10kV一體化柱上變壓器臺(tái)綜合配電箱溫升試驗(yàn)方法探討

李娜

（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司莘縣供電公司，山東 聊城 252400）

在智能配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，10kV一體化柱上變壓器臺(tái)是應(yīng)用較為廣泛的重要設(shè)備之一，其采用電磁感應(yīng)定律，促進(jìn)電流及電壓的轉(zhuǎn)換，可實(shí)現(xiàn)基本等價(jià)的電能傳遞。為合理保障10kV一體化柱上變壓器臺(tái)應(yīng)用的可靠性及安全性，可通過各種試驗(yàn)措施以測(cè)試10kV一體化柱上變壓器臺(tái)是否具備穩(wěn)定運(yùn)行性能優(yōu)勢(shì)。

1 10kV一體化柱上變壓器臺(tái)結(jié)構(gòu)

10kV一體化柱上變壓器臺(tái)的結(jié)構(gòu)可以分為2種類型：縱向一體化、橫向一體化?？v向一體化采用變壓器橫擔(dān)，變壓器模塊及低壓配電模塊垂直固定，使其成為一體化結(jié)構(gòu)?？v向一體化柱上變壓器臺(tái)的建設(shè)方式與常規(guī)柱上變壓器臺(tái)的建設(shè)方式相近。橫向一體化采用底框?qū)ε潆娮儔浩骷暗蛪号潆娔K加以橫向固定，該結(jié)構(gòu)具備較強(qiáng)的緊湊性，是一種較為新穎的變壓器臺(tái)建設(shè)方式，其安裝及運(yùn)行方式不同于常規(guī)化變壓器臺(tái)的安裝及運(yùn)行方式，該結(jié)構(gòu)的組建性能之間會(huì)產(chǎn)生較大影響。本文主要采用橫向一體化柱上變壓器臺(tái)進(jìn)行分析。

10kV橫向一體化柱上變壓器臺(tái)可根據(jù)變壓器臺(tái)的容量，將其分為400kVA、200kVA、100kVA及50kVA變壓器臺(tái)。低壓配電模塊中，電流及電壓互感器的低壓總進(jìn)開關(guān)負(fù)荷側(cè)位于電源側(cè)，可以用低壓絕緣母線系統(tǒng)取代常規(guī)母排的連接方法，在帶電情況下對(duì)低壓斷路器進(jìn)行更換，并充分提高配電臺(tái)區(qū)的供電安全與穩(wěn)定性。采用10kV柱上變壓器臺(tái)，由于其結(jié)構(gòu)變化，低壓配電模塊與變壓器之間的距離被拉近，變壓器溫度異常升高，會(huì)影響低壓設(shè)備與保護(hù)控制設(shè)備，因此在實(shí)際的溫升試驗(yàn)過程中，需要對(duì)該影響的內(nèi)在原理加以研究。

2 10kV一體化柱上變壓器臺(tái)溫升試驗(yàn)方法

10kV一體化柱上變壓器臺(tái)包括變壓器模塊及低壓綜合配電箱，在做10kV一體化柱上變壓器臺(tái)設(shè)備整體的溫升試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考量其變壓器模塊及綜合配電箱模塊，并進(jìn)行分別研究。

（1）110kV一體化柱上變壓器臺(tái)溫升試驗(yàn)?，F(xiàn)階段，對(duì)于變壓器設(shè)備所采取的溫升試驗(yàn)方法主要以短路方法為主，具體采用低壓繞組短路為高壓繞組增加額定電流及總損耗值。變壓器溫升試驗(yàn)過程也可以根據(jù)額定電流及總損耗值的增加而分為兩個(gè)環(huán)節(jié)。

第一個(gè)環(huán)節(jié)，向高壓繞組施加總損耗：向變壓器施加與其相對(duì)應(yīng)的最大總損耗電流進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)頂層油面溫升情況及油面平均溫升加以測(cè)定，具體的試驗(yàn)電流可按照以下公式進(jìn)行估算：

