三倍频变压器原理
电压互感器三倍频感应耐压试验详解
电压互感器三倍频感应耐压试验详解目录一、前言 (2)1.1 试验目的 (2)1.2 试验意义 (3)1.3 试验设备简介 (4)二、试验原理 (6)2.1 电压互感器工作原理 (6)2.2 三倍频感应耐压试验原理 (7)2.3 试验设备工作原理 (8)三、试验设备 (10)3.1 试验变压器 (11)3.2 控制系统 (13)3.3 保护装置 (14)3.4 试验接线方法 (15)四、试验步骤 (16)4.1 试验前的准备工作 (17)4.2 试验过程 (18)4.3 试验结果分析 (19)4.4 试验注意事项 (20)五、试验结果评估 (21)5.1 试验结果的判断标准 (22)5.2 试验结果的记录与报告 (22)5.3 试验结果的应用 (23)六、安全注意事项 (24)6.1 人员安全 (25)6.2 设备安全 (26)6.3 试验过程中的安全措施 (27)七、试验过程中的问题及处理 (28)7.1 试验过程中的异常情况 (29)7.2 问题的分析与解决 (30)7.3 防范措施 (31)一、前言随着电力系统的不断发展，电压互感器（VT）作为其关键设备之一，在电力传输和分配过程中发挥着越来越重要的作用。
电压互感器是一种专门用于测量高电压的设备，它可以将高电压降低到可以安全测量的水平。
为了确保电压互感器的正常运行和延长其使用寿命，对其进行耐压试验是非常必要的。
在三倍频感应耐压试验中，我们将测试电压互感器在高频下的绝缘性能。
这种试验方法可以有效地模拟电压互感器在实际工作中可能遇到的高频过电压情况，从而检验其绝缘结构的可靠性和稳定性。
通过三倍频感应耐压试验，我们可以及时发现并处理潜在的安全隐患，确保电力系统的安全稳定运行。
1.1 试验目的电压互感器三倍频感应耐压试验是针对电力系统中电压互感器的一种重要检测方法，旨在评估其在实际运行中的绝缘性能和耐压能力。
通过该试验，可以发现电压互感器在设计和制造过程中可能存在的绝缘缺陷，以及在实际运行中可能出现的绝缘老化、疲劳等问题。
三相变压器基本工作原理 变压器工作原理
三相变压器基本工作原理变压器工作原理变压器的基本工作原理是电磁感应原理。
当交流电压加到一次侧绕组后交流电流流入该绕组就产生励磁作用，在铁芯中产生交变的磁通，这个交变磁通不仅穿过一次侧绕组，同时也穿过二次侧绕组，它分别在两个绕组中引起感应电动势。
这时如果二次侧与外电路的负载接通，便有交流电流流出，于是输出电能。
在三相变压器建立新的中线-接地就可解除电网中共模干扰和其它中线的困扰，三相变压器将三线△接线转换为四线Yo系统，加屏蔽就进一步免除了由变压器内部耦合的高频脉冲干扰和噪音，虽然有屏蔽的三相变压器对各种N-G来的干扰（脉冲和高频噪声）能有效防止，但变压器必须正确妥善接地，十分严格，否则抗共模干扰将无效果。
1.国内的500、330、220与110kV的输电系统的电压相量都是同相位的，所以，对下列电压比的三相三绕组或三相自耦变压器，高压与中压绕组都要用星形接法。
当三相三铁心柱铁心结构时，低压绕组也可采用星形接法或角形接法，它决定于低压输电系统的电压相量是与中压及高压输电系统电压相量为同相位或滞后30°角。
500/220/LVkV─YN，yn0，yn0或YN，yn0，d11220/110/LVkV─YN，yn0，yn0或YN，yn0，d11330/220/LVkV─YN，yn0，yn0或YN，yn0，d11330/110/LVkV─YN，yn0，yn0或YN，yn0，d112.国内60与35kV的输电系统电压有二种不同相位角。
如220/60kV变压器采用YNd11接法，与220/69/10kV变压器用YN，yn0，d11接法，这二个60kV输电系统相差30°电气角。
