變電站主變測(cè)試要點(diǎn)分析

摘要：本文分析了變電站主變壓器測(cè)試中繞組直流電阻、電壓比、絕緣電阻、吸收比和極化系數(shù)的主要方法及其相關(guān)問題。

關(guān)鍵詞：變電站;主變壓器;交接試驗(yàn)

變電站是電能轉(zhuǎn)換的樞紐，隨著電能需求的持續(xù)增長(zhǎng)，越來越多的變電站投入運(yùn)營(yíng)。主變壓器是變電站的核心設(shè)備，它的質(zhì)量效果直接關(guān)系到供電的可靠性。衡量變壓器生產(chǎn)、安裝、運(yùn)行質(zhì)量的主要依據(jù)就是對(duì)它進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試包含了測(cè)量和試驗(yàn)兩方面的內(nèi)容，但以試驗(yàn)為主。作為成品變壓器，其試驗(yàn)形式包括例行試驗(yàn)（出廠試驗(yàn)）、型式試驗(yàn)、特殊試驗(yàn)、交接試驗(yàn)和運(yùn)行維修試驗(yàn)，前面三種試驗(yàn)在制造廠進(jìn)行，后面兩種試驗(yàn)則在變電站內(nèi)進(jìn)行。本文討論的變壓器測(cè)試是后面兩種，而主要又以交接試驗(yàn)為主。按照《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》（GB"50150-2006）第7.0.1條規(guī)定，交接試驗(yàn)包括16項(xiàng)內(nèi)容。限于篇幅，不可能將所有項(xiàng)目測(cè)試內(nèi)容都一一進(jìn)行闡述，僅就強(qiáng)制檢測(cè)項(xiàng)目的測(cè)試方法進(jìn)行分析和討論。

1"繞組直流電阻測(cè)量

1.1"直流電阻的主要測(cè)量方法

變壓器繞組直流電阻的測(cè)量是最基本的試驗(yàn)項(xiàng)目，通過測(cè)量可以檢驗(yàn)繞組的焊接質(zhì)量，例如是否存在“假焊”現(xiàn)象;還可以檢驗(yàn)繞組材質(zhì)、規(guī)格是否符合設(shè)計(jì)要求;以及檢驗(yàn)分接開關(guān)、套管等載流部分接觸狀況。從原理上說，測(cè)量直流電阻可以采用直流壓降法和電橋法。直流壓降法是根據(jù)歐姆定律進(jìn)行測(cè)量的方法，操作比較簡(jiǎn)單，但準(zhǔn)確度和靈敏度不高，因而直接以這種方法測(cè)量的不多。電橋法包括單臂電橋和雙臂電橋兩種方法。目前，直流電阻測(cè)量主要采用直流電阻測(cè)試儀和專用電橋這兩種儀器。

1.2"快速測(cè)量方法的選擇

由于變壓器繞組電感很大而電阻又很小，其時(shí)間常數(shù)很大，測(cè)量時(shí)的穩(wěn)定時(shí)間很長(zhǎng)，以500kV三相變壓器為例，測(cè)量時(shí)間約需6h，這對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)尤其是溫升試驗(yàn)這樣需要快速測(cè)量電阻的情況就成為很大的問題，所以快速測(cè)量直流電阻具有很重要的意義?？焖贉y(cè)量方法主要包括消磁法和強(qiáng)磁法兩種類型，它們都能通過減低電感效應(yīng)來縮短測(cè)量時(shí)間，所不同的是消磁法是通過保持鐵芯磁通趨于零來消除電感效應(yīng)，并保持電感的穩(wěn)定;而強(qiáng)磁法是通過在繞組中通入比空載電流大得多的直流電流，迫使鐵芯飽和，并限制電感效應(yīng)的作用時(shí)間，從而達(dá)到縮短測(cè)量時(shí)間的目的。消磁法又分為磁動(dòng)勢(shì)抵消法和零序阻抗法，但它們都存在一些不足，因而實(shí)踐中應(yīng)用不多。強(qiáng)磁法還分為穩(wěn)壓大電流法和穩(wěn)壓穩(wěn)流法，目前直流電阻測(cè)試儀所依據(jù)的原理主要是穩(wěn)壓穩(wěn)流法，利用儀器內(nèi)的穩(wěn)壓穩(wěn)流電源產(chǎn)生的直流電流迫使鐵芯飽和。

1.3繞組直流電阻測(cè)量時(shí)的注意事項(xiàng)

一是測(cè)試時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量繞組溫度是非常重要的，因?yàn)橹挥袚Q算成與出廠試驗(yàn)同樣的溫度才能進(jìn)行比較。二是變壓器各分接間的直流電阻差值要測(cè)準(zhǔn)。三是比較變壓器三相繞組差值時(shí)，應(yīng)先與出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行同溫比較，相應(yīng)變化率應(yīng)不超過2%，然后再比較三相直流電阻的不平衡率，若超標(biāo)說明原因即可。四是測(cè)試時(shí)所取電流值不應(yīng)超過變壓器額定電流的20%，以避免繞組溫升引起誤差。五是不能通過切換無勵(lì)磁分接開關(guān)來改變分接，因?yàn)闊o勵(lì)磁分接開關(guān)改變時(shí)會(huì)因觸點(diǎn)電弧引起變壓器油變質(zhì)。六是儀器測(cè)量電阻精度應(yīng)在0.2%以內(nèi)，也就是分辨率要達(dá)到10μΩ[1]。

