Высоковольтные (ВВ) испытательные трансформаторы — это специализированные устройства, предназначенные для генерации высокого напряжения промышленной частоты, сокращенно называемые испытательными трансформаторами. Классифицируемые как повышающие трансформаторы, они выполняют основные функции, включая проверку изоляционных характеристик электротехнических изделий, испытание на выдерживаемое напряжение промышленной частоты и измерение частичных разрядов, отличаясь кратковременным режимом работы.
Диапазон рабочих напряжений на первичной обмотке составляет 0.4–10 кВ, а на вторичной обмотке может достигать 100–2000 кВ и выше, при мощности от 3 кВА до 9000 кВА. Трансформаторы имеют самоохлаждаемую конструкцию с масляным охлаждением или изоляцию газом SF₆.
Высоковольтная обмотка выполнена в многослойной башенной конструкции, обычно с одним заземленным концом, в то время как низковольтная обмотка имеет наружный монтаж. Модели мощностью более 10 кВА оснащены подвижными железными колесами, что обеспечивает компактные размеры и малый вес. Импеданс напряжения отдельного блока составляет от 4.5% до 10%, а при использовании нескольких блоков в каскаде может достигать 30–40%. Форма выходного напряжения практически синусоидальная. В качестве изоляционных материалов обмотки используются полиэфирная эмалированная проволока и высоковольтостойкие композитные материалы. Корпус трансформатора подвергается вакуумной сушке, а для изделий с номинальным напряжением выше 100 кВ требуется вакуумное маслозаполнение.
- Классификация по структурному типу
- Высоковольтные испытательные трансформаторы с масляным охлаждением
В наиболее распространенном типе трансформаторов корпус погружен в изоляционное масло, которое служит одновременно и изоляционной средой, и средой для отвода тепла.
Преимущества: Отличные изоляционные характеристики, большая емкость, высокий уровень выдерживаемого напряжения. Подходит для испытаний на выдерживаемое напряжение промышленной частоты и широко используется на электростанциях, подстанциях и предприятиях по производству высоковольтного электрооборудования.
Недостатки: большой объем, большой вес, относительно неудобны для транспортировки и установки.
- Сухие высоковольтные испытательные трансформаторы
Они изготовлены методом литья или намотки твердых изоляционных материалов, таких как эпоксидная смола, и не содержат изоляционного масла.
Преимущества: компактные размеры, малый вес, экологичность, простота в обслуживании, высокая устойчивость к влажности и загрязнениям. Подходит для лабораторных исследований, исследований в помещении или во влажных условиях.
Недостатки: Ограниченная мощность и номинальное напряжение по сравнению с аналогами, работающими в масляном режиме; несколько более высокая стоимость, чем у изделий, работающих в масляном режиме, с теми же характеристиками.
- Газоизолированные высоковольтные испытательные трансформаторы
В качестве теплоизоляционных и охлаждающих сред используются изоляционные газы, такие как гексафторид серы (SF₆) или азот, заключенные в герметичный металлический корпус.
Преимущества: высокая теплоизоляционная прочность, хороший эффект теплоотвода, компактная конструкция, отсутствие риска утечки масла. Подходит для особых условий эксплуатации, таких как высокогорные районы и взрывоопасные зоны.
Недостатки: Высокие требования к герметизации газа; во время работы необходим регулярный контроль давления газа, что приводит к относительно высоким затратам на техническое обслуживание.
- Каскадные высоковольтные испытательные трансформаторы
Благодаря последовательному соединению нескольких отдельных испытательных трансформаторов достигается сверхвысокое выходное напряжение за счет ступенчатого повышения напряжения.
Преимущества: Способность генерировать сверхвысокое выходное напряжение в диапазоне от сотен тысяч до миллионов вольт, соответствующее требованиям испытаний оборудования сверхвысокого напряжения.
Недостатки: сложная конструкция, значительные трудности в регулировании и контроле напряжения, а также жесткие требования к изоляции и проектированию системы выравнивания напряжения.
| Высоковольтный масляный Тестовый трансформатор | Сухой высоковольтный испытательный трансформатор | Газоизолированный высоковольтный испытательный трансформатор | Каскадный высоковольтный испытательный трансформатор |
 |
 |
 |
 |
- Классификация по режиму регулирования напряжения
Автотрансформаторно-регулируемые испытательные трансформаторы
Оснащённые встроенным автотрансформатором, они регулируют входное напряжение, изменяя количество витков в первичной обмотке, тем самым изменяя выходное высокое напряжение.
Преимущества: Простая конструкция, удобство в эксплуатации и низкая стоимость. Подходит для испытаний малой и средней мощности и низкого напряжения.
Отдельно регулируемые испытательные трансформаторы
Корпус трансформатора отделен от стабилизатора напряжения, в котором обычно используется электрический или индукционный стабилизатор напряжения.
Преимущества: Высокая точность стабилизации напряжения, стабильное выходное напряжение и поддержка дистанционного управления. Подходит для высокоточных испытаний большой мощности и высоких уровней напряжения.
