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摘 要：干式空心电抗器是电网中使用比较常见的设备，在实际的应用中出现一些故障，对这些故障的研究有利于其在电网中应用的更合理。文章主要对干式空心电抗器匝间绝缘检测的原理及关键技术进行分析，从而对现在使用的一些常见的几个装置进行分析，得到一种比较可靠的装置。
关键词：干式空心电抗器；绝缘试验；试验装置
中图分类号：TM471 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）03-0006-02
随着电网的快速发展，干式空心电抗器也越来越多的使用在电网上，所以对其技术的要求也就越来越高，而在实际应用中和其他设备一样不可能不出现一些很难避免的问题，对于这些问题的处理也是干式空心电抗器不断进步的基础。干式空心电抗器匝间绝缘检测也是必须要做的试验，匝间绝缘检测设备的出现也为干式空心电抗器匝间绝缘检测试验提供了工具，此试验依据是IEEEC 57.21和IEEEC 57.26标准，但这些标准试验设备国内并没有，只有国外才有此检测设备，这就限制了我国对干式空心电抗器匝间绝缘试验的实施。
国际标准IEC 60076-6、国家标准GB 1094.6、行业标准JB/T 5346及国家电网公司“10-66 kV干式电抗器技术标准”等标准，对不同电压等级的干式空心电抗器采用匝间绝缘试验是有不同的要求。
因此，有必要对干式空心电抗器匝间绝缘试验进行研究，并研究一些试验装置用于这些试验。本文通过分析我国研究干式空心电抗器匝间绝缘检测的现状及试验的关键技术，并通过这些技术并对试验装置进行改进。
1 干式空心电抗器匝间绝缘检测方法的研究
由于干式空心电抗器的磁路开放，传统用于变压器、铁心式电抗器纵绝缘检测的感应电压试验不适用于其匝间绝缘的检测。因此在检测干式空心电抗器匝间绝缘试验时多采用脉冲电压法进行分析。当前分析干式空心电抗器匝间绝缘试验的方法具体有以下几种。
1.1 感应电压法
此方法与变压器匝间绝缘试验的方法相同，都是采用间接的方法对被试线圈施加电压进行检测，从而达到干式空心电抗器匝间耐压检查的目的。此方法主要对一些电压等级比较低的线圈进行检测。
1.2 直接施加工频电压法
此方法采用试验用的变压器对干式空心电抗器直接施加工频电压，通过这样的试验来考核电抗器匝间绝缘耐受过电压的能力。
1.3 雷电冲击电压法
此方法是在感应电压法和直接施加工频电压法试验中的容量和电压都超出负荷的情况下而采用的一种方法，此方法的应用并不太多。
1.4 高频振荡能量吸收法
这种方法是通过能量吸收原理进行设计的一种检测方法，通过观察干式空心电抗器匝间的能量的变化不同，根据能量吸收的多少进行检测，可以用此方法检测绕组匝间发生的故障。
1.5 高频振荡电压法
此方法主要通过施加于干式空心电抗器两端电源频率变化，及电感的变化这一原理进行分析。对高频振荡电压法的要求是试验耐压必须能持续1 min，对于60 Hz的电源系统，每分钟电容对电抗器放电在不能少于7 200次，而振荡频率越高越好。在这些要求满足的情况对干式空心电抗器匝间的绝缘情况进行检测。
这些方法的使用必须根据具体的电源情况进行分析后再确定选择不同的检测方法。这些方法在实际的使用中都存在一定的不足，而且我国国内也不具备相应的设备，这就限制一些检测方法的使用，这也是我国必须根据我国现有一些设备进行一些相应的干式空心电抗器匝间绝缘试验的原因。
2 基于高频振荡电压法的脉冲电压法试验的几种常
用的试验装置
根据前人的研究可以总结为两个试验装置，主要是根据IEEEC 57.21和IEEEC 57.26标准推荐电抗器匝间绝缘检测电路的工作原理，进行改进并试验的得出的试验装置。
首先是根据IEEE的标准而进行改进的一种试验装置，如图1所示。此试验装置存在在球隙击穿瞬间，出现电压过大的现象，频率变化如图2所示。
此装置的实现需要试验变压器的容量必须特别大，而且这样的试验装置的成本不仅高，而且还会造成运输困难，这样就造成了干式空心电抗器运行在现场使用的不方便。此试验装置也存在球隙击穿过程中出现试验变压器的变化比较大情况，这些变化的振荡频率不能真实反映干式空心电抗器电感的情况。所以不准确的试验不能在实际的应用中得到很好的推广。这些试验出现的问题主要是在球隙击穿后形成的通路中，流过这些球隙的过程中形成的电流较大，电弧呈红色，而且也不能及时熄灭。这就会造成危险，不能在实际的应用中将整个过程顺利进行下去，这样就很难在实际的现场进行推广。