該公式中，In為變壓器額定電流，PS為本次試驗(yàn)變壓器的真實(shí)空載與負(fù)載損耗的和，Pk75℃是指75℃條件下額定電流的短路損耗情況。

第二個(gè)環(huán)節(jié)，向高壓繞組施加額定電流。在完成對(duì)于頂層液體溫升情況的有效測(cè)定后，應(yīng)當(dāng)降低試驗(yàn)電流，當(dāng)其下降到額定電流的情況下可進(jìn)行繼續(xù)試驗(yàn)，經(jīng)過1h的持續(xù)試驗(yàn)后，完成額定電流的施加，并快速斷開電源，并進(jìn)行短路接線處理，對(duì)兩個(gè)繞組之間的電阻進(jìn)行測(cè)量。按照高壓繞組電阻值發(fā)生的變化，在電流下降到額定電流的情況下，液溫下降與外部冷卻介質(zhì)降溫，可更好地確定變壓器繞組平均溫度，試驗(yàn)過程中，可在電源斷開的一瞬間，通過溫度外推確保在斷電的瞬間確保前繞組內(nèi)部溫度升高。

（2）綜合配電箱溫升試驗(yàn)。本次試驗(yàn)以相關(guān)準(zhǔn)則與規(guī)范為標(biāo)準(zhǔn)，采用額定電路通過配電柜進(jìn)線熔斷器隔離開關(guān)，將額定電流與額定分散系數(shù)的乘積作為試驗(yàn)電流，將其通過每條饋線電路，向電容器模塊組施加額定工頻交流電壓，以切實(shí)保證在具體的試驗(yàn)過程中，電容器支路電流始終高于額定電流。溫度穩(wěn)定的情況下，對(duì)10kV一體化柱上變壓器綜合配電柜各部件的進(jìn)線溫升值、出線溫升值及設(shè)備外殼溫升值進(jìn)行有效測(cè)量。

（3）變壓器臺(tái)溫升試驗(yàn)。本次試驗(yàn)，可基于相關(guān)檢測(cè)規(guī)范為基礎(chǔ)，在對(duì)10kV一體化柱上變壓器臺(tái)進(jìn)行溫升試驗(yàn)時(shí)，以變壓器模塊及綜合配電箱模塊為試驗(yàn)對(duì)象，以滿負(fù)荷為試驗(yàn)條件，開展溫升試驗(yàn)測(cè)試。變壓器臺(tái)溫升試驗(yàn)過程中，可采用高壓側(cè)進(jìn)線樁頭以連接試驗(yàn)電源及變壓器模塊，試驗(yàn)電流流經(jīng)高壓側(cè)進(jìn)線樁頭、變壓器模塊及綜合配電箱出線端，其綜合配電箱饋線斷路器出線側(cè)短路。

按照技術(shù)應(yīng)用規(guī)范的具體要求，可通過試驗(yàn)電流的方式對(duì)變壓器模塊總損耗及額定低壓電流加以滿足。出于對(duì)變壓器空載損耗加以補(bǔ)償?shù)目剂?，在向變壓器進(jìn)行通電的過程中，還可在變壓器整體回路中增加小百分比電流。在溫度提升穩(wěn)定持續(xù)的過程中，對(duì)10kV一體化柱上變壓器臺(tái)的相關(guān)部件及連接點(diǎn)溫升情況進(jìn)行測(cè)量。

3 10kV一體化柱上變壓器臺(tái)溫升試驗(yàn)差異

本次試驗(yàn)中，具體的試驗(yàn)方法及試驗(yàn)電流的配置與調(diào)節(jié)不同，10kV一體化柱上變壓器臺(tái)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)也不同，溫升試驗(yàn)方法所采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)存在差異，對(duì)于溫升試驗(yàn)結(jié)果的預(yù)估與判定存在模糊性問題。本次試驗(yàn)所采用的試驗(yàn)方法可加以組合，試驗(yàn)電流的配置及試驗(yàn)電流大小的設(shè)置也會(huì)受到試驗(yàn)方法不同的影響，進(jìn)而影響溫升試驗(yàn)結(jié)果的異質(zhì)性。

3.1 溫升試驗(yàn)的差異點(diǎn)

由于溫升試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)存在差異，對(duì)其差異點(diǎn)進(jìn)行歸納與總結(jié)如下：

