大功率高频高压变压器的试验及故障分析

大功率高频高压变压器的试验及故障分析

作者：吴博

来源：《科学与信息化》2018年第20期

摘 要 由于我国社会经济的发展，电能在现代生活中扮演着越来越重要的角色，人们对电能的供应质量问题也逐渐重视起来，这就需要大功率的变压器来保证供电的可靠性和电压的稳定性，其在电能输送过程中起着不可替代的作用。为了保证高频高压变电器能够正常工作，本文便通过实验平台的方式，分析了其容易发生的故障和原因，最后通过波形检测记录验证了原因分析的正确性。

关键词 大功率；高频高压；变压器；故障分析 前言

电能作为社会正常运行的主要能源，无论是在工业生产方面还是居民用电方面，电能的消费量都在逐日增加。在电能的消费过程中少不了电能的输送，而在这其中变压器就发挥着重要作用。变压器是整个电力系统重要组成部分，它保障着整个电网的安全、稳定、可靠地运行。同时，目前社会中大功率高压直流的应用也在逐步增多，这就导致了电能输送的复杂化。为了保证现代社会中的电气设备能够正常工作，就需要对变压器的故障进行分析，及时处理对应的问题。本文通过实验的方式对大功率高频高压变压器进行了研究，希望得出的结论能在实际中起到一定的指导的作用[1]。 1 高压变压器简介

目前在我国使用高压变压器的比例逐步增多，很多企业也非常愿意在该方面进行投资。与普通变压器相比，在传输功率一定的条件下，使用高压变压器可以在电能传输过程中降低百分之二十五作用的电能损失。为此，投资高压变压器的可以在较短时间内收回成本，同时高压变频器可以让调速交流电动机的无级调速变为现实，这样更能提高电能的质量。

虽然高压变压器具有很大的优势，但是在使用过程中也会出现一些不期望的故障，为此就需要对其可能出现的故障及原因进行分析，让它可以更稳定的工作，进而为社会和企业带来更大的利益。本文通过实验的方式对该问题进行了探讨，平台主要的部分为主电路和控制系统。具体来讲，整个实验平台包括了整流模块、电压逆变模块、分压器、缓冲电路等，整个系统的组成如下图1所示。 1.1 故障实验平台

实验平台在电压选择上选取了三相变压电，该类型的电压可以长时间保证实验过程中的电压稳定性，为实验的顺利进行提供了良好的基础条件。实验过程中的电压为100伏特，信号的

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频率为18000赫兹，并且每个信号之间的脉宽时一致的。除此之外，电路中的分压电阻值需要经过严格计算来选择合理的大小，这样才能为实验提供基本保证。 1.2 故障实验结果

通过实验发现：①当使用三相直流变压器时，可以发现变压器的输出数值比较大；②变压器不外加负载时，实验过程中的电流变化也比较大；③实验过程中的电流容易发生波动，进而导致波形会发生一定的畸变；④实验过程中电流与电压存在一定的相位差，并且有时输出功率为零。

1.3 高频变压器故障分析

实验过程中采用了常用的高频变压器，生产时选用绝缘材料，再使用几块磁芯连接起来。分析可以得到以下几点内容：①原来的电压基本都分布在原副边绕组上，为此需要将其转移到副边电路；②变压器输出电路使用了电容和电阻，这样可以避免很多故障的发生；③将副包所用的高压线包作为一个线包使用[2]。 2 大功率高频高压变频器故障的理论分析

该段将从理论上分析大功率高压高频变频器的故障类型，通常来讲，故障可以在理论上分为硬故障和软故障。而其中的软故障是指该种类型的故障变化性比较大，并且在我们也很难找出发生该故障的原因，所以这种故障比较棘手，没有很好的应对措施。特别是在高频高压的情况下，这种故障很难用仪器检测出来，所以在处理这种故障时工作人员很难从根本上解决问题，有时甚至会出现错误的处理方式。为此，下文主要就针对这种软故障进行了一定的分析，以方便维修人员在维修过程中更好地找到问题所在，进而从根本上解决问题。 2.1 故障的分析与检修

因为软故障具有很强的可变性和随机性，为此在实际过程中其发生的形式和频率都不固定，检修人员便很难发现，也给他们的工作带来了难度。根据实际过程中的操作经验，本文总结了以下几点软故障发生的原因：①变压器中一些配件的质量不可靠，其在工作中的参数便不会出现波动，且有时还可能出现断路问题；②变频器中的一些工作元件在不同的频率下性能可能出现变化；③当变压器在高频状态下工作时，各个元件之间可能会发生干扰，从而导致变压器发生故障；④有时变压器在工作过程中也会受到外界环境的干扰，比如雷雨天气、无线电等。

2.2 故障检修方式

在对高频高压变压器检修方式探讨之前，首先需要了解一下高频高压变压器的种类，然后再针对不同的类型制定不同的措施。目前在国际市场上和国内市场上存在很多种规格不一的变压器，并且各品牌之间存在竞争关系。不过总的来讲，市场上主要的高压变频器有两种，一种

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是采用间接的变压方式，就是先将高压变为低压最后再变为高压；另外一种是通过直接高压变频，其是通过晶闸管来将高频电压直接变为低频电压。最后便可以针对这两种类型的变压器提出对应的检修方式[3]。 3 结束语

本文从实验着手，搭建了实验平台，分析了一种高频高压变压器发生故障的原因，通过对最后波形结果的分析，找出了可能的故障原因。同时根据实验数据和物理原理，对原先的工作电路进行了简化，并达到了使用要求。 参考文献

[1] 王延安，肖登明，李佑淮，等.大功率高频高压变压器的试验及故障分析[J].高电压技术，2009，35（05）：1049-1053.

[2] 辛丹凤.大功率高频高压变压器的试验分析与故障探讨[J].建材与装饰，2012，（31）：136-138.

[3] 吴建强，吴辉，郭兴宽.吸收法抑制高频高压变压器分布电容的研究[J].电力电子技术，2002，36（6）：43-44.