鉴于这个试验装置存在的问题，对此试验装置进行多次仿真和试验摸索，而摸索出另一种试验装置，如图3所示。
此试验装置的工作原理是在电容与干式空心电抗器谐振时施加一个高速旋转的电极，强行切断变压器输出，这样就保证了变压器输出时，通过球隙不再直接形成回路，从而也确保了其输出不会过流。
此试验装置的仿真计算得到干式空心电抗器两端电压波形，如图4所示，从此图可以发现此电源输出功率不到15 kVA，比上一个试验装置的电源输出功率要小很多。
此试验装置使用了旋转电极，放电时两间隙会同时击穿，电波在两间隙、多种波阻抗不同导体中不断地被折射、发射，产生的频率和幅值均有很高的干扰信号，这样就很难保证试验测量及结果分析数据的准确性。而且电极高速旋转，就会造成试验装置的不稳定，也会影响试验装置的稳定工作和测出稳定的数据。这样就会在此基础上进行研究摸索，从而会设计出更先进的试验装置，避免上面两种装置存在的问题。此装置主要采用大电阻限流、触发点火进行试验，其原理如图5所示。
此试验装置是通过倍压塔进行变压器输出电压的控制，变压器输出电压通过倍压塔升至额定试验电压，保证试验数据的准确性及装置的稳定性。
此试验装置中的变压器输出功率不存在过载现象，这样就不会出现方第二个试验装置的信号干扰问题，这样就能做到对干式空心电抗器匝间耐压试验的要求即60 次/s，这样的变压器输出功率<15 kVA，得到的测量波形比较准确。
此试验装置采用的是倍压塔升压，对升压变压器输出电压的要求也较低。
此装置体积和质量都比较小容易在实际的现场使用。
此装置也是目前比较使用广泛的一种干式空心电抗器匝间绝缘检测设备，通过验证此装置可以进行相应的推广和应用。使用此装置进行的试验数据显示都满足耐电压的条件，即1 min试验结束后，测定的短路环附近的线圈温度比电抗器上其他位置的温度高出10 ℃，这说明短路环在试验中消耗了大量能量。所以对未知匝间绝缘故障位置的电抗器，可以通过温度变化确定故障位置。
3 结 语
随着我国技术水平的提高，我国电网的进步也越来越明显，通过对干式空心电抗器匝间绝缘检测试验方法的研究及试验装置的研究，对其存在的一些试验装置的问题进行改进，从而找到一个合理的试验装置，这对我国电网的发展具有重要的意义。本研究结果对准确测定干式空心电抗器匝间绝缘情况，对变压器的保护具有一定的作用。
参考文献：
[1] 翟云飞.干式空心电抗器匝间绝缘检测系统仿真与实验[D].大连：大连理工大学，2011.
[2] 骆晓龙.干式空心电抗器匝间绝缘试验方法有效性分析[J].绝缘材料，2012，（9）.
关键词：干式空心电抗器；绝缘试验；试验装置
中图分类号：TM471 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）03-0006-02
随着电网的快速发展，干式空心电抗器也越来越多的使用在电网上，所以对其技术的要求也就越来越高，而在实际应用中和其他设备一样不可能不出现一些很难避免的问题，对于这些问题的处理也是干式空心电抗器不断进步的基础。干式空心电抗器匝间绝缘检测也是必须要做的试验，匝间绝缘检测设备的出现也为干式空心电抗器匝间绝缘检测试验提供了工具，此试验依据是IEEEC 57.21和IEEEC 57.26标准，但这些标准试验设备国内并没有，只有国外才有此检测设备，这就限制了我国对干式空心电抗器匝间绝缘试验的实施。
国际标准IEC 60076-6、国家标准GB 1094.6、行业标准JB/T 5346及国家电网公司“10-66 kV干式电抗器技术标准”等标准，对不同电压等级的干式空心电抗器采用匝间绝缘试验是有不同的要求。
因此，有必要对干式空心电抗器匝间绝缘试验进行研究，并研究一些试验装置用于这些试验。本文通过分析我国研究干式空心电抗器匝间绝缘检测的现状及试验的关键技术，并通过这些技术并对试验装置进行改进。
1 干式空心电抗器匝间绝缘检测方法的研究
由于干式空心电抗器的磁路开放，传统用于变压器、铁心式电抗器纵绝缘检测的感应电压试验不适用于其匝间绝缘的检测。因此在检测干式空心电抗器匝间绝缘试验时多采用脉冲电压法进行分析。当前分析干式空心电抗器匝间绝缘试验的方法具体有以下几种。
1.1 感应电压法
此方法与变压器匝间绝缘试验的方法相同，都是采用间接的方法对被试线圈施加电压进行检测，从而达到干式空心电抗器匝间耐压检查的目的。此方法主要对一些电压等级比较低的线圈进行检测。
1.2 直接施加工频电压法
此方法采用试验用的变压器对干式空心电抗器直接施加工频电压，通过这样的试验来考核电抗器匝间绝缘耐受过电压的能力。
1.3 雷电冲击电压法
