工頻干擾下空心電抗器直流電阻的測(cè)試方法

譚小兵，呂 瑋

(浙江省送變電工程公司，杭州 310020)

空心電抗器是電力系統(tǒng)中用于限制短路電流、無功補(bǔ)償和移相等電感性高壓電器，磁通經(jīng)空氣形成回路，主要分空心串聯(lián)電抗器、空心濾波電抗器、空心并聯(lián)電抗器、空心限流電抗器、空心分裂電抗器及空心起動(dòng)電抗器等類型，常用于無功補(bǔ)償、濾除諧波、限流等場(chǎng)合。

空心電抗器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)具體如下：采用無油結(jié)構(gòu)，避免油浸電抗器漏油、易燃的缺點(diǎn)；沒有鐵芯，不存在鐵磁飽和，電感值的線性度好；采用多層繞組并聯(lián)的筒形結(jié)構(gòu)，各包封之間有通風(fēng)氣道，散熱性好，熱點(diǎn)溫度低；選用小截面圓導(dǎo)線多股平行繞制繞組，可使渦流損耗和漏磁損耗明顯減小；空心電抗器內(nèi)外涂有抗紫外線防護(hù)層。

1 空心電抗器直流電阻測(cè)量方法

空心電抗器的直流電阻測(cè)量主要考察電抗器絕緣和電流回路連接狀況，反映了電抗器焊接質(zhì)量、匝間短路、斷股及導(dǎo)線接觸不良等故障[1-2]。直流電阻測(cè)量的主要方法有電流電壓法和平衡電橋法。

1.1 電流電壓法

電流電壓法原理是使被試設(shè)備通過適當(dāng)大小的直流電流，然后測(cè)量電流和設(shè)備兩端的電壓降，再根據(jù)歐姆定律，即可算出繞組的直流電阻。 測(cè)量時(shí)，所用儀表應(yīng)不低于0.5級(jí)，電流表應(yīng)選用內(nèi)阻較小的素，電壓表應(yīng)選用內(nèi)阻較高的表，引線要有足夠的截面。因?yàn)槊肯嗬@組可以等效成電阻和電感的串聯(lián)電路，在接通電源后，電感中電流從零逐漸增加到電源電壓，然后逐漸下降到穩(wěn)態(tài)值，需要一個(gè)過渡過程，過渡時(shí)間的長短取決于電路的時(shí)間常數(shù)。部分直流電阻測(cè)試儀通過改進(jìn)設(shè)備試驗(yàn)原理，通過恒流充電等方式可以有效縮短試驗(yàn)時(shí)間，提高試驗(yàn)效率。

1.2 平衡電橋法

平衡電橋法是采用電橋平衡的原理來測(cè)量直流電阻，常用的平衡電橋法有單臂電橋或雙臂電橋兩種。這種方法可以直接讀取數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確度較高，在中、小型變壓器的實(shí)際測(cè)量中，大多采用直流電橋法，當(dāng)被試線圈的電阻值在1 Ω以上的一般用單臂電橋測(cè)量，電阻值在1 Ω以下的則用雙臂電橋測(cè)量。測(cè)量前，應(yīng)先估計(jì)被測(cè)線圈的電阻值，將電橋倍率旋鈕置于適當(dāng)位置，再進(jìn)行測(cè)量。目前使用平衡電橋法原理的儀器，抗干擾能力較差，不適合有強(qiáng)感應(yīng)電情況下的試驗(yàn)環(huán)境。

2 某500 kV變電站空心電抗器的直流電阻測(cè)量試驗(yàn)事例

2.1 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況

2016年11月28日，在某500 kV變電站進(jìn)行3號(hào)主變及三側(cè)C級(jí)檢修工作。3號(hào)主變4號(hào)電容器串聯(lián)電抗器直流電阻試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：C相串聯(lián)電抗器直流電阻為6.834 mΩ，約為初值的60%。試驗(yàn)初值，電抗器直流電阻9.017 mΩ，環(huán)境溫度10℃。根據(jù)例行檢修規(guī)程，該數(shù)據(jù)嚴(yán)重超差。

