對(duì)于配電變壓器溫升試驗(yàn)影響因素的幾點(diǎn)探討

劉曉麗，李曉冬，程 輝，齊 欣

（遼寧東科電力有限公司，沈陽(yáng) 110121）

引言

根據(jù)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局公布的關(guān)于電力變壓器產(chǎn)品質(zhì)量國(guó)家監(jiān)督抽查結(jié)果數(shù)據(jù)，2015至2017年3個(gè)批次共計(jì)137臺(tái)變壓器，其中不合格產(chǎn)品15臺(tái)，溫升項(xiàng)目不合格產(chǎn)品12臺(tái)，占比達(dá)到80%，使得溫升試驗(yàn)成為除突發(fā)短路外最受制造廠、用戶及檢測(cè)機(jī)構(gòu)等各方最為關(guān)注的試驗(yàn)項(xiàng)目[1]。溫升試驗(yàn)相較于突發(fā)短路試驗(yàn)所需場(chǎng)地、電源容量等方面都更容易實(shí)現(xiàn)，也符合變壓器運(yùn)行正常工況，因此該項(xiàng)試驗(yàn)均被各大電網(wǎng)公司作為物資質(zhì)量抽檢的主要考核項(xiàng)目。但因變壓器溫升試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，影響因素多，近年來(lái)檢測(cè)機(jī)構(gòu)與制造廠關(guān)于此項(xiàng)試驗(yàn)的爭(zhēng)端也屢見(jiàn)不鮮。

本研究基于一臺(tái)S13-400/10配電變壓器制定試驗(yàn)方案，在各種情況下對(duì)其開(kāi)展溫升試驗(yàn)，而后對(duì)試驗(yàn)結(jié)果綜合分析。

1 溫升試驗(yàn)方案

目前變壓器溫升試驗(yàn)的方法有多種，例如循環(huán)電流法、直接負(fù)載法、相互負(fù)載法、短路法及零序法等，本試驗(yàn)方案采用目前行業(yè)上用得最多的短路法。短路法試驗(yàn)共分為兩個(gè)階段：第一階段施加總損耗，當(dāng)變壓器頂層油溫升的變化率小于每小時(shí)1 K，維持3 h后可以認(rèn)為溫升已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)可以進(jìn)入第二階段；第二階段施加額定電流，并保持1 h，繼續(xù)觀察油和環(huán)境的溫度。施加額定電流1 h后，迅速切斷電源并打開(kāi)短路線，測(cè)量此時(shí)線電阻（熱電阻）[2]。

考慮到檢測(cè)機(jī)構(gòu)在試驗(yàn)過(guò)程中可能存在的操作過(guò)程，制定如下試驗(yàn)程序：

（1）采用兩臺(tái)不同的直流電阻測(cè)試儀A、B測(cè)量變壓器直流冷態(tài)電阻，得到兩個(gè)直流電阻值分別為RA、RB，而后對(duì)變壓器開(kāi)展第一次溫升試驗(yàn)。在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求，采用變壓器溫升自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控并及時(shí)調(diào)整輸入的損耗值及電流值，待溫升試驗(yàn)結(jié)束后，采用直流電阻測(cè)試儀A測(cè)量熱電阻，根據(jù)得到的熱電阻值與直流電阻儀A測(cè)得的冷電阻RA進(jìn)行計(jì)算得到第一組溫升值A(chǔ)A，以此值作為此臺(tái)變壓器的溫升標(biāo)準(zhǔn)值。

（2）根據(jù)第一次溫升試驗(yàn)測(cè)得的熱電阻與冷電阻RB進(jìn)行計(jì)算得到第二組溫升值A(chǔ)B。此次試驗(yàn)用以驗(yàn)證溫升試驗(yàn)前后采用不同設(shè)備對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。

（3）在第一次熱電阻測(cè)量結(jié)束后，立即將變壓器第二次投入溫升，此次試驗(yàn)不再施加總損耗，而是施加一個(gè)小時(shí)的額定電流，斷電后測(cè)量變壓器的熱電阻，利用此組熱電阻及冷電阻RA進(jìn)行計(jì)算，得到第三組溫升值A(chǔ)A1。此次試驗(yàn)用以驗(yàn)證行業(yè)上根據(jù)變壓器繞組時(shí)間常數(shù)較小，而在溫升試驗(yàn)熱電阻測(cè)量失敗時(shí)，將變壓器再次投入試驗(yàn)后采取只施加一個(gè)小時(shí)額定電流的做法。