当220/110/35kV变压器采用YN，yn0，d11接法，110/35/10kV变压器采用YN，yn0，d11接法，以上两个35kV输电系统电压相量也差30°电气角。
所以，决定60与35kV级绕组的接法时要慎重，接法必须符合输电系统电压相量的要求。
电压互感器三倍频感应耐压试验详解
35
66
110
220
3
4
5
8
试验仪器、设备的选择（补偿电感） 由于电压互感器感应耐压试验时呈容性 负荷状态，为减少实验设备容量、避免倍频 谐振，故应根据电压互感器不同电压等级在 其二次绕组或辅助绕组接入补偿电感。补偿 电感的选择原则是在试验频率下，被试电压 互感器仍呈容性。
试验仪器、设备的选择（补偿电感）
为了有目的的选择补偿电感，试验前应对电压互感 器辅助绕组加150Hz电压至额定电压100V，读取电 流 ，确定加压线圈的输入容抗值，然后按经验公式选 择补偿量，使补偿达到预期效果。输入容抗值应按下式 计算，即
u 1 u u d x d X c = * 2 = udxd i k 3 i u d x d u d x d
案例解答
（1）确定高压侧试验电压，根据规程规定试验电压为出厂 试验的80%，即
U x = 9 5 * 8 0 % = 7 6 ( k V )
（2）计算变比K为：
K = ( 3 5 /3 ) / ( 0 . 1 / 3 ) = 6 0 6 . 2
（3）不考虑“容升”时辅助绕组应施加的电压为
U s = 7 6 0 0 0 / 6 0 6 . 2 = 1 2 5 . 4 ( V )
现场试验步骤及要求
（二）试验步骤 （3）接通三相电源，合上电源开关，从零（或接 近与零）开始升压，试验过程中密切观察电流表 和电压表的变化情况，观察电压波形是否平滑。 升压速度在75%试验电压以前可以是任意的， 在75%试验电压开始应以每秒2%试验电压的 速率升压至试验电压，开始计时。 （4）耐压结束后，迅速降压到零（或接近于零）， 然后切断电源。使用放电棒对被试电压互感器放 电，拆除试验接线，试验结束。
感应耐压(三倍频)测试仪说明书
时基电力感应耐压（三倍频）测试仪说明书一、功能介绍感应耐压测试仪（简称三倍频），是用于电压互感器、电力变压器纵绝缘以及半绝缘变压器的主绝缘的感应耐压试验，采用三芯五柱结构，将铁芯工作磁通密度选择在饱和磁密以上，使开口接成三角形的次级绕组中的基波电势（正序向量）的向量和为0，而开口两端应出同相的150Hz三次谐波（零序）。
二、技术参数输入电压：三相380V 50Hz 正弦波输入电流：7.6A输出电压：0-300V 150Hz 波形失真≤5%输出电流：5A输出容量：5kVA空载运行时间：≤5分钟负载运行时间：40-60S三、试验接线图接线分为两种，一种为一体式，一种为分体式设计，下图是分体式匝间耐压仪的接线图：1022E时基电力下图是一体式接线图，一体式是时基电力根据用户需求结合产品性能，质量进行整体或者分体设计，这样最大的好处是相对体积小，重量轻便于移动式操作，12kvA~15kvA以下设计为一体式。
1022F四、操作方法1．感应耐压测试仪或者三倍频电源发生器按照上述方法接好连接线，二次绕组时基电力短接处理，仔细检查接线，确保输入、输出、仪表接地线准确无误后，通电进行操作，三倍频或匝间耐压仪的次级输出为150Hz的三倍频电源。
2．接通电源，合上空开，将调压器的手轮旋至零位处，零位开关合上，此时电源指示灯及零位指示灯亮。
按下启动按钮，接触器吸合，同时工作指示灯亮，并发出声光报警。
3．顺时针缓慢均匀旋转调压器的手轮，并密切注视仪表，当升到所需电压值时、应停止旋转，按下计时按钮，耐压时间到即发出声光报警，及时反向旋转手轮，直到调压器回到零位上。
4．试验完毕后，按下停止按钮，接触器断电，工作指示灯灭，零位指示灯亮，此时调压器断电。
5．本装置设有过流保护，出厂时按额定输出电源80%整定，于小负载时，应根据负载重新整定，当升压或耐压过程中出现过流或击穿现象时，接触器断电，切断主回路，起到保护作用。
