SF6充气式高压试验变压器

一、YDQSF6充气式高压试验变压器概述

YDQ系列高压试验变压器是根据《试验变压器》标准，在油浸式试验变压器的基础上而设计生产的。SF6气体具有良好的电气绝缘性能及优异的灭弧性能，其耐压强度为同一压力下氮气的2.5倍，击穿电压的空气的2.5倍。在0.25MPa下与油的击穿电压相等，在0.45MPa压力下是油的击穿电压的2倍，是一种优于油的新一代超高压绝缘介质材料。该产品技术要求*符合《ZBK-41006-89》标准，它是油浸式轻型试验变压器的换代产品。该产品具有体积小、重量轻、不受气候变化影响、电晕小、现场搬运无需静止可使用，使用寿命长、免维修等特点。适用于电力系统、工矿企业、科研部门等对各种高压电气设备、电气元件、绝缘材料进行工频或直流高压下的绝缘强度试验。

二、YDQSF6充气式高压试验变压器产品结构

YDQ系列高压试验变压器采用单框芯式铁芯结构，初级绕组绕在铁芯上，高压绕组在外，这种同轴布置减少了漏磁通，因而增大了绕组间的耦合。产品的外壳为圆柱灌式容器结构，能耐受0.8MPa以上压力。其结构见图1：

三、YDQ工作原理

YDQ系列高压试验变压器为单相变压器，联结组标号Ⅰ.Ⅰ. 用工频220V(10kVA以上为380V)电源接入 (为本公司生产的试验变压器配套设备，详细资料请见其具体使用说明书)系列操作箱(台)，经操作箱内自偶调压器(50kVA以上调压器外附)调节至0～200V(或0～400V)电压输出至YDQ试验变压器的初级绕组，根据电磁感应原理，在试验变压器高压绕组可获得试验所需的高电压。

单台YDQ系列高压试验变压器的工作原理图见图2。

单台YDQ系列交直流高压试验变压器的工作原理图见图3，图中高压套管中装有高压硅堆，串接在高压回路中作半波整流，以获得直流高电压。当用一短路杆将高压硅堆短接时，可获得工频高电压，作为交流输出状态；取消短路杆时，作为直流输出状态。

试验变压器高压套管中的高压硅堆未画出，其原理与上图相同。

三台试验变压器串级获得更高电压的接线原理见图4。串级高压试验变压器有很大的*性，因为整个试验装置由几台单台试验变压器组成，单台试验变压器容量小、电压低、重量轻，便于运输和安装。它既然可串接成高出几倍的单台试验变压器输出电压组合使用，又可分开成几套单台试验变压器单独使用。整套装置投资小，经济实惠。图5中，在*级和第二级的每个单元试验变压器中都有一个励磁绕组A1、C1和A2、C2。在三台串级试验变压器基本原理中，低压电源加在试验变压器Ⅰ的初级绕组a1x1上，单台试验变压器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的输出电压都是V。励磁绕组A1、C1给第二级试验变压器Ⅱ的初级绕组供电；第二级试验变压器Ⅱ的励磁绕组A2、C2给第三级试验变压器Ⅲ的初级绕组供电。第二级试验变压器Ⅱ和第三级试验变压器Ⅲ的箱体分别处在对地为1V和2V的高电位上，所以箱体对地是绝缘的，试验变压器Ⅰ的箱体是接地的。这样*级、第二级、第三级试验变压器对地的额定输出电压分别为1V、2V、3V；其额定容量分别为3P、2P、1P。

YDQ系列高压试验变压器做被试品的工频耐压试验使用接线原理图见图5。

图中：R1—限流电阻       FRC—阻容分压器     RF—球间隙保护电阻     G—球间隙          CX—被试品

注：高压尾必须可靠接地

工频耐压试验中限流电阻R1应根据试验变压器的额定容量来选择。如高压侧额定输出电流在100～300mA时，可取0.5～1Ω/V(试验电压)；高压侧额定输出电流为1A以上时，可取1Ω/V(试验电压)。常用水电阻作为限流电阻，管子长度可按150kV/m考虑，管子粗细应具有足够的热容量(水阻液配制方法：用蒸馏水加入适量硫酸铜配制成各种不同的阻值)。