2"電壓比測(cè)量

2.1"電壓比的主要測(cè)量方法

測(cè)量電壓比，可以驗(yàn)證變壓器繞組的所有分接電壓比是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求，還可以確定并聯(lián)線圈或分接線段的匝數(shù)是否相同，判定繞組分接引線及開關(guān)是否正確。電壓比的測(cè)量方法主要有電壓測(cè)量法和電橋測(cè)量法兩種。電壓測(cè)量法也稱為雙電壓表法，即在高壓繞組中輸入一定幅度的單相電壓，然后分別用兩塊電壓表測(cè)量高、低壓繞組的電壓。電橋測(cè)量法的電橋可以是電阻式電橋，也可以是電感式電橋，電阻式電橋測(cè)量法是利用具有多個(gè)抽頭的測(cè)試電橋分接于變壓器高、低繞組端，調(diào)節(jié)電橋的可動(dòng)分接，使微安計(jì)讀數(shù)為0，電橋平衡，電橋測(cè)得電壓比即為被試變壓器電壓比。一般推薦采用電橋測(cè)量法，精度可達(dá)0.1%。

2.2"電壓比測(cè)量的不確定度

保證電壓比測(cè)量的準(zhǔn)確性是很重要的，但測(cè)量不確定度的存在必然會(huì)影響測(cè)量的準(zhǔn)確性，以電橋法為例，電壓比測(cè)量的不確定度來源于以下幾個(gè)方面[2]：一是測(cè)量重復(fù)性引起的不確定度分量;二是測(cè)試儀器示值誤差引起的不確定度分量;三是儀器示值穩(wěn)定性引起的不確定度分量;四是測(cè)量環(huán)境變化引起的不確定度分量;五是人員因素引起的不確定度分量。嚴(yán)格控制測(cè)量環(huán)境，并安排熟練的測(cè)試人員，后面兩個(gè)不確定度分量一般可以忽略。以SFP-420000/220變壓器為例，其擴(kuò)展不確定度為0.0038。

3"變壓器三相接線組別判定

3.1"組別測(cè)試的主要方法

按照GB"50150第7.0.5條規(guī)定，變壓器三相接線組別必須與設(shè)計(jì)要求或與銘牌標(biāo)記符號(hào)相符。組別測(cè)試方法有直流法、交流法兩類。直流法比較簡(jiǎn)單，但用于三相接線組別測(cè)試不太容易判斷，所以一般采用交流法進(jìn)行測(cè)試?！峨娏ψ儔浩髟囼?yàn)導(dǎo)則》（JB/T"501-2006）中第9章“電壓矢量關(guān)系校定”推薦采用電壓比電橋法、雙電壓表法和測(cè)試儀法三種方法。

3.2"變壓器三相接線組別的判定

變壓器三相接線組別通常采用線電壓矢量圖進(jìn)行判別，但是這種方法用于現(xiàn)場(chǎng)操作顯得過于繁瑣而不容易掌握。通過分析變壓器原、副邊線電壓的相位關(guān)系則比較直觀，容易分析判斷?，F(xiàn)以Y/△變壓器三相接線組別判定為例加以說明。圖1為變壓器三相接線圖。由于繞在變壓器同一鐵芯柱上的原、副邊線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)始終同相，而且3個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相位差互為120°。原、副邊電壓分別為、，如圖2（1）～（2）所示。將圖2（1）與（2）合并成圖2（3）?？梢?，比超前了30°，也就是指向12點(diǎn)的話，則指向11點(diǎn)，可判定連接組別為11點(diǎn)鐘。由此可見，Y/△變壓器三相接線組別可通過比較原邊的線電壓與副邊的相電壓的相位進(jìn)行判別，這樣就能簡(jiǎn)化分析過程，如圖3所示。

4"絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)測(cè)試

測(cè)量變壓器絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)，可以檢驗(yàn)它的絕緣狀態(tài)。小型變壓器的絕緣電阻可以在很短時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定下來，而大型變壓器則需要很長(zhǎng)時(shí)間，所以要采用吸收比來衡量其絕緣性能，但是330kV以上的特大型的變壓器采用吸收比仍存在不少問題，這種情況下就可采用極化指數(shù)來評(píng)判其絕緣性能。測(cè)量絕緣電阻采用2500V、量程10000MΩ的搖表，測(cè)量吸收比或極化系數(shù)采用5000V、量程10000MΩ的絕緣測(cè)定器。

5"結(jié)語

變電站主變壓器的測(cè)試項(xiàng)目非常多，測(cè)試原理與方法也各異。由于試驗(yàn)中的影響因素較多，只有深入而準(zhǔn)確地理解測(cè)試原理，并根據(jù)具體試驗(yàn)任務(wù)特點(diǎn)選用適宜的測(cè)量方法，才能又快又準(zhǔn)地完成測(cè)試任務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李志平，劉衛(wèi)國(guó).大型電力變壓器直流電阻若干測(cè)試方法探討及現(xiàn)場(chǎng)缺陷分析[J].電氣開關(guān)，2014（2）：62-65，68.

[2]曹亞鵬，李海廷，張嘯峰.變壓器電壓比測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定[J].現(xiàn)代測(cè)量與實(shí)驗(yàn)室管理，2012，20（4）：25-26.