6．感应耐压仪带有多抽头的电抗器，当三倍频发生器带JCCI类型高压串级式电压互感器负载时，其电流由感性为容性，功率因素很低，因此，可在被试验的高压互感器某一绕组上接入可调的电抗器进行电流补偿来提高整个试验回路的功率因素（增补内容）；。
电压互感器三倍频感应耐压试验
电压互感器三倍频感应耐压试验xx年xx月xx日contents •试验目的•试验原理•试验系统及配置•试验过程•试验结果分析•试验影响因素及控制措施•安全防护及注意事项目录01试验目的用于变换电压的设备，将高电压转换为低电压，以便于测量和保护。
电压互感器一种用于检验电压互感器性能的试验方法，通过模拟电源频率三倍的频率，检测互感器的耐压能力和绝缘水平。
三倍频感应耐压试验定义和概念电压互感器作为电力系统中的重要设备，需要保证其正常运行和可靠性。
三倍频感应耐压试验可以检验电压互感器的绝缘性能和耐压能力，预防潜在的故障和损坏，确保电力系统的安全稳定运行。
试验的重要性试验目的和意义验证电压互感器是否能够承受电源频率三倍的频率所带来的电压冲击。
对电压互感器的设计、制造和运行提供科学有效的依据，提高电力系统的安全性和可靠性。
检验电压互感器的性能和质量是否符合运行要求。
02试验原理电压互感器是一种变压器，用于将高电压转换为较低电压，以便于测量和保护。
电压互感器通常采用电磁感应原理进行能量传递，将一次侧的电压转换为二次侧的电压。
电压互感器工作原理三倍频感应耐压试验是一种用于检验电压互感器性能的试验方法。
通过将三倍于额定频率的交流电压加到电压互感器的一次侧，以模拟实际运行中的过电压情况。
三倍频感应耐压试验原理试验原理的细节和重点试验过程中需要关注电压互感器的饱和程度和热稳定性能。
需要确定合适的试验条件和参数，如电压等级、频率、波形等，以确保试验的有效性和安全性。
需要注意电压互感器的绝缘性能和保护措施，以避免试验过程中发生闪络或短路等故障。
03试验系统及配置试验系统的组成包括三倍频电源装置和调压器，提供试验所需的三倍频交流电。
电源部分变压器部分测量部分控制部分包括被试品电压互感器和试验变压器，将三倍频电源连接到被试品上。
包括隔离变压器、电压表、电流表等，用于测量被试品的电压、电流等参数。
包括继电器、接触器等控制元件，用于控制试验的启动、停止等操作。
三绕组变压器工作原理
三绕组变压器工作原理
三绕组变压器是一种特殊的变压器，它采用了三个绕组，即主绕组、副绕组和第三绕组。
三绕组变压器的工作原理如下：
1. 主绕组：主绕组是输入电源与输出电源之间的传输媒介。
当输入电源施加在主绕组上时，会产生一个磁场。
2. 副绕组：副绕组是输出电源与输入电源之间的传输媒介。
当主绕组上的磁场变化时，会在副绕组中产生感应电动势。
该感应电动势的大小与主副绕组的匝数比有关。
3. 第三绕组：第三绕组也是输出电源与输入电源之间的传输媒介。
它通常采用较少的匝数，使得输出电流较大，从而提高变压器的输出功率。
综上所述，三绕组变压器的工作原理是通过主绕组的磁场变化，引起副绕组和第三绕组中的感应电动势，实现输入电源到输出电源的转换。
其中，通过调整主副绕组的匝数比和第三绕组的匝数，可以实现输入电压和输出电压的变换。
三倍频感应耐压试验预防电压互感器事故
三倍频感应耐压试验预防电压互感器事故摘要：本文通过对三倍频试验装置的实际应用和原理分析，并结合生产实例，论述了开展三倍频现场试验的必要性，对防止运行设备事故有积极的意义。
发电机出口高压电压互感器由于线圈导线漆膜脱落形成的匝间短路、局部放电造成的层间绝缘损伤以及绝缘支架的酚醛板分层起泡等，在过电压作用下就可能损坏并引发电压互感器事故。