球间隙及保护电阻：当电压超过球间隙整定值时(一般取试验电压的110%~120%)，球间隙放电，对被试品起到保护作用。球间隙保护电阻可按1Ω/V(试验电压)选取。

在工频耐压试验中，低电压侧测量电压(仪表电压)不是非常准确的，其原因是由于试验变压器存在着漏抗，在这个漏抗上必然存在着压降或容升，使试品上的电压低于或高于低压侧测量电压表上反映出来的电压。工频耐压试验时，被试品上的电压高于试验变压器的输出电压，也就是所谓容升现象。感应耐压试验时，试验变压器的漏抗必然存在着压降。为了准确测量被试品上所施加的电压，因此常在高压侧接入FRC阻容分压器来测量电压(见图5)。

工频耐压试验操作注意事项

1）试验人员应做好分工，明确相互间方法。并有专门人监护现场安全及观察试品状态。

2）被试品应先清扫干净，并干燥，以免损坏被试品和试验带来的误差。

3）对于大型试验，一般都应先进行空升试验。即不接试品时升压至试验电压，校对各种表计，调整球间隙。

4）升压速度不能太快，并必须防止突然加压。例如调压器不在零位时突然合闸。也不能突然切断电源，一般应在调压器降至零位时拉闸。

5）当电压升至试验电压时，开始计时，到1min后，迅速降压到1/3试验电压以下时，才能拉开电源。

6）在升压或耐压试验过程中，如发现下列不正常情况时，应立即降压，切断电源。停止试验并查明原因：①电压表指针摆动很大；②发现绝缘烧焦或冒烟；③被试品内有不正常的声音。

7）耐压试验前后应测量绝缘电阻，检查绝缘情况。

试验变压器在做被试品的直流耐压或泄露试验时接线原理图如图6。

注：此试验应先抽出短路杆“D”，图6中所示。

图中：VD—高压硅堆     R1—限流电阻      C1—高压滤波电容    FRC—阻容分压器     CX—被试品    μA—带保护微安表

泄露试验中限流电阻R1选择在额定输出电压时，输出端短路电流不超过高压硅堆的大整流。如电压硅堆的大整流电流为100mA时用于60kV的试验装置中，限流电阻按R1=60/0.1=600kΩ选择。限流电阻还应具有足够的容量和沿面放电距离。

高压滤波电容C1一般选择在0.01~0.1μF，当被试品的电容量很大时，C1可省略不用。

泄露试验的操作及注意事项

1）试验前应先检查被试品是否停电，接地放电，一切对外连线是否擦干净。要严防将试验电压加到有人工作的部位上去。

2）接好试验装置的接线后，应复查无误后才可加压。应特别注意检查高压设备及引线与地、与操作人员的安全距离，被试品的外壳是否可靠接地，要按安全规程中所规定的内容进行试验。

3）对于大电容量设备应缓慢升压，防止被试品的充电电流烧坏微安表。必要时应分级加压，分别读取各级电压下微安表的稳定读数。

4）试验过程中，应密切监视被试品、试验装置、微安表，一旦发生击穿、闪烁等异常现象应立即降压，切断电源，并查明原因，详细记录。

5）试验完毕，降压，切断电源后应将被试品及试验装置本身充分放电。

四、YDQ注意事项

1、按照您所进行的试验接好工作线路。试验变压器的外壳以及操作系统的外壳必须可靠接地。试验变压器高压绕组的X端(高压尾)以及测量绕组的F端必须可靠接地。

2、做串级试验时，第二级、第三级试验变压器的低压绕组的X端，测量绕组的F端以及高压绕组的X端(高压尾)均接本级试验变压器的外壳。第二级、第三级试验变压器的外壳必须通过绝缘支架接地。

3、接通电源前，操作系统的调压器必须调到零位后方可接通电源，合闸，开始升压。

4、从零开始均匀旋转调压器手轮升压。升压方法有：快速升压法，即20s逐级升压法；慢速升压法，即60s逐级升压法；极慢速升压法供选用。电压从零开始按一定的升压方式和速度上升到您所需的额定试验电压的75%后，在以每秒2%额定试验电压的速度升到您所需的额定电压，并密切注意测量仪表的指示以及被试品的情况。升压过程中或试验过程中如发现测量仪表的指示及被试品情况异常，应立即降压，切断电源，查明情况。

5、试验完毕后，应在数秒内匀速的将调压器返回至零位，然后切断电源。

6、本产品不得超过额定参数使用。除试验必须外，决不允许全电压通电或断电。

7、 再升压或耐压试验过程中，如发现以下不正常情况时，应立即降压，切断电源，停止试验并查明原因。

⑴电压表指针摆动(或数字跳动)很大

⑵电流表直线上升

被试品内有不正常的声音

8、图1中第9项系压力阀及压力表，为长期关闭状态。每6个月开阀一次，以检查SF6压力，应不小于0.2MPa(检查压力后立即关闭阀门)，低于0.2MPa时应加SF6气体，以增加气绝缘。

