電氣試驗(yàn)中電力變壓器繞組錯(cuò)誤接線探討

劉弋莘 蒲星

摘要：電力變壓器是供電線路的核心部件，隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展，電力變壓器也成為電氣試驗(yàn)的重要研究對(duì)象。而繞組是電力變壓器的核心部位，倘若在電氣試驗(yàn)中出現(xiàn)錯(cuò)誤接線的情況，不僅會(huì)影響電氣試驗(yàn)的結(jié)果，甚至?xí)虼艘饑?yán)重的安全事故。鑒于此，本文主要對(duì)電氣試驗(yàn)中電力變壓器繞組錯(cuò)誤接線的問題進(jìn)行分析，具體對(duì)這一問題產(chǎn)生的原因及檢測(cè)方法進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：電氣試驗(yàn);電力變壓器;繞組;接線錯(cuò)誤;原因;檢測(cè)方法

引言

在電力系統(tǒng)運(yùn)行管理中，電氣試驗(yàn)發(fā)揮著重要的作用，其主要是通過對(duì)電力系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備和線路進(jìn)行檢測(cè)的方式，從而掌握各個(gè)設(shè)備和線路運(yùn)行的狀況，一旦發(fā)現(xiàn)有異常，可及時(shí)采取有效措施處理，以確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。而電力變壓器作為供電線路的核心部件，更是電氣試驗(yàn)的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。由于電力變壓器在運(yùn)行過程中，不可避免會(huì)遇到短路沖擊，即便內(nèi)部自帶的斷路器能通過啟動(dòng)應(yīng)急機(jī)制迅速將短路故障切除，但在外部諸多因素的作用下，有時(shí)自動(dòng)裝置并不會(huì)有所動(dòng)作，此時(shí)就會(huì)使得系統(tǒng)無法正常運(yùn)行，甚至導(dǎo)致設(shè)備異常和短路，繞組燒毀。對(duì)于電力變壓器而言，繞組是核心部位，如果繞組出現(xiàn)故障，不僅會(huì)影響電氣試驗(yàn)的結(jié)果，還會(huì)引發(fā)安全事故，嚴(yán)重威脅試驗(yàn)人員的人身安全。因此，現(xiàn)階段對(duì)于電力行業(yè)相關(guān)人員而言，需要重點(diǎn)加強(qiáng)電力變壓器繞組接線問題，要深入對(duì)避免繞組錯(cuò)誤接線問題進(jìn)行研究。

1電氣試驗(yàn)的概述

電氣試驗(yàn)主要分為兩類：一類是破壞性試驗(yàn)，主要是為了更加直觀對(duì)被試驗(yàn)設(shè)備的極限性能進(jìn)行測(cè)定，從而獲得極限參數(shù)。但由于破壞性試驗(yàn)會(huì)損壞電氣設(shè)備的性能和質(zhì)量，加之試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)較大，因此對(duì)試驗(yàn)人員的專業(yè)素養(yǎng)要求較高，也需要試驗(yàn)人員做好安全防護(hù)工作。在破壞性試驗(yàn)中，比較常用的是直流耐壓試驗(yàn)和交流耐壓試驗(yàn)這兩種。而在對(duì)電力變壓器進(jìn)行破壞性試驗(yàn)時(shí)，就需要確保電力變壓器具有較高的性能，如果出現(xiàn)繞組接線錯(cuò)誤，就會(huì)引起設(shè)備故障;另一類是非破壞性試驗(yàn)，這一類試驗(yàn)主要是在低電壓下進(jìn)行，危險(xiǎn)性較低，且不會(huì)對(duì)電氣設(shè)備的性能造成太大的影響。在非破壞性試驗(yàn)中，比較常用的是動(dòng)作特性試驗(yàn)和泄漏電流試驗(yàn)這兩種。而在對(duì)電力變壓器進(jìn)行非破壞性試驗(yàn)時(shí)，如果出現(xiàn)繞組接線錯(cuò)誤，就會(huì)降低試驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)度。