一个实例：某电力公司发电机出口安装有半绝缘单柱式电压互感器JDZX3-20，近年来，由于历经十多年运行，出口电压互感器绝缘故障频发，故障后检查相关设备：如发电机定子直流耐压和泄漏电流试验，绝缘电阻及吸收比均正常；发电机出口电压互感器及避雷器试验正常；对相关电缆实施试验检查正常，发现出口电压互感器绝缘和耐压试验不合格，互感器存在匝间绝缘击穿损坏。
当事故严重时以至于引发明火；导致相关保护动作及发电机跳机；甚至引起互感器爆炸事故。
该公司通过实例事故探讨，已经对在运行的互感器的质量逐一检查以消除隐患，近期无类似故障再次发生。
该事件理应引起相关业内的高度注意。
《电气设备预防性试验规程》中规定：交接和大修后的电压互感器必须做倍频感应耐压试验，然而由于三倍频试验150HZ的电源设备配备不齐，或是使用中电压调不上去、试验电压不受控等原因，从而放弃开展该项试验工作的情况大有人在，因此如何正确使用这种设备开展电气试验工作，防止运行设备事故很有意义。
一、三倍频试验装置与互感器结构三倍频试验装置是由一组绕组开口三角接线的变压器组成的试验装置其电源变压器（见图1），图1三倍频试验装置电源变压器原理具有小巧，现场试验搬运方便的特点，在其一次侧接入50hz交流电压时，由于励磁电流中不含三次谐波分量，波形为正弦波，从铁芯磁化曲线的饱和特性可得到铁芯中主磁通的波形为平顶波，即在主磁通中除了50hz基波磁通外同时包含有较大的三次谐波磁通，它们在各相绕组中分别感应出基波和三次谐波电势。
在二次侧的开口三角出口端，三相线圈基波感应电势的矢量和为零，而三次谐波感应电势输出相位相同，三相150hz的三次谐波电势为叠加的算术和。
浅谈中压柜半绝缘电压互感器试验
图2
4 试验步骤说明
（1）将 13.8kV 发电机出口 CT 及调速器 PT 柜 电 压 互 感 器 0911 摇 至 检 修。（2） 将 13.8kV 发 电 机 出口 CT 及调速器 PT 柜电压互感器 0911 放置到手车 上移除高压柜。（3）进行绝缘电阻测试（MΩ）：使 用测试仪器：ZC-3 500V 兆欧表、ZC11D-10 2500V 兆欧表进行测试，其结果见表 1。
状态。 三倍频变压器是为了满足《电气设备预防性试
验规程》—1995 中三倍频感应耐压试验和局放试验而
设计。如图 2 所示，自耦调压器组成的三倍频原理，当
中国设备工程 2017.07（下） 223
Research and Exploration 研究与探索·探讨与创新
加入工频三相电压过励磁时，中性点处便流过含有丰富 的 3 次以上谐波零序电流。然后对这电流进行升压，便 得到了 3 倍频电压。
2016 年开展 1 号机组 A 级检修时为了检查 13.8kV 发电机出口 CT 及调速器 PT 柜电压互感器中，是否存 在电磁线圈制造不良、绝缘受潮、贯穿性缺陷、严重过 热老化等原因造成的主绝缘和从绝缘方面的缺陷，需 要对半绝缘电压互感器进行各项试验。根据大唐集团 电力设备交接和预防性试验规程中规定，我厂 13.8kV 发电机出口 CT 及调速器 PT 柜电压互感器额定电压 为 15kV，大修时耐压试验标准，一次侧需要加压至 50kV。由于半绝缘电压互感器特性，电压互感器在进 行绝缘耐压试验时，一次绕组 N 端不能和一次绕组首 端采用同一试验电压，只能使用 3 倍频耐压试验，即一 次 N 端对二次及地 3kV1min，在二次端加压（150Hz）， 一次 N 端接地，A 端感应出 50kV。为避免半绝缘电压 互感器一次侧电压过高引起铁心饱引起励磁电流过大损 坏电压互感器，通常进行 3 倍频（150Hz）感应耐压试验。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
程文锋
2020/4/8
1
变压器变压器线圈的主绝缘和纵绝缘
主绝缘： 放在高压线圈与低压线圈之间的绝缘筒。 放在低压线圈与铁芯柱之间的绝缘筒。 铁轭与线圈之间的绝缘隔板。 相间绝缘隔板。 放在高压线圈内部边缘和纸绝缘筒之间的角环和纸筒等。 各线圈之间及线圈与铁轭之间的间隙充满的绝缘油。 此外，在线圈的支撑端圈和铁轭之间尚有绝缘纸圈和垫块，在铁轭绝 缘和铁轭夹铁的胶板之间有纸板、垫块或木料做成的平衡绝缘。