9、耐压实验前后应测量被试设备的绝缘电阻，检查绝缘情况。

10、 当试验变压器长期不使用时，应放置于通风、干燥、无阳光直射的地方。

11、 该产品不允许在高于45℃的温度下长期存放、使用、放气。

12、 运输搬运途中不得重力冲击。

13、 产品紧固件及压力阀、压力表不得擅自松动。

14、使用本产品做高压试验时，出熟悉本说明书外，还必须严格执行国家有关标准和操作规程。可参照GB311-83《高压输变设备的绝缘配合，高压试验技术》；《电气设备预防性试验规程》等。

五、YDQ试验变压器的容量选择

标称试验变压器容量Pn的确定公式：Pn=kVn 2ωCt×10-9

式中：

Pn——标称试验变压器容量(kVA)

Vn——试验变压器的额定输出高压的有效值(kV)

k ——安全系数。k≥1，标称电压Vn≥1MV时，k=2；标称电压较低时，k值可取高一些。

Ct——被试品的电容量(pF)

ω——角频率，ω=2πf， f——试验电源的频率

被试设备的电容量Ct可由交流电桥测出。Ct的变化很大，

可由设备的类型而定。

典型数据如下：

简单的棒式或悬式绝缘子             几十微法

简单的分级套管                     100～1000pF

电压互感器                         200 ～ 500pF

电力变压器       < 1000kVA         ～1000pF

                 > 1000kVA        1000～10000pF

高压电力电缆和油浸纸绝缘           250～300pF/m

气体绝缘                           ～60pF/m

封闭变电站，SF6气体绝缘            100～10000Pf

对于不同的试验电压Vn，选择不同的(适当的)安全系数k。

以下列出不同的Vn所选用的k值供参考。

Vn =50~100kV        k = 4

Vn =150~300kV       k = 3

Vn > 300kV          k = 2

产品概述

是在同类产品YDJ（G）型高压试验变压器的基础上，按试验变压器国家标准ZBK41006—89要求，经改进后生产的一种新型产品，本系列产品具有体积小、重量轻、结构紧凑、功能齐全、使用方便等特点。实用于电力、工矿、科研等部门，对各种高压电气设备、电气元件、绝缘材料进行工频耐压试验和直流泄漏试验，是高压试验中*的仪器。

产品结构

铁芯为单框式。线圈采用同芯圆筒多层塔式结构，初级低压绕组绕在铁芯上，次级高压绕组绕在低压绕组外侧，这种同轴布置减少了绕组间的藕合损耗。高压硅堆用特殊工艺封装在套管内，产品的外壳制成与器芯配合较佳的八角形结构，整体外型美观大方。其内外部结构见图1。

产品型号含义

                        图1：YDQC系列变压器低压控制柜结构示意图

1-均压球；2-硅堆短路杆；3-高压套管；4-油阀；5-壳体；6、7-调整电压输入a、x端子；8、9-仪表测量E、F端子；10-高压尾X端子；11-变压器外壳接地端；12-高压输出A端子；13-高压整流硅堆；14-内部均压环；15-变压器铁芯；16-初级低压绕组；17-测量仪表绕组；18-二次级高压绕组；19-变压器油。

工作原理

为单相变压器，联结组标号II。单台高压试验变压器的工作过程，用交流220V（10KVA以上为380V）电压接入电源控制箱（台），经电源控制箱（台）内自藕调压器（50KVA以上调压器外附）调节0~200V（10KVA以上0~400V）电压至试验变压器的初级绕组，根据电磁感应原理，在试验变压器高压绕组可获得试验所需的高电压。其工作原理图见图2所示。

1、单台工作原理示意图

                    图2 ：单台YDQC高压试验变压器工作原理示意图
在试验变压器中：a、x为低压输入端；A、X 为高压输出端；E、F为仪表测量端。
2、单台交直流两用型高压试验变压器工作原理见图3。图中所示：高压套管内装有高压硅堆，串接在高压回路中作高压整流，以获得直流高电压。当用一短路杆将高压硅堆短接时，可获得交流高电压，其状态为交流输出；反之在抽出短路杆时，其状态为直流输出。
3、三台高压试验变压器串激获得更高电压原理见图4，串激高压试验变压器有很大的*性，因为整个试验装置由多个单台串激式试验变压器组成，单台试验变压器有着体积小、重量轻、便于运输的特点，它既可以串接成高出几倍的单台试验变压器输出电压组合使用，又可以分开单独使用。整套试验装置投资小、经济实惠。图3所示：在三台串激式试验变压器串激使用中，单台试验变压器B1、B2、B3的输出电压都是U，*、二级的试验变压器内部都有一个激磁绕组，分别为A1、C1 和A2、C2。当控制电压加在*级试验变压器B1的初级绕组a1、x1上，激磁绕组A1、C1给予试验变压器B2初级绕组供电，第二级试验变压器B2的激磁绕组A2、C2给试验变压器B3的初级绕组供电。由于*级试验变压器B1的高压尾及壳体接地，第二、三级的试验变压器B2和B3对地有绝缘支架的隔离，这样试验变压器B1、B2、B3对地输出电压分别为1U、2U、3U。