為更好地明確電力變壓器繞組錯(cuò)誤接線帶來的影響，以頻率響應(yīng)法為例，這一檢測(cè)方法是電氣試驗(yàn)中較為常見的檢測(cè)方法，試驗(yàn)接線圖如下圖1所示。按照?qǐng)D1的接線情況進(jìn)行電氣試驗(yàn)中，對(duì)電力變壓器繞組的一端施加掃頻信號(hào)，以此輸出不同頻率的電壓。然后通過掃頻測(cè)量技術(shù)，對(duì)電力變壓器繞組頻率的響應(yīng)情況進(jìn)行測(cè)量，并所獲得的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行縱向或橫向的對(duì)比分析，以此對(duì)繞組結(jié)構(gòu)特性及實(shí)際性能進(jìn)行判斷。而由于圖1中為錯(cuò)誤的接線方式，所以在電氣試驗(yàn)中所測(cè)量的諧振頻率和電感值較大，從而使得試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果并不準(zhǔn)確，并不能用于后續(xù)工作中。

圖1 ?繞組錯(cuò)誤接線示意圖

2電力變壓器繞組錯(cuò)誤接線的原因及試驗(yàn)檢測(cè)方法

2.1 ?原因

導(dǎo)致電力變壓器繞組接線錯(cuò)誤的原因有許多，比較常見的原因是受到機(jī)械力和電動(dòng)力的影響，使得電力變壓器繞組尺寸與形狀出現(xiàn)了不可逆的變化，具體表現(xiàn)為軸向與徑向尺寸發(fā)生變化;電力變壓器發(fā)生位移;繞組扭曲、鼓包等。

2.2 ?檢測(cè)方法

如何判斷電氣變壓器出現(xiàn)繞組錯(cuò)誤接線，就需要通過電氣試驗(yàn)檢測(cè)分析。目前在驗(yàn)證電力變壓器是否出現(xiàn)錯(cuò)誤接線時(shí)，會(huì)運(yùn)用到電力變壓器吊罩檢查這一方法，這一方法的優(yōu)勢(shì)是檢測(cè)準(zhǔn)確率較高，但也有其局限性，主要表現(xiàn)為這一檢測(cè)方法操作較為繁瑣，且檢測(cè)成本較高，還會(huì)對(duì)電力變壓器本身造成損壞，因此并不能作為電力變壓器繞組錯(cuò)誤接線常用的檢測(cè)方法。對(duì)此，以下具體介紹幾種較為實(shí)用的檢測(cè)方法：

（1）單相電源法。在驗(yàn)證電力變壓器繞組是否存在錯(cuò)誤接線的問題，可采用單相電源法進(jìn)行檢測(cè)。這一檢測(cè)方法主要有兩種接線方式：一種是以短接的方式與本側(cè)繞組的端子連接，分別與A-B、B-C、C-A端子短接，形成封閉的電路系統(tǒng)。之后通過提供電源的方式對(duì)每個(gè)繞組的參數(shù)進(jìn)行分別測(cè)量，最后依據(jù)測(cè)量參數(shù)的變化情況，以此對(duì)電力變壓器繞組是否存在接線錯(cuò)誤進(jìn)行判斷。如果參數(shù)變化較為激烈，則證明電力變壓器存在繞組錯(cuò)誤接線的問題。需要注意的是，在運(yùn)用這種方式進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，應(yīng)確保非被繞組開路后再進(jìn)行端子的短接;另一種是以短接的方式與對(duì)側(cè)繞組的端子連接，分別與a-O、b-O、c-O端子短接，之后將單相電源施加在B-C、C-A、A-B端子處，并對(duì)各參數(shù)變化情況進(jìn)行分析，以此判斷繞組接線是否存在錯(cuò)誤，若參數(shù)變化較為劇烈，則證明該電力變壓器繞組接線錯(cuò)誤。

（2）三相四線法。三相四線法也可用于判斷電力變壓器繞組是否接線錯(cuò)誤，這一檢測(cè)方法與單相電源法最大區(qū)別，在于其是對(duì)所有的繞組端子進(jìn)行短接，并連接三相電源，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所有繞組復(fù)合參數(shù)的測(cè)量，進(jìn)而通過對(duì)比參數(shù)情況來判斷繞組接線是否錯(cuò)誤。也因此要比單相電源法的檢測(cè)效率要高。

