一種自動調(diào)檔換相型變壓器直流電阻測試儀研制與應(yīng)用

吳灝+馮超+趙峻峰

摘要：近年來，電網(wǎng)建設(shè)節(jié)奏加快，變電設(shè)備逐步增多，變壓器試驗(yàn)現(xiàn)場點(diǎn)多面廣，在試驗(yàn)人員不足的情況下，如何保證現(xiàn)場試驗(yàn)安全，減少單次試驗(yàn)人數(shù)，成為現(xiàn)階段急需解決的問題。本文介紹了一種新型的自動調(diào)檔換相型變壓器直流電阻測試儀研制與應(yīng)用過程。

關(guān)鍵詞：自動調(diào)檔換相；直流電阻測試

1、傳統(tǒng)測試儀器存在問題

單相測量需要在試驗(yàn)過程中反復(fù)倒換接線，以進(jìn)行變壓器各相間的數(shù)據(jù)測量及分析比對。而倒換接線的過程中又存在一定風(fēng)險因素，如：誤接線、接線端子間短路等，輕者造成儀器損壞，重者可能造成人員觸電。在試驗(yàn)過程中，經(jīng)常需要進(jìn)行數(shù)據(jù)繞組相、線間和溫度換算，由于公式復(fù)雜，計算工作量大，因此常出現(xiàn)人工手易出錯率高的問題。

現(xiàn)階段大型主變壓器直流電阻試驗(yàn)存在的問題主要表現(xiàn)為以下幾個方面。

（一）有效試驗(yàn)時間短，試驗(yàn)效率較低

（二）有載開關(guān)機(jī)構(gòu)箱經(jīng)常無法電動操作

（三）同繼電保護(hù)專業(yè)交叉作業(yè)時，相互等待造成窩工

（四）試驗(yàn)過程中需倒換接線，存在一定的風(fēng)險因素

（五）傳統(tǒng)試驗(yàn)儀器自動化水平不高

2、創(chuàng)新研制自動調(diào)檔換相

本成果由有載開關(guān)遠(yuǎn)程操控裝置、相別程控切換裝置和直阻測量儀三部分組成，再經(jīng)過集中整合，通過儀器面板的鍵盤及顯示裝置實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。

2.1.有載開關(guān)遠(yuǎn)程操控裝置

有載開關(guān)遠(yuǎn)程操控裝置由操作裝置與監(jiān)控裝置兩部分組成：

操作裝置通過固定座固定在有載開關(guān)機(jī)構(gòu)箱上，調(diào)節(jié)固定座的位置及拉桿的長度可調(diào)整傳動軸的位置，以適應(yīng)不同型號的機(jī)構(gòu)箱尺寸。工作中控制電機(jī)轉(zhuǎn)動，帶動傳動軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)箱達(dá)到進(jìn)行分接變換的目的。

進(jìn)行檔位調(diào)節(jié)時通過裝設(shè)在機(jī)構(gòu)箱上的攝像頭，將分接指示牌的圖像傳送至儀器處，對有載開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。

遠(yuǎn)程操控裝置通過傳動軸同有載開關(guān)機(jī)構(gòu)箱手搖操作孔對接，采用機(jī)械裝置驅(qū)動，不改動機(jī)構(gòu)箱結(jié)構(gòu)，不改接二次回路，不改變測量原理，不影響測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

遠(yuǎn)程操控裝置通過自身的動力裝置對有載開關(guān)機(jī)構(gòu)箱進(jìn)行驅(qū)動，不受有載開關(guān)機(jī)構(gòu)箱現(xiàn)場電源條件及控制回路的限制，解決了有載開關(guān)無法電動操作影響試驗(yàn)工作的問題。

2.2.相別程控切換裝置

試驗(yàn)中，通過試驗(yàn)線將變壓器各相別同時引至儀器接線端子處，試驗(yàn)中通過相別程控切換裝置控制不同接觸器的吸合，實(shí)現(xiàn)繞組線間或相間的切換。該技術(shù)已取得發(fā)明專利。以下為切換電路原理圖：