（1）試驗(yàn)電流存在差異。10kV一體化柱上變壓器臺(tái)所采用的試驗(yàn)電流，可將變壓器臺(tái)總損耗情況作為基礎(chǔ)加以確定，采用進(jìn)線總開關(guān)額定電流對(duì)綜合配電箱試驗(yàn)電流加以確定，這兩個(gè)電路之間存在差異性，會(huì)對(duì)溫升試驗(yàn)的具體結(jié)果產(chǎn)生不同影響。

（2）采用10kV一體化柱上變壓器臺(tái)溫升試驗(yàn)過程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)兩個(gè)饋線開關(guān)進(jìn)行短路處理，采用該試驗(yàn)方法無法對(duì)各饋線開關(guān)具體電流加以精確調(diào)整，可能導(dǎo)致饋線開關(guān)試驗(yàn)電流不夠均衡，因而會(huì)導(dǎo)致溫升試驗(yàn)產(chǎn)生較大差距。按照具體的試驗(yàn)規(guī)范及試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)綜合配電柜進(jìn)行溫升試驗(yàn)的過程中，應(yīng)當(dāng)將其與電流調(diào)節(jié)器加以連接，按照調(diào)節(jié)器對(duì)饋線電流大小進(jìn)行有效調(diào)整，以滿足不同饋線回路額定電流調(diào)整的需要。

（3）目前，10kV一體化柱上變壓器臺(tái)溫升試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)當(dāng)參考相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，通過電容器投入產(chǎn)生主回路電流差異，綜合配電箱溫升情況會(huì)受到影響。

（4）相關(guān)技術(shù)規(guī)范中，可參考《GB/T7251.1 2013 低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》。10kV一體化柱上變壓器臺(tái)溫升試驗(yàn)時(shí)，變壓器與綜合配電箱之間會(huì)產(chǎn)生相互影響，進(jìn)而影響其溫升試驗(yàn)結(jié)果，影響對(duì)于技術(shù)應(yīng)用環(huán)境的有效判定。

3.2 變壓器油箱壁的環(huán)境熱影響

10kV一體化柱上變壓器臺(tái)會(huì)與周邊環(huán)境產(chǎn)生復(fù)合換熱的熱量傳遞與交換，并同時(shí)出現(xiàn)對(duì)流換熱及輻射換熱。不考慮10kV一體化柱上變壓器臺(tái)油箱底部散熱的情況下，變壓器設(shè)備外殼總散熱量為對(duì)流換熱量及敷設(shè)換熱量的總和，可建立變壓器臺(tái)熱路模型，以計(jì)算變壓器油箱外壁對(duì)于環(huán)境產(chǎn)生的熱影響。

通過仿真模擬可以對(duì)變壓器油箱外壁熱量及其對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生的熱影響進(jìn)行分析。10kV一體化柱上變壓器臺(tái)在橫向一體化結(jié)構(gòu)因素影響下，變壓器及綜合配電箱之間需要緊靠安裝，變壓器油箱外壁溫度異常升高，會(huì)直接導(dǎo)致配電箱內(nèi)部部件的溫升。對(duì)于變壓器實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，對(duì)比其具體組件與整機(jī)，選取型號(hào)相同的樣機(jī)對(duì)10kV一體化柱上變壓器組件進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行有效記錄。考慮到10kV一體化柱上變壓器臺(tái)不同部件在溫升試驗(yàn)中的差異性，可在10kV一體化柱上變壓器臺(tái)綜合配電箱的一定距離，設(shè)

置熱源對(duì)變壓器臺(tái)發(fā)熱點(diǎn)的情況進(jìn)行模擬。在具體試驗(yàn)時(shí)，要充分考量電容器投入帶來的主回路電流差異及其對(duì)綜合配電箱溫升情況產(chǎn)生的影響，并將電容器回路投入其中。

4 結(jié)語

為發(fā)揮10kV一體化柱上變壓器臺(tái)的重要作用，在日常運(yùn)行維護(hù)中，可根據(jù)《10kV一體化柱上變壓和配電一二次成套設(shè)備典型設(shè)計(jì)與檢測(cè)規(guī)范》中所提及的溫升試驗(yàn)檢測(cè)方法，切實(shí)分析10kV一體化柱上變壓器臺(tái)溫升試驗(yàn)方法，探討溫升試驗(yàn)結(jié)果的影響因素，以便在實(shí)際的設(shè)備應(yīng)用及運(yùn)維過程中采取有效措施加以優(yōu)化。