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超高电压及特高电压输电的发展

电力系统中的电气设备,其绝缘不仅经常受到工作电压的作用,而且还会受到例如大气过电压和内部过电压的侵袭。高电压试验变压器的功用在于产生工频高电压,使之作用于被试电气设备的绝缘上,以考验其在长时的工作电压及瞬时的内过电压下是否能可靠工作。另外,它也是试验研究高压输电线路的气体绝缘间隙、电晕损耗、静电感应、长串绝缘子的闪络电压以及带电作业等项目的必需的高压电源设备。近年来,由于超高电压及特高电压输电的发展,必须研究内绝缘或外绝缘在操作冲击波作用下的击穿规律及击穿数值。利用高压试验变压器还可以产生“长波前”类型的操作波。因此工频试验变压器除了产生工频试验电压,以及作为直流高压和冲击高压设备的电源变压器的固有的功用外,还可以用来产生操作波试验电压.所以,工频试验变压器是高电压实验室内不可缺少的主要设备之一。发电机组由于它的电压值需要满足内过电压的要求,故试验变压器的工频输出电压将大大超过电力变压器的标称电压值,常达几百千伏甚至几千千伏的数值。目前我国和世界上多数工业发达国家都具有2250 kV的试验变压器。
    试验变压器在原理上与电力变压器并无区别,只是前者电压较高,变比较大。由于电压值高,所以要采用较厚的绝缘及较宽的间隙距离,也因此试验变压器的漏磁通较大,短路电抗值也较大,而电压高的串级试验变压器的总短路电抗值则更大。由于在大的电容负载下,试验变压器一、二次侧的电压关系与线圈匝数比有一些差异,因此试验变压器常常有特殊的测量电压用的线圈。当变压器的额定电压升高时,它的体积和重量的增加趋势超过按额定电压的三次方(U3)的上升速度。为了限制单台试验变压器的体积和重量,有必要在接线上和结构上采取一些特殊措施,例如目前所采用的串级装置等。这样,试验变压器在某些情况下,具有特殊形式。
    试验变压器的运行条件与电力变压器是不同的,例如:
    (1)试验变压器在大多数情况下.工作在电容性负荷下;而电力变压器一般工作在电感性负荷下。
    (2)试验变压器所需试验功率不大,所以变压器的容量不很大;而高压电力变压器的容量都很大。
    (3)试验变压器在工作时,经常要放电;电力变压器在正常运行时,发生事故短路的机会是不多的,而且即使发生,继电保护装置会立即断开电源。
    (4)电力变压器在运行中可能受到大气过电压及操作过电压的侵袭;而试验变压器并不受到大气过电压的作用,但由于试品放电的缘故,它在工作时,也可能在绕组上产生梯度过电压。
    (5)试验变压器工作时间短,在额定电压下满载运行的时间更短。譬如进行电气设备的耐压试验常常是1 min工频耐压,而电力变压器则几乎终年或多年在额定电压下满载运行。
    (6)由于上述原因,试验变压器工作温度低,而电力变压器温升较高。因此电力变压器都带有散热管、风冷甚至强迫油循环冷却装置,而试验变压器则没有各种附加的散热装置或只有简单的散热装置。
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