2.3.直阻測量儀

仍沿用傳統(tǒng)直阻測量儀的原理及方案，避免因使改變測量方法導(dǎo)致的測量數(shù)據(jù)失準(zhǔn)，無法與歷史數(shù)據(jù)對比。

2.4.人機(jī)交互界面

該直阻儀的人機(jī)交互界面設(shè)計在儀器的前面板，根據(jù)儀器本身及上述三大功能單元需要，配置以下功能：

①接線端子：試驗(yàn)前按相別一次完成各相接線，檢查無誤后進(jìn)行試驗(yàn)；試驗(yàn)過程中通過相別程控切換裝置對各相間進(jìn)行切換，不再需要倒換試驗(yàn)接線端子。

②檔位顯示器：顯示由有載開關(guān)檔位顯示設(shè)置的攝像頭傳回的圖像。

③檔位控制區(qū)：對有載開關(guān)的檔位升降進(jìn)行控制。

④液晶顯示器：為大屏幕的點(diǎn)陣圖形液晶顯示器，顯示測試連接相別和測試數(shù)據(jù)。

⑤鍵盤：對相別程控切換裝置及測量儀器進(jìn)行選擇與控制。

2.5.實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制與測量儀器的一體化

將上述有載開關(guān)遠(yuǎn)程操控裝置及相別程控切換裝置同變壓器直阻測試儀進(jìn)行集中整合，形成國內(nèi)首創(chuàng)的集有載開關(guān)監(jiān)視控制、自動換相、直阻測量三大功能于一體設(shè)計的直流電阻測試儀。試驗(yàn)時，僅需布置好直阻測試儀，即可同時實(shí)現(xiàn)對變壓器有載開關(guān)遠(yuǎn)程操控及相別切換功能。使現(xiàn)場工作更加便捷，操作過程更加明晰。

2.6.新增試驗(yàn)數(shù)據(jù)無線傳輸智能分析功能

利用藍(lán)牙裝置將直流電阻數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)焦P記本電腦中，通過自主研發(fā)的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，對試驗(yàn)數(shù)據(jù)自動的計算和換算。

3、應(yīng)用效果對比分析

該直阻儀適用于變壓器的各項(xiàng)交接、例行、診斷、有載開關(guān)檢修等現(xiàn)場，廣泛應(yīng)用于變壓器直流電阻測試試驗(yàn)項(xiàng)目，并取得了良好的效果。

3.1提高有效試驗(yàn)時間比重，提高試驗(yàn)效率

采用本成果后，過去兩人完成的測試工作，現(xiàn)在僅需一人即可完成試驗(yàn)儀器及有載開關(guān)分接檔位的變換操作，而且省去了人員間的呼應(yīng)環(huán)節(jié)及倒換接線的時間，并且避免了由于工作人員間呼應(yīng)不暢導(dǎo)致的返工現(xiàn)象，使有效試驗(yàn)時間在總工作時間中所占的比重增加，提高了試驗(yàn)效率。以下為應(yīng)用前后的有效時間比重對比，可以清晰地看到試驗(yàn)效率的提升

3.2試驗(yàn)過程中無需倒換接線，杜絕了觸電風(fēng)險

變壓器各相別的接線在試驗(yàn)前一次完成，試驗(yàn)過程中，相別的切換通過相別程控切換裝置進(jìn)行。不僅提高了各相間的轉(zhuǎn)換速度，也徹底杜絕了人工倒換試驗(yàn)接線的過程中存在的風(fēng)險因素，使人員誤觸電的概率降為零，也減少了誤操作導(dǎo)致儀器過載損壞的可能，減少了儀器的維修費(fèi)用。

3.3有載開關(guān)機(jī)構(gòu)箱電動操作不受外界因素限制

由于一些特殊原因，有時有載開關(guān)機(jī)構(gòu)箱無法電動操作，如基建現(xiàn)場有載開關(guān)機(jī)構(gòu)箱未接電源或全站停電時，這時就需靠人工手搖操作，費(fèi)時費(fèi)力，應(yīng)用本成果這種情況徹底解決。

