yǎng)工作，從而保證高壓試驗(yàn)過程的安全性。

[1]陳文大.電力變壓器高壓試驗(yàn)探討[J].機(jī)電信息，2012，06：19～20.

[2]黃寧生.高壓試驗(yàn)研究方法及安全簡析[J].機(jī)電信息，2010，12：118+125.

[3]王德生.電力設(shè)備高壓試驗(yàn)方法研究[J].科技資訊，2009，34：92.

TM83

A

1004-7344（2016）16-0057-02

2016-1-4

彭濤（1987-），男，助理工程師，本科，2011年6月河北工業(yè)大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化畢業(yè)，2011年7月就職于中國華電集團(tuán)貴港發(fā)電有限公司至今，主要從事電氣檢修工作。