此方法是在感应电压法和直接施加工频电压法试验中的容量和电压都超出负荷的情况下而采用的一种方法，此方法的应用并不太多。
1.4 高频振荡能量吸收法
这种方法是通过能量吸收原理进行设计的一种检测方法，通过观察干式空心电抗器匝间的能量的变化不同，根据能量吸收的多少进行检测，可以用此方法检测绕组匝间发生的故障。
1.5 高频振荡电压法
此方法主要通过施加于干式空心电抗器两端电源频率变化，及电感的变化这一原理进行分析。对高频振荡电压法的要求是试验耐压必须能持续1 min，对于60 Hz的电源系统，每分钟电容对电抗器放电在不能少于7 200次，而振荡频率越高越好。在这些要求满足的情况对干式空心电抗器匝间的绝缘情况进行检测。
这些方法的使用必须根据具体的电源情况进行分析后再确定选择不同的检测方法。这些方法在实际的使用中都存在一定的不足，而且我国国内也不具备相应的设备，这就限制一些检测方法的使用，这也是我国必须根据我国现有一些设备进行一些相应的干式空心电抗器匝间绝缘试验的原因。
2 基于高频振荡电压法的脉冲电压法试验的几种常
用的试验装置
根据前人的研究可以总结为两个试验装置，主要是根据IEEEC 57.21和IEEEC 57.26标准推荐电抗器匝间绝缘检测电路的工作原理，进行改进并试验的得出的试验装置。
首先是根据IEEE的标准而进行改进的一种试验装置，如图1所示。此试验装置存在在球隙击穿瞬间，出现电压过大的现象，频率变化如图2所示。
此装置的实现需要试验变压器的容量必须特别大，而且这样的试验装置的成本不仅高，而且还会造成运输困难，这样就造成了干式空心电抗器运行在现场使用的不方便。此试验装置也存在球隙击穿过程中出现试验变压器的变化比较大情况，这些变化的振荡频率不能真实反映干式空心电抗器电感的情况。所以不准确的试验不能在实际的应用中得到很好的推广。这些试验出现的问题主要是在球隙击穿后形成的通路中，流过这些球隙的过程中形成的电流较大，电弧呈红色，而且也不能及时熄灭。这就会造成危险，不能在实际的应用中将整个过程顺利进行下去，这样就很难在实际的现场进行推广。
鉴于这个试验装置存在的问题，对此试验装置进行多次仿真和试验摸索，而摸索出另一种试验装置，如图3所示。
此试验装置的工作原理是在电容与干式空心电抗器谐振时施加一个高速旋转的电极，强行切断变压器输出，这样就保证了变压器输出时，通过球隙不再直接形成回路，从而也确保了其输出不会过流。
此试验装置的仿真计算得到干式空心电抗器两端电压波形，如图4所示，从此图可以发现此电源输出功率不到15 kVA，比上一个试验装置的电源输出功率要小很多。
此试验装置使用了旋转电极，放电时两间隙会同时击穿，电波在两间隙、多种波阻抗不同导体中不断地被折射、发射，产生的频率和幅值均有很高的干扰信号，这样就很难保证试验测量及结果分析数据的准确性。而且电极高速旋转，就会造成试验装置的不稳定，也会影响试验装置的稳定工作和测出稳定的数据。这样就会在此基础上进行研究摸索，从而会设计出更先进的试验装置，避免上面两种装置存在的问题。此装置主要采用大电阻限流、触发点火进行试验，其原理如图5所示。
此试验装置是通过倍压塔进行变压器输出电压的控制，变压器输出电压通过倍压塔升至额定试验电压，保证试验数据的准确性及装置的稳定性。
此试验装置中的变压器输出功率不存在过载现象，这样就不会出现方第二个试验装置的信号干扰问题，这样就能做到对干式空心电抗器匝间耐压试验的要求即60 次/s，这样的变压器输出功率<15 kVA，得到的测量波形比较准确。
此试验装置采用的是倍压塔升压，对升压变压器输出电压的要求也较低。
此装置体积和质量都比较小容易在实际的现场使用。
此装置也是目前比较使用广泛的一种干式空心电抗器匝间绝缘检测设备，通过验证此装置可以进行相应的推广和应用。使用此装置进行的试验数据显示都满足耐电压的条件，即1 min试验结束后，测定的短路环附近的线圈温度比电抗器上其他位置的温度高出10 ℃，这说明短路环在试验中消耗了大量能量。所以对未知匝间绝缘故障位置的电抗器，可以通过温度变化确定故障位置。
3 结 语
随着我国技术水平的提高，我国电网的进步也越来越明显，通过对干式空心电抗器匝间绝缘检测试验方法的研究及试验装置的研究，对其存在的一些试验装置的问题进行改进，从而找到一个合理的试验装置，这对我国电网的发展具有重要的意义。本研究结果对准确测定干式空心电抗器匝间绝缘情况，对变压器的保护具有一定的作用。
参考文献：
[1] 翟云飞.干式空心电抗器匝间绝缘检测系统仿真与实验[D].大连：大连理工大学，2011.
[2] 骆晓龙.干式空心电抗器匝间绝缘试验方法有效性分析[J].绝缘材料，2012，（9）.