III. Классификация по форме/частоте тестового сигнала
Испытательные трансформаторы промышленной частоты
Они выдают синусоидальный переменный ток частотой 50/60 Гц и используются для испытаний электрооборудования на выдерживаемое напряжение промышленной частоты. Это самый простой тип испытательных трансформаторов.
Резонансные испытательные трансформаторы последовательного действия с регулируемой частотой
В качестве резонансных повышающих устройств они состоят из испытательного трансформатора, возбуждающего трансформатора, реактора, делителя напряжения на конденсаторе и других компонентов, образующих резонансный контур.
Преимущества: Компактные размеры, малый вес и высокая степень использования мощности. Подходит для испытаний на выдерживаемое напряжение емкостных объектов, таких как длинные кабели, конденсаторы и генераторы, и позволяет эффективно снизить потребность в мощности испытательного оборудования.
Импульсные испытательные трансформаторы
Эти устройства, специально разработанные для генерации импульсного напряжения молнии или импульсного напряжения переключения, имитируют скачки перенапряжения в энергосистемах.
Характеристики: Высокое мгновенное пиковое выходное напряжение и короткая длительность импульса. Они необходимы для использования с генератором импульсного напряжения и применяются при испытаниях оборудования на выдерживание импульсного напряжения, такого как трансформаторы и ограничители перенапряжения.
- Другие специальные типы
Переносные высоковольтные испытательные трансформаторы: в основном сухого типа или небольшие масляные, они компактны, легки и удобны для перемещения при проведении испытаний на месте. Подходят для обнаружения неисправностей в линиях электропередачи и распределительном оборудовании непосредственно на объекте.
Трансформаторы переменного/постоянного тока двойного назначения: способны выдавать высокое напряжение переменного или постоянного тока, переключение между которыми осуществляется с помощью выпрямительного устройства. Одно устройство выполняет несколько функций, что позволяет сэкономить на инвестициях в оборудование.
Основное введение
Электрооборудование должно проходить испытания на выдерживаемое переменное напряжение после выпуска с завода, передачи заказчику или капитального ремонта, чтобы оценить уровень изоляции оборудования от перенапряжений на практике. Поэтому оборудование, выдерживающее переменное напряжение, должно устанавливаться в высоковольтных лабораториях или на испытательных площадках как производственных, так и эксплуатационных подразделений.
Высоковольтные испытательные трансформаторы, сокращенно называемые испытательными трансформаторами, обычно представляют собой повышающие трансформаторы. Эти испытательные трансформаторы используют высоковольтное напряжение промышленной частоты, индуцированное на их вторичной обмотке, для проведения испытаний изоляционных характеристик различных электрических изделий и изоляционных материалов.
Испытательные трансформаторы являются незаменимым электрооборудованием для проведения испытаний на выдерживаемое напряжение при техническом обслуживании и производстве двигателей, трансформаторов и электротехнических изделий.
Основные области применения испытательных трансформаторов включают испытания электротехнических изделий на выдерживаемое напряжение промышленной частоты, измерение частичных разрядов , испытания на термостойкость изоляционных сред и т. д. Для электрооборудования средней и высокой частоты испытательные трансформаторы со специальными частотами также могут использоваться для испытаний на выдерживаемое напряжение и измерения соответствующих электрических параметров.
Испытательные трансформаторы имеют большое отношение напряжений между первичной и вторичной обмотками. Первичное напряжение варьируется от 0.4 кВ, 3 кВ, 6 кВ до 10 кВ, в то время как вторичное напряжение может быть рассчитано на 100–2000 кВ или выше, с мощностью от 3 кВА до 9000 кВА.
Для полевых испытаний энергетического оборудования обычно используются облегченные испытательные трансформаторы; для испытаний на выдерживаемое напряжение энергетического оборудования, такого как трансформаторы 6 кВ и 10 кВ, применяются повышающие испытательные трансформаторы на 50 кВ; для испытаний на выдерживаемое напряжение высоковольтного и сверхвысоковольтного энергетического оборудования с уровнями напряжения выше 35 кВ используются сверхвысоковольтные испытательные трансформаторы с напряжением, более чем в 5 раз превышающим номинальное первичное напряжение испытываемого оборудования, такие как повышающие испытательные трансформаторы на 500 кВ, 700 кВ, 800 кВ с определенными уровнями мощности.
Принцип работы испытательных трансформаторов аналогичен принципу работы силовых трансформаторов. Различия заключаются в том, что испытательные трансформаторы отличаются высоким рабочим напряжением, коротким сроком службы и малым повышением температуры, а также, как правило, не оснащены радиаторами. Кроме того, испытательные трансформаторы имеют малые нагрузки, в основном емкостные, и их мощность относительно меньше, чем у силовых трансформаторов.
