變壓器特性試驗輔助裝置的研發(fā)與應用

黃曉峰，吳胥陽

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變壓器特性試驗輔助裝置的研發(fā)與應用

黃曉峰，吳胥陽

（國網(wǎng)浙江省電力有限公司金華供電公司，浙江 金華 321017）

變壓器作為電力系統(tǒng)中關鍵的電能傳輸設備，保證其健康穩(wěn)定運行至關重要，各電力公司都對變壓器的檢修試驗工作提出了高標準的精益化要求。針對檢修現(xiàn)場常進行的特性試驗項目，總結歸納了其接線方式的相同點，研發(fā)了一套集成式的輔助裝置，實現(xiàn)了1次接線即可完成低電壓短路阻抗、有載分接開關切換特性以及繞組直流電阻測試的功能，減輕了試驗人員的勞動強度，提高了檢修效率。

變壓器；特性試驗；集成式；輔助裝置

變壓器作為電力系統(tǒng)中進行能量傳輸?shù)闹匾O備，保證其長時間平穩(wěn)健康地運行是每個電力公司檢修部門的工作重心[1]。變壓器內(nèi)部結構復雜，任一部件的損壞都可能威脅系統(tǒng)的安全運行，而通過電氣試驗的開展能夠提前發(fā)現(xiàn)變壓器可能存在的問題與隱患，從而將事故扼殺在萌芽階段[2]。在常規(guī)檢修工作中，變壓器的試驗主要分為絕緣試驗和特性試驗2部分，其中，絕緣試驗主要有絕緣電阻、介質(zhì)損耗及電容量等，特性試驗主要有變壓器的變壓比、繞組頻率響應、低電壓短路阻抗、有載分接開關切換特性以及繞組直流電阻等[3-4]。同時，隨著系統(tǒng)運行可靠性要求的不斷提高，變電所停電檢修的時間越來越短，而變壓器在變電所所有一次設備的試驗工作中最費時費力，因此，近幾年各公司在新技術研發(fā)方面投入了大量精力，以提高檢修試驗效率。部分技術人員紛紛對變壓器的檢測手段和方法進行了改進[5-6]，但是仍無法有效解決人員因為試驗接線更改而需要經(jīng)常上下主變造成的工作疲勞問題，特別是室外高溫作業(yè)時，常發(fā)生人員中暑問題，不利于現(xiàn)場工作的安全把控。

本文將歸納總結變電所常規(guī)年檢中特性試驗接線的相同點，設計開發(fā)一套輔助式集成接線盒，實現(xiàn)1次接線即可完成所有特性試驗項目的功能，從而有效降低試驗人員的工作強度，提高試驗效率。

1 特性試驗接線特點

1.1 試驗項目及目的

目前開展的年檢工作中，特性試驗的項目有低電壓短路阻抗、有載分接開關切換特性以及繞組直流電阻測試3個試驗項目。低電壓短路阻抗主要用于考察變壓器內(nèi)部繞組是否存在變形，規(guī)程要求測試電流不宜小于5 A；測量有載分接開關切換特性是為了檢查切換開關的過渡電阻、過渡波形以及過渡時間能否滿足設備運行需求；繞組直流電阻則能夠有效反映套管引線接觸可靠性、繞組各部分焊接質(zhì)量、是否存在短路斷線以及選擇開關各檔的接觸可靠性等。

1.2 試驗接線及試驗順序

低電壓短路阻抗測試時，被測繞組接試驗線中性點懸空，其他繞組相應的短路或懸空：高對中短路阻抗，中壓側短接，低壓側懸空；高對低短路阻抗，低壓側短接，中壓側懸空；中對低短路阻抗，低壓側短接，高壓側懸空；有載分接開關切換特性試驗時，高壓側包括中性點接試驗線，其他繞組均短路接地；繞組直流電阻測試時，被繞繞組包括中性點接試驗線，其他繞組均懸空。

現(xiàn)場測試時，為了避免直流剩磁對其他試驗項目的影響，要求繞組直流電阻放在最后進行。以220 kV主變?yōu)槔?，目前特性試驗的標準化流程為：有載分接開關動作特性，高-中短路阻抗，高-低短路阻抗，中-低短路阻抗，中壓側直流電阻，低壓側直流電阻，高壓側直流電阻，期間共需進行試驗接線7次。