7
仪器工作原理（一）
下图为利用三台单相变压器，一次侧接成星形，二次侧接成开口三角形。当一 次侧加压时，它很容易就铁心饱和，出现过励磁，由于采用的是星形中性点未接 地接法，零序电流形成回路，以漏磁通方式消耗。又因为零序电流以3次谐波电 流为主，所以磁通为平顶波，能感应出含有丰富的3倍频电压。
在二次侧当中，所采用的是开口三角形接法，正序和负序之和为零。所以只能 出现3次及以上的零序电压（超过3次分量非常少），形成3倍频电压，然后再经变 压器放大等。当然，还可对所获得的电压进行滤波等，得到更好的波形。
纵绝缘 包括匝间绝缘、层间绝缘和段间绝缘等。匝间绝缘主要是导线表面 的绝缘纸（或沙包）。圆筒式线圈的层间绝缘是电缆纸和软纸板。连 续式线圈和纠结式线圈的段间绝缘是绝缘垫 块。
2020/4/8
2
为什么要对PT或变压器进行三倍频耐压实验
根据国家试验标准，对电力变压器及电压互感器感应试验电压大致23倍最大工作相电压考虑。众所周知，变压器在额定频率，额定电压 下，铁芯接近饱和，若用工频电源在被试变压器绕组两端施加大于额 定电压的试验电压，则空载励磁电流会急剧增加，达到不可允许的程 度。三倍频变压器是为了满足<<GB1094.3—85>>、<<GB1207>>和 <<电气设备预防性试验规程>>—1995中三倍频感应耐压试验和局放 试验而设计。变压器、互感器感应耐压试验是检验该产品是否符合国
L为自感系数：L=N2 ∧m；
Xm为励磁电抗：Xm=ωL=2πfL；
2020/4/8
4
为什么在额定频率下，电压超过额定电压时，空载励磁电流会 急速增大？
在额定频率，额定电压下，铁芯接近饱和，当电压增加时，饱和程度
急速加大，即Rm急速↑→∧m↓→L↓→Xm急速↓，如下图
所示可知，Xm急速变小时，励磁电流I0会急剧增加。
家标准的一项重要试验。
2020/4/8
3
基本概念
E1=4.44fNBmS=4.44fNΦm
Bm为磁感应强度(习惯叫磁通密度)矢量；
磁通：Φ=BmS
μ为磁导率； 真空磁导率：μ0=4π×10-7（H/m）； μFe≈2000 μ0～6000 μ0
Rm为磁阻；Rm=l/(μS)；
∧m为磁导： ∧m=1/Rm；
2020/4/8
8
仪器工作原理（二）
下图由自耦调压器组成的三倍频原理，当加入工频三相电压过励磁时，中性 点处便流过含有丰富的3次以上谐波零序电流。然后对这电流进行升压，便得 到了3倍频电压。
2020/4/8
9
谢谢！
2020/4/8
注意：Xm>>X1σ，Rm，R1
2020/4/8
5
为什么采用三倍频时，电压可增大2～3倍时，不会过饱和， 励磁电流不大？
当采用三倍频（150Hz），额定电压下时，励磁电抗Xm=ωL=2πf3L，即 励磁电流I0为工频的1/3，从而磁通Φ也为工频的1/3，远没有达到饱和， 当电压调到额定电压的3倍时，励磁电流I0才达到工频额定电流值，此时 磁通接近饱和状态，即额定状态。
也可由此式来理解：E1=4.44fNBmS=4.44fNΦm，在额定电压下，频率f 增加三倍时，因励磁电抗增大3倍→励磁电流减小3倍→从而磁密Bm减小 3倍→磁通Φm减小3倍。然后把额定电压增大3倍时，励磁电流会增加3 倍达到额定值→Bm达到额定值，即接近饱和状态。
2020/4/8
6
三倍频发生器的基本原理
一、励磁电流对磁通的影响
图一为变压器正常运行时的波形图，因励磁电抗的非线性，电流波形为尖顶 波，含有丰富的三次谐波，但产生磁通为正弦的，从而感应出正弦电压。 图二中，把电流的三次谐波过滤掉后，电流成为了正弦波，所产生的磁通为 平顶波，因而感应出的电压为尖顶波，含有丰富的三次谐波分量。
2020/4/8