三倍频变压器试验原理
程文锋
2020/4/8
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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。
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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。
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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；
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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。
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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；
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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。
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谢谢！
2020/4/8

注意：Xm>>X1σ，Rm，R1
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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。
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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。
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