2 輔助裝置設計

2.1 裝置系統(tǒng)結構設計

總結以上介紹的接線方式，形成的初步方案如圖1所示。將高、中、低壓側的套管頭上均連上試驗線引至地面集成接線裝置，再通過集成接線裝置與測量儀器連接。試驗過程中的短路、懸空、接地等工作全部通過集成裝置控制實現(xiàn)，并具備電流監(jiān)測和液晶顯示功能，達到試驗全過程可視化的目的。

2.2 關鍵硬件設計技術

設計的輔助裝置主要有3個功能，即試驗項目選擇、試驗接線切換、試驗電流監(jiān)控。

2.2.1 試驗項目選擇

輔助裝置內(nèi)置了有載分接開關動作特性、高-中短路阻抗、高-低短路阻抗、中-低短路阻抗、中壓側直流電阻、低壓側直流電阻、高壓側直流電阻7個測量項目。試驗項目選擇確定后，通過中央芯片發(fā)出指令控制其他元器件動作實現(xiàn)接線的變更，并通過液晶屏顯示，高效快捷。中央控制器主板設計原理圖如圖2所示。

圖1 輔助裝置原理圖

圖2 裝置主板原理圖

2.2.2 試驗接線切換

輔助裝置內(nèi)置了試驗接線切換繼電器，當繼電器控制單元收到相應試驗項目執(zhí)行指令后，通過吸合實現(xiàn)變壓器三相間的短接、接地、懸空等功能。切換電路如圖3所示。

圖3 切換電路原理圖

2.2.3 試驗電流監(jiān)測

部分試驗儀器在測試過程中沒有電流顯示，為了監(jiān)視整個試驗過程中電路的穩(wěn)定情況，輔助裝置還額外設計了電流監(jiān)測功能?？紤]到該電路并不計入最終的試驗數(shù)據(jù)處理，因此，設計的采集精度不需要很高，本裝置設計的電流檢測精度為1%，檢測電流范圍為0.5～20 A，并同時具備交直流檢測能力。其原理圖如圖4所示。

圖4 電流采集單元原理圖

2.3 裝置面板設計

設計好內(nèi)部電路之后進行封裝，然后設計裝置面板圖。面板主要分為接線區(qū)和功能選擇區(qū)2部分。接線區(qū)有變壓器側和儀器側共30個接線孔，如圖5所示。

圖5 裝置面板

3 輔助裝置的現(xiàn)場應用

輔助裝置的應用應注意以下幾點：①裝置使用前必須可靠接地，并與變壓器采用相同的接地點；②裝置的功能選擇應在儀器通電前進行，以免繼電器帶負荷動作影響使用壽命；③連接或拆除試驗線時應對變壓器充分放電，保護人身和設備的安全。

將設計的輔助接線裝置在金華供電公司220 kV豐安變、220 kV塘雅變、220 kV華金變等變電所展開了實際應用，取得了顯著效果，只需要1次接線即可完成變壓器相應的特性試驗項目，平均試驗用時由原來的6 h縮短到了3.5 h，試驗人員的勞動強度明顯降低。

4 結束語

常規(guī)周期性檢修工作中，變壓器的特性試驗需頻繁更換試驗接線，費時費力，本文總結歸納了特性試驗的接線特點，設計了1套集成式的輔助接線裝置，只需1次接線即可完成特性試驗項目，大大降低了試驗人員的勞動強度，提高了工作效率，也有效縮短了檢修停電時間，提高了系統(tǒng)供電可靠性，創(chuàng)造了明顯的經(jīng)濟價值和社會價值。

［1］何明峰.淺談110 kV變壓器的維護與檢修［J］.科技與創(chuàng)新，2015（02）：132，135.

［2］朱昀昇.高壓試驗中變壓器試驗問題及故障處理方法研究［J］.科技與創(chuàng)新，2017（23）：124-125.

［3］陳化剛.電力設備預防性試驗方法及診斷技術［M］.北京：中國水利水電出版社，2009.

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［5］張志翀，安冰，李冬，等.縮短變壓器直流電阻測量時間方法［J］.電氣制造，2014（05）：76-78.

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2095－6835（2018）20－0154－02

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.20.154

黃曉峰（1990—），男，浙江金華人，碩士，工程師，從事高壓電氣設備的試驗及診斷工作。

〔編輯：張思楠〕