（4）第二次熱電阻測(cè)量結(jié)束后，第三次將變壓器投入溫升試驗(yàn)，且在試驗(yàn)過(guò)程中采用自動(dòng)控制系統(tǒng)，保證試驗(yàn)的輸入損耗及電流。完成溫升試驗(yàn)后切斷電源，人為拖延電阻儀的復(fù)位時(shí)間1 min，而后根據(jù)這組熱電阻值及冷電阻RA進(jìn)行溫升計(jì)算，得到第四組溫升數(shù)據(jù)AA2。此次試驗(yàn)用以驗(yàn)證由于試驗(yàn)人員動(dòng)作緩慢，或者設(shè)備斷電緩慢、熱電阻儀復(fù)位延遲等因素造成試驗(yàn)結(jié)果偏差的情況。

（5）第三次熱電阻測(cè)量結(jié)束后，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，分兩次將變壓器投入溫升試驗(yàn)中，在兩次溫升試驗(yàn)的終了，人為控制得到第一個(gè)熱電阻的值的時(shí)間分別為3 min及4 min，根據(jù)這兩組熱電阻值及冷電阻RA進(jìn)行溫升計(jì)算，得到第五、第六組溫升數(shù)據(jù)AA3、AA4。此次試驗(yàn)用以驗(yàn)證試驗(yàn)人員拆線拖沓、試驗(yàn)設(shè)備測(cè)量過(guò)緩等因素對(duì)試驗(yàn)造成的影響。

（6）第四次、第五次熱電阻測(cè)量結(jié)束后，第六次將變壓器投入溫升試驗(yàn)中。將試驗(yàn)中的自動(dòng)控制系統(tǒng)去掉，由試驗(yàn)人員每隔1 h調(diào)整一次輸入功率及電流，待其達(dá)到穩(wěn)定條件后，測(cè)量測(cè)電阻值，根據(jù)此熱電阻與冷電阻RA進(jìn)行溫升計(jì)算，得到第七組溫升值A(chǔ)A5。此次試驗(yàn)用以驗(yàn)證人為控制試驗(yàn)過(guò)程，不能及時(shí)調(diào)整輸入損耗及電流值的情況。

2 溫升試驗(yàn)結(jié)果

本試驗(yàn)方案中的溫升計(jì)算方法采用國(guó)標(biāo)GB 1094.2—2013附錄B中的外推法，共進(jìn)行了6次試驗(yàn)，分別模擬變壓器溫升試驗(yàn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的情況，具體試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1，各次試驗(yàn)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值的偏差見(jiàn)表2。

表1 不同試驗(yàn)方案試驗(yàn)結(jié)果

表2 不同試驗(yàn)方案試驗(yàn)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值的偏差

3 結(jié)論

從試驗(yàn)結(jié)果中可以看出，每種試驗(yàn)方式都會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成不同程度的影響。對(duì)于頂層油溫升來(lái)說(shuō)每種試驗(yàn)方式對(duì)其影響不大，但是要注意在開(kāi)始記錄前約1 h內(nèi)攪動(dòng)幾次變壓器溫度計(jì)座內(nèi)的測(cè)溫裝置，以消除溫度計(jì)座內(nèi)的溫度梯度，否則變壓器頂層油溫升會(huì)有約2 K～4 K的誤差。

對(duì)于變壓器高、低壓繞組溫升來(lái)說(shuō)，驗(yàn)證了以下幾點(diǎn)：（1）變壓器溫升試驗(yàn)在測(cè)量熱電阻時(shí)一旦失敗，直接采取施加1 h額定電流的做法是不恰當(dāng)?shù)?，這會(huì)引起大約6%～7%的大誤差，應(yīng)該將變壓器重新投入總損耗階段，待其穩(wěn)定后再調(diào)整到額定電流狀態(tài)。（2）溫升試驗(yàn)前后采用不同儀器測(cè)量熱電阻，也會(huì)在一定程度上引起測(cè)量誤差，但只要各儀器均符合檢定標(biāo)準(zhǔn)，此方面的誤差不會(huì)很大，本次試驗(yàn)中用的兩臺(tái)儀器引起的誤差不超過(guò)2%。（3）從切斷電源到電阻儀復(fù)位的時(shí)間對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響是比較大的，此時(shí)間如果為1 min，就會(huì)引起約8%的誤差，所以變壓器溫升試驗(yàn)時(shí)的電源應(yīng)采取速斷模式，且在斷電的一瞬間同時(shí)按下電阻儀的復(fù)位按鈕才不至引起較大的誤差。（4）如果按下電阻儀復(fù)位按鈕后，試驗(yàn)人員拆線拖沓等原因造成3～4 min才得到第一個(gè)熱電阻值時(shí)，也會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成影響，但其影響并不是很大，大約1%～2%。（5）如試驗(yàn)人員并非全程值守也會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成一定的影響，其影響大約為2%。