                     图3：三台高压试验变压器串激工作原理示意图
B1、B2、B3- 串激式高压变压器；1U、2U、3U-各级对地电压；
PV- 高压示值表（KV）； ZJ1、ZJ2-绝缘支架。

使用方法及注意事项    

1、做工频耐压试验使用接线方法见图5。做工频耐压试验前，先根据试验变压器的额定容量选择好限流电阻，(水电阻)的阻值，再根据被试品需加的高压电压值调整好放电球隙的球间距，为了提高对被试品施加电压的测量精度，应在高压侧接入FRC阻容分压器来测量电压。

                     图4：工频耐压试验使用接线原理示意图
R1、R2- 限流电阻； Qx- 放电球隙； Zx- 被试品；
FRC- 阻容分压器； V- 分压器高压表。 
按照图4、结合图2所进行的工频耐压试验接好工作线路，试验变压器的高压绕阻的X端（高压尾）、仪表测量绕组的F端、试验变压器的外壳以及电源控制箱（台）的外壳必须可靠接地。
用三台试验变压器串激做工频耐压试验时、第二、三级试验变压器的初级绕组X端，仪表测量绕组的F端，以及高压绕组的X端（高压尾）均接本级试验变压器的外壳，第二、三级试验变压器的主体必须放置在绝缘支架上。除*级以外、第二、三级试验变压器的主体不要接地线。其接线方式见图3所示。
接电源前，电源控制箱（台）的调压器必须调到零位。接通电源后，绿色指示灯亮，按一下启动按钮，红色指示灯亮，表示试验变压器已接通控制电源，开始升压。
从零位开始按顺时针方向匀速旋转调压器手轮升压。（升压方式有：快速升压法，即20S逐级升压法，慢速升压法，即60S逐级升压法，极慢速升压法供选用）电压从零开始按选定的升压速度升到您所需额定试验电压的75%后，再以每秒2%额定试验电压的速度升到您所需试验电压，并密切注意测量仪表的指示以及被试品的情况，被试品施加电压的时间到后。应在数秒内匀速将调压器返回，高压降至1/3试验电压以下，按一下停止按钮，高压、低压输出停止，然后切断电源线，试验完毕。

工频耐压试验操作过程注意事项

1、试验人员应做好责任分工,设定好试验现场的安全距离,仔细检查好被试品及试验变压器的接地情况,并设有专人监护安全及观察被试品状态工作。
2、被试品主要部位应清除干净，保持干燥，以免损坏被试品和带来试验数值的误差。
3、对大型设备的试验，一般都应先进行试验变压器的空升试验，即不接试品时升压至试验电压，以便校对好仪表的指示精度，调整好放电球隙的球间距。
4、做耐压试验时升压速度不能过快，并防止突然加压，例如调压器不在零位的突然合闸，也不能突然断电，一般应在调压器降至零位时分闸。
5、在升压或耐压试验过程中，如发现下列不正常情况，1 电压、电流表指针摆动很大，2 被试品发出不正常响声，3 发现绝缘有烧焦或冒烟现象，应立即降压，切断电源，停止试验并查明原因。
6、使用本产品做高压试验时，除熟悉本说明书外，还必须严格执行国家有关标准和操作规程。

2、做直流耐压和泄漏试验使用接线方法见图5。由于是交直流两用高压试验变压器，应把高压硅堆短路杆从套管中抽出，使试验变压器为直流输出状态。做直流泄漏试验前，先根据泄漏试验中输出端断路电流不超过高压硅堆的大整流为宜，选择好限流电阻（水电阻）的阻值，再根据被试品对直流高压波形的要求选择好高压滤波电容的电容值。为了提高对被试品施加电压的测量精度，应在高压侧接入FRC阻容分压器来测量电压。 