Особенности
Высокое напряжение: Первичное напряжение испытательных трансформаторов составляет 220 В или 380 В, в то время как вторичное напряжение одного испытательного трансформатора часто достигает нескольких тысяч или десятков тысяч вольт. Испытательные трансформаторы со вторичным напряжением, превышающим 750 кВ, обычно имеют многоблочную каскадную структуру.
Низкий ток: Номинальный ток испытательных трансформаторов фактически представляет собой емкостной ток проверяемого объекта, поэтому он обычно составляет менее 1 А. Однако испытательные трансформаторы, используемые для испытаний кабелей и крупных двигателей, испытаний на внешнее загрязнение изоляции, испытаний на коронный разряд в линии и других проектах, могут иметь вторичный ток в несколько ампер.
Короткое время работы: В связи с коротким временем выдерживаемого напряжения испытываемых изделий, в испытательных трансформаторах обычно используется система кратковременного режима работы 0.5 или 1 час, за исключением трансформаторов, используемых при испытаниях на внешнее загрязнение изоляции, испытаниях на коронный разряд в линии и испытаниях кабелей.
Однофазные и для внутреннего монтажа: Испытательные трансформаторы, как правило, являются однофазными и предназначены для внутреннего использования (некоторые разработаны для наружного применения). Все они имеют самоохлаждаемую конструкцию с масляным охлаждением и толстыми слоями изоляции обмоток, при этом высоковольтная обмотка обычно заземлена с одного конца.
Неравномерный уровень изоляции вторичной обмотки: головной конец вторичной обмотки находится под высоким потенциалом, в то время как хвостовой конец напрямую заземлен или заземлен через амперметр.
Высокие требования к проектированию и изготовлению: Из-за высокого рабочего напряжения изоляционная структура оказывает решающее влияние на габариты испытательного трансформатора. Корпус трансформатора, как правило, требует вакуумной сушки, а для изделий с напряжением выше 100 кВ требуется вакуумное маслозаполнение.
классификация
По конструкции: испытательные трансформаторы в железном корпусе и испытательные трансформаторы в изолированном корпусе.
По частоте сети: Испытайте трансформаторы на различных уровнях частоты, таких как частота сети, частота с умножением частоты, средняя частота и высокая частота.
По уровню напряжения: низковольтные, высоковольтные и сверхвысоковольтные испытательные трансформаторы.
По типу заявки: легкие мобильные и стационарные трансформаторы; испытательные трансформаторы для использования в составе одного устройства и для каскадного использования двух и более устройств.
Испытательные трансформаторы, как правило, представляют собой однофазные устройства для использования внутри помещений с самоохлаждаемой масляной системой охлаждения. Из-за высокого рабочего напряжения их изоляционные слои обмоток имеют относительно большую толщину, а один конец высоковольтной обмотки заземлен.
Конкретные конструктивные типы испытательных трансформаторов обычно включают три типа: одновтулочный, двухвтулочный и цилиндрический изоляционный.
Технические требования
Форма выходного напряжения: Форма выходного напряжения тестовых трансформаторов должна быть как можно ближе к синусоидальной. Для уменьшения искажения формы напряжения, вызванного гармоническими колебаниями, возникающими при прохождении гармонических составляющих тока холостого хода через импеданс стабилизатора напряжения и трансформатора, плотность магнитного потока следует выбирать на линейном участке кривой намагничивания железного сердечника. При этом следует использовать оборудование для стабилизации напряжения с малым искажением формы сигнала, а при необходимости можно добавить фильтрующие устройства.
Напряжение импеданса: Вторичный ток испытательных трансформаторов обычно является емкостным. Когда вторичный ток протекает через импеданс стабилизатора напряжения и испытательного трансформатора, выходное напряжение превысит значение, определяемое коэффициентом трансформации. Поэтому напряжение импеданса испытательных трансформаторов не должно быть слишком высоким, иначе это может повлиять на точность результатов испытаний и снизить стойкость испытательного оборудования к короткому замыканию. Однако, если напряжение импеданса слишком низкое, ток короткого замыкания может увеличиться при пробое или перегорании испытательного объекта. Напряжение импеданса одного испытательного трансформатора обычно составляет 4.5–10%, а при каскадном соединении нескольких трансформаторов может достигать 30–40%.
Если вам необходимо проверить высоковольтное испытательное оборудование и высоковольтные испытательные трансформаторы, пожалуйста, свяжитесь с нами. Наши инженеры по продажам имеют опыт лабораторных и внутризаводских испытаний, испытаний низко- и средневольтных систем во влажной/чистой среде, испытаний на выдерживаемое напряжение промышленной частоты на электростанциях, подстанциях и заводах высоковольтного электрооборудования, испытаний на выдерживаемое напряжение сверхвысоковольтного оборудования, такого как трансформаторы и автоматические выключатели, прецизионных испытаний для крупногабаритных и высоковольтных применений, испытаний на выдерживаемое импульсное напряжение оборудования, такого как трансформаторы и ограничители перенапряжения, а также осмотра линий электропередачи и распределительного оборудования на месте эксплуатации.