該直阻儀采用自身的電源及動力系統(tǒng)驅(qū)動有載機(jī)構(gòu)箱，即使在有載機(jī)構(gòu)箱未接電源線的情況下，也可方便地進(jìn)行電動操作。

目前大部分有載機(jī)構(gòu)箱手搖一個分接需搖動手柄30～33圈，約耗時30秒，而電動操作僅需5秒。一次直阻測試僅花在有載開關(guān)操作上的時間，電動操作即可比手動操作節(jié)省約30分鐘。

按照2013年試驗(yàn)工作開展情況進(jìn)行統(tǒng)計調(diào)查：2013年共進(jìn)行變壓器試驗(yàn)工作102臺，其中約40%的現(xiàn)場由于各種原因無法進(jìn)行電動操作。應(yīng)用本成果后，僅有載開關(guān)操作即可節(jié)省約75%的時間，大大降低了勞動強(qiáng)度。

3.4主變試驗(yàn)與繼電保護(hù)工作同時進(jìn)行，不必相互等待

該直阻儀同有載開關(guān)機(jī)構(gòu)箱之間通過機(jī)械傳動裝置連接，不對電氣回路進(jìn)行改造，因此不影響保護(hù)校驗(yàn)及二次回路上的工作。將原先同保護(hù)專業(yè)的串行作業(yè)模式改為并行，避免了相互間等時窩工的現(xiàn)象。

3.5減少了現(xiàn)場工作人員數(shù)量

應(yīng)用本成果，工作人員可直接通過該直阻儀實(shí)現(xiàn)對有載開關(guān)的遠(yuǎn)程操控、相別轉(zhuǎn)換。不再需要其他工作人員配合進(jìn)行有載開關(guān)操作及試驗(yàn)接線倒相等工作，進(jìn)行直阻測量所需工作人員由原先的最少2人1小時降低至最少1人0.5小時，而其他特性試驗(yàn)項(xiàng)目如變比、短路阻抗等整體節(jié)約時間達(dá)到1.5小時，效率得到了提升。

3.6減輕了班組工作量

應(yīng)用本成果后，不僅直阻測量工作量大幅減少，效率大幅提高。變壓器的變比、短路阻抗、有載開關(guān)切換波形等涉及有載開關(guān)的特性試驗(yàn)也可使用有載開關(guān)操控裝置進(jìn)行有載開關(guān)操作以提高工作效率。

以有載開關(guān)檢修一項(xiàng)工作為例，按照國家電網(wǎng)公司《十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》條文9.4.1之規(guī)定：“有載開關(guān)檢修后，應(yīng)測量全程的直流電阻和變比，合格后方可投運(yùn)”。 據(jù)我班組管轄的有載開關(guān)設(shè)備總量測算，平均每年需進(jìn)行60臺有載開關(guān)的檢修工作，應(yīng)用該直阻儀后，僅此一項(xiàng)工作每年平均每人減少工作量240小時，減少用工40人。初步緩解了班組人員不足同現(xiàn)場工作量激增的矛盾。

4、結(jié)束語

該直阻儀的應(yīng)用，減少了試驗(yàn)現(xiàn)場工作人員、提高了工作效率，同時避免了現(xiàn)場機(jī)構(gòu)箱無法電動操作、同保護(hù)專業(yè)交叉作業(yè)等問題，取得了良好的應(yīng)用效果。

該項(xiàng)成果為國內(nèi)首創(chuàng)的集設(shè)備操控、相別切換、直阻測量等功能于一體的新型測試儀器。同時，變比、短路阻抗、有載開關(guān)切換波形等試驗(yàn)項(xiàng)目的儀器也可采用其遠(yuǎn)程操控裝置進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)對有載開關(guān)的遠(yuǎn)程監(jiān)視控制，使其試驗(yàn)更加簡便快捷。該成果具有良好的安全及經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)用前景廣闊，極具推廣價值。endprint