（3）低壓電抗法。這一檢測(cè)方法主要是將測(cè)量所得的短路阻抗與電力變壓器的標(biāo)準(zhǔn)定額鍛煉阻抗進(jìn)行對(duì)比，從而對(duì)電力變壓器的繞組接線是否錯(cuò)誤進(jìn)行判斷。一般情況下，可分為兩種對(duì)比方式：一種是橫比，即將同個(gè)參數(shù)三個(gè)單相值進(jìn)行比對(duì)，正常情況下，若電壓值小于220kV，在對(duì)容量小于或等于100MVA的電力變壓器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，三個(gè)單相參數(shù)差在2.5%范圍內(nèi);若電壓值超過220kV，在對(duì)容量大于100MVA的電力變壓器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，三個(gè)單相參數(shù)差在2%范圍內(nèi)。如果參數(shù)變化較大，則說明該變壓器繞組存在接線錯(cuò)誤的問題。另一種是縱比，即在同一參數(shù)下對(duì)所測(cè)量的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，通過對(duì)比二者之間的差值來對(duì)電力變壓器繞組接線是否錯(cuò)誤進(jìn)行判斷。正常情況下，電壓值小于220kV，在對(duì)容量小于或等于100MVA的電力變壓器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，測(cè)量值與原始值的差比應(yīng)在2%范圍內(nèi)，若超出這一范圍，則證明該電力變壓器繞組接線錯(cuò)誤;在對(duì)電壓值超過220kV且容量大于100MVA的電力變壓器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，測(cè)量值與原始值的差比在1.6%范圍內(nèi)屬于正常狀態(tài)，若超出這一范圍，則說明該電力變壓器存在繞組接線錯(cuò)誤的問題。

上述這三種檢測(cè)方法的優(yōu)勢(shì)均是成本較低，操作簡(jiǎn)單，且檢測(cè)效率高。為對(duì)這三種檢測(cè)方法進(jìn)行驗(yàn)證，以某次電氣試驗(yàn)為例，試驗(yàn)的電力變壓器電壓是220kV，為確保試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，此次電氣試驗(yàn)進(jìn)行了三次試驗(yàn)，且三次試驗(yàn)所采用的方法分別是單相電源法、三相四線法和低壓電抗法，以此對(duì)電力變壓器的繞組是否接線錯(cuò)誤進(jìn)行檢測(cè)。試驗(yàn)結(jié)果為：①采用單相電源法后，發(fā)現(xiàn)所有測(cè)量值變化浮動(dòng)較大，超過5%的標(biāo)準(zhǔn)水平，且超出了正常水平，由此可得知電力變壓器繞組接線錯(cuò)誤;②采用三相四線法檢測(cè)測(cè)量時(shí)，測(cè)量值劇烈變動(dòng)，差值在4.5～15.2%間浮動(dòng)，平均值也高出標(biāo)準(zhǔn)范圍5.8%，可見該電力變壓器存在繞組接線錯(cuò)誤問題;③采用低壓電抗法檢測(cè)測(cè)量時(shí)，橫比差值在4.5～8.1%，縱比差值在5.4～7.5%范圍，均超出了標(biāo)準(zhǔn)范圍，由此可判定該電力變壓器繞組接線錯(cuò)誤。綜合這三種檢測(cè)方法的試驗(yàn)結(jié)果，在數(shù)據(jù)比對(duì)后，基本確定該電力變壓器存有繞組接線錯(cuò)誤的問題。

結(jié)語：

總之，電力變壓器繞組接線錯(cuò)誤會(huì)帶來嚴(yán)重的影響，不僅會(huì)降低試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，還會(huì)破壞電力變壓器。因此在電氣試驗(yàn)時(shí)，要結(jié)合實(shí)際情況，采用合適的試驗(yàn)檢測(cè)方法，建議采用多種檢測(cè)方法共同檢查，并規(guī)范操作，以明確變壓器是否存在繞組接線錯(cuò)誤問題，從而及時(shí)采取有效措施解決，進(jìn)而確保電氣試驗(yàn)安全穩(wěn)定進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]王鵬，古燁.電氣試驗(yàn)中電力變壓器繞組錯(cuò)誤接線探討[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2020（10）：68-69.

[2]段次祎，田甜，葉超凡.電力變壓器繞組錯(cuò)誤接線的診斷與分析[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2019（03）：33-34.