                       图 5：直流泄漏试验使用接线原理示意图
R- 限流电阻； C- 高压滤波电容； Zx- 被试品； G- 硅堆短路杆；
FRC- 阻容分压器；V- 分压器高压表；uA- 微安表；D- 高压整流硅堆。
按照图5、结合图3所进行的直流泄漏试验接好工作线路。试验变压器的高压绕组的X端（高压尾）、仪表测量绕组的F 端、试验变压器的外壳以及电源控制箱（台）的外壳必须可靠接地。

接线原理图

                       做交流泄漏试验接线原理图
接电源前、电源控制箱（台）的调压器必须调到零位。接通电源后，绿色指示灯亮，按一下启动按钮，红色指示灯亮，表示试验变压器已接通控制电源，开始升压。

从零位开始按顺时针方向匀速旋转调压器手轮升压。（升压方式有：快速升压法即20S逐级升压法；慢速升压法，即60S逐级升压法；级慢速升压法供选用）电压从零开始按选定的升压速度升到您所需额定试验电压或额定直流电流下的参考电压。试验中应严密注意直流高压表、泄漏电流表指示以及被试品的情况。试验完毕后，应讯速均匀将高压降至零位，按一下停止按钮，高压、低压输出停止，然后切断电源。此时应用直流高压放电棒给被试品及试验装置本身充分放电。

直流泄漏试验操作过程注意事项

（1）试验人员应做好责任分工，设定好试验现场的安全距离，仔细检查好被试品及试验变压器的接地情况，并设有专人监护安全及观察被试品状态工作。
（2）被试品做试验前，应拆除所有对外连线，并充分放电，主要部位应清除干净，保持干燥，以免损坏被试品及带来试验数值的误差。
（3）对于大容量试品（电容器、超长电缆等）试验时应缓慢升压，防止被试品的充电电流过大而烧坏微安表，必要时应分级加压分别读取各电压下微安表的稳定读数。
（4）试验过程中，应严密监视被试品、微安表及试验装置等，一旦发生闪烁、击穿等现象应立即降压，切断电源，并查明原因。

配套选购产品

下列产品仅供选择，购买时需另行计价。
1.KZX系列电源控制箱 容量:1KVA-5KVA、输入电压：220V
2.KZT系列电源控制台 容量:10KVA~300KVA输入电压：220V或380V
3.数字微安表：SWB-II
4.高压滤波电容： 0.01MF、40 ~ 100KV
5.高压直流放电棒： FBR— 70、140、210KV
6.放电球隙： Q—50、100、150、200、250、500
7.标准试油杯： 400ml
8.折叠式手推车： 150、300型
9.绝缘支架： 50、100、200、300、400KV
10.阻容分压器： FRC —50、100、150、200KV
11.高压硅堆： 2DL—150、300、450KV
12.水 电 阻： 50、100

主要试验设备的选择

1、试验变压器
其高压侧额定电压应不小于被试品的高试验电压，额定电流不小于被试品的大电容电流。被试品的电容电流和试验变压器所需容量计算式为：

被试品电容量Cx可由交流电桥测出。常用的被试品电容量按表1选取。

几种常用被试品的电容量（pF） 表1

2、调压设备
（1）自藕调压器。其调压范围广、功率损耗小、波形畸变小、选择这种调压方式为。自藕调压器的容量按0.75 ~ 1倍的试验变压器的容量选择，适用于容量为100KVA以下的试验变压器的调压。
（2）感应调压器。其调压范围大，波形畸形小、但结构复杂、价格较贵，当试验变压器的容量较大时（如100KVA以上）使用。
3、限流电阻
限流电阻的作用是，当被试品击穿时，限制断路电流，从而保护试验变压器，防止故障的扩大。其数值以高试验电压为准，按0.5 ~ 1 Ω / V（有效值）选择，限流电阻可用水电阻。注意水不能充满玻璃管，应留有余地，以防爆裂。
4、放电球隙
放电球隙的布置方式有垂直和水平两种，球隙间距S和球的直径D的关系应保护在0.05D ≤S ≤0.5D范围内，球隙上的水电阻阻值一般按0.1 ~ 1Ω/V选取,设置放电球隙的目的是为了对重要的被试品起保护作用,可以将由于误操作或被试品击穿引起的过电压限制在允许的范围内。

试验变压器技术指示

1、使用环境条件
环境温度不高于+40℃、不低于—20℃；空气相对湿度不大于90%；海拔高度不超过2000米；
2、工作电压
电源控制箱（台）输入电压为工频220V或380V、相对误差不超过±10%；（具体使用电压根据用户所定试验变压器规格选取）
随货文件

产品说明书 1份
产品出厂试验报告 1份
产品合格证 1份
装箱单 1份