該串聯(lián)電抗器是北京電力設(shè)備總廠2009年生產(chǎn)的CCK-1200/35-6型串聯(lián)電抗器。該電抗器設(shè)備參數(shù)額定容量1 200 kVA、額定電壓35 kV、額定電流909 A。試驗(yàn)儀器采用保定金達(dá)2008年生產(chǎn)的變壓器直流電阻測(cè)試儀，儀器型號(hào)BZC3395，儀器編號(hào)009。

該設(shè)備間隔相鄰2號(hào)主變3號(hào)電容器組，該間隔設(shè)備帶電運(yùn)行。

2.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)超差原因分析

造成設(shè)備數(shù)據(jù)超差的原因主要有試驗(yàn)人員、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)儀器、外部干擾和設(shè)備本身故障。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)人員是有多年工作經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)員，熟悉空心電抗器設(shè)備結(jié)構(gòu)和試驗(yàn)方法，并且工作時(shí)精神飽滿、態(tài)度端正。因此，人為因素可以排除。該試驗(yàn)儀器在相鄰間隔電抗器直流電阻試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)正常。為了進(jìn)一步排除試驗(yàn)儀器原因，采用相同型號(hào)的編號(hào)084變壓器直流電阻測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)量。直流電阻測(cè)量結(jié)果為7.844 mΩ，與真實(shí)值相比超差15%。與009儀器結(jié)果相比，數(shù)據(jù)增大15%，有明顯差異。

試驗(yàn)人員仔細(xì)檢查設(shè)備外觀，設(shè)備表面情況良好，未發(fā)現(xiàn)絕緣漆掉落現(xiàn)象；觀察該設(shè)備周圍情況，相鄰2號(hào)主變3號(hào)電容器組距離2.5 m左右，該間隔設(shè)備帶電運(yùn)行。

空心電抗器磁通經(jīng)空氣形成回路，是否是相鄰無功間隔帶電原因造成的。

試驗(yàn)人員用萬用表測(cè)量3號(hào)主變4號(hào)電容器C相串聯(lián)電抗器兩端電壓，發(fā)現(xiàn)電壓有100 V左右。因此，初步確定是相鄰無功間隔帶電原因。相鄰間隔無功電流磁鏈耦合到C相串抗形成感應(yīng)電勢(shì)，反向抵消了部分試驗(yàn)儀器的部分輸出電壓，導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)偏小。

2.3 利用外部并聯(lián)法測(cè)量直流電阻

電抗器兩端的電勢(shì)差造成了數(shù)據(jù)超差，將電抗器兩端短接后，電抗器兩端就不存在電勢(shì)差。

為了進(jìn)行驗(yàn)證，試驗(yàn)人員采用外部并聯(lián)導(dǎo)線的方法測(cè)量導(dǎo)線和電抗器的并聯(lián)電阻，進(jìn)而通過計(jì)算間接測(cè)量電抗器的直流電阻。為了減小誤差，采用長短不同的三根導(dǎo)線分別短接，兩臺(tái)直流電阻測(cè)試儀分別進(jìn)行測(cè)量。試驗(yàn)時(shí)環(huán)境溫度12℃，相對(duì)濕度58%。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1至表3。

表1 導(dǎo)線的直流電阻 mΩ

表2 導(dǎo)線和電抗器的并聯(lián)直流電阻 mΩ

表3 電抗器的直流電阻計(jì)算值 mΩ

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，并聯(lián)不同的導(dǎo)線，分別采用009和084兩臺(tái)不同儀器測(cè)量的結(jié)果基本一致。通過并聯(lián)電阻計(jì)算公式，電抗器的直流電阻計(jì)算值基本相同。

將電抗器計(jì)算值通過225溫度系數(shù)換算至初值溫度，與初值相比，誤差為-0.93%，滿足檢修規(guī)程的技術(shù)要求，符合設(shè)備安全投產(chǎn)條件。

3 結(jié)語

電力設(shè)備檢修工作現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，相鄰間隔和上層母線帶電運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)和感應(yīng)電流，干擾工作的正常進(jìn)行，也會(huì)使工作存在危險(xiǎn)性。實(shí)際工作中要具體情況具體分析，采用多種方法排除設(shè)備隱患，保障電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1] 輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程，Q/GDW-1168-2013[S]．

[2]電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，GB50150-2016[S]．