電力變壓器電氣試驗培訓方法概述

劉源晶，徐炎斌，黃帥軍

（廣東電網有限責任公司有限公司江門供電局，廣東 江門 529000）

1 變壓器電力培訓現狀

電力變壓器是維系電力系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定供電的重要設備，為了保證其安全穩(wěn)定運行，必須對變壓器進行定期的試驗，檢測各部件性能是否達到規(guī)程要求，是否具備繼續(xù)投入運行的能力。電力變壓器試驗所涉及的試驗設備價格昂貴，試驗的過程具有一定的危險性，對試驗人員的專業(yè)素質提出了較高的要求。為了提高現場試驗人員的專業(yè)素質，培養(yǎng)更多符合電力系統(tǒng)發(fā)展的專業(yè)素質人才，電力部門普遍加大了培訓工作力度，投入巨資建立了培訓基地。然而，目前電力企業(yè)關于變壓器的電力培訓還存在很多問題。圖1 為電力變壓器。

圖1 電力變壓器

現行的電氣設備高壓試驗培訓主要是集中在室內進行理論培訓和現場作業(yè)或培訓基地進行技能培訓等形式。傳統(tǒng)的模式授課，“培訓師講，學員聽”，容易產生枯燥、效果不好的弊病；在作業(yè)現場培訓，其優(yōu)點是提供了現場試驗背景，但出于對運用中的設備安全的考慮，加之受限于試驗周期長、工作時間短，使得培訓人員不能靈活選擇時間、項目進行培訓，實操練習的機會非常有限，效果不佳，很難實現真正意義的培訓；通過建設專用培訓基地，利用殘舊設備開展集中培訓，往往只能對變壓器常規(guī)定檢實操技能進行培訓，對故障的分析、判斷只停留在假設或口述理論分析，無法模擬變壓器出現故障時進行試驗的培訓。另一方面，設備及培訓場地占用空間大，耗資巨大，培訓場地通常遠離辦公區(qū)，組織一次培訓需要搬運各種沉重的試驗儀器，缺乏靈活性，一定程度上打消了對學員參加培訓的積極性。

2 變壓器電力培訓新方法概述

針對上述問題，一些培訓單位開始嘗試新的培訓方法，以期提高培訓的質量和效果。文獻[1-2]利用虛擬仿真技術，構建了變壓器的結構和基本原理仿真培訓系統(tǒng)，對變壓器的結構和各個部件進行了高精度建模和仿真，學員足不出戶就可以詳細了解和學習變壓器的結構和基本原理；文獻[3]基于絕緣電阻測量原理和判據計算方法，設計了一套電力變壓器高壓試驗虛擬仿真實驗教學系統(tǒng)，包括系統(tǒng)架構、實驗考評點、高壓試驗操作流程等。系統(tǒng)依托開放式虛擬仿真實驗教學管理平臺運行，將傳統(tǒng)實驗教學延伸至互聯網終端。實驗內容涵蓋變電站場景漫游、主設備認知、故障判別、試驗操作、數據采集記錄等環(huán)節(jié)，作業(yè)流程緊密聯系工程實際。該種方法能減少電氣專業(yè)實驗室建設成本，提升課堂和實驗教學效率，比較適用于學校教學，但對電力企業(yè)而言，上述文獻[1-3]提供的虛擬仿真系統(tǒng)卻無法解決在實操培訓方面“知易行難”的問題。

文獻[4]公開了一種變壓器模擬培訓設備，該變壓器模型由繞組組件模型和油箱模型組成，繞組組件模型設置在油箱模型的內部，油箱模型選用透明材質。培訓人員可通過透明的油箱模型直觀看到油箱模型內部的，例如繞組組件模型等模型的結構形式和連接關系，該種方法雖然從文獻[1-3]中過渡到了實物仿真，通過模擬培訓與內部構造的講解能夠有助于快速提升學員的感性認知能力，但缺乏試驗實操技能的培訓功能。文獻[5]公開了一種培訓用變壓器繞組直流電阻模擬裝置，該裝置由高壓側模擬繞組和低壓側模擬繞組組成。其中，模擬繞組是通過一系列的電阻、電感和切換開關等電子元件構成，通過切換開關切換為正常直流電阻狀態(tài)或故障直流電阻狀態(tài)實現模擬變壓器設備正常情況直流電阻或故障情況下直流電阻的情況。該種裝置簡單便攜，有利于培訓靈活開展，但是只能模擬單一技能培訓。

文獻[6]公開了一種變壓器培訓模型，模型主要由變壓器、導線、轉換開關、高低壓側引出線組成，高低壓側引出線通過3 只轉換開關位置的不同組合，改變高低壓繞組同名端、相別組合、首末端的連接順序等，可以把模型轉換成Yn/d 接線的全部6 種不同組別，一改文獻[5]中固定連接組別的缺點，從而讓員工學習到不同的連接組別情況下的電壓、變比的變化情況、高低壓側的相量圖，以及根據所測的向量圖判斷連接組別，同時還可以學習到繞組連同套管的直流電阻、電壓比、組別、感應耐壓等的實際測試；還可模擬繞組連同套管的絕緣電阻、繞組連同套管的介質損耗角正切值tanδ、測量與鐵芯絕緣的各緊固件及鐵芯絕緣電阻、繞組變形試驗接線等等。通過對培訓模型的模擬接線、操作和測量，掌握運行中主壓器的工作原理及其試驗方法，但該方法卻未提及變壓器故障模擬的相關培訓實現，同時，實物尺寸較大，或將受到場地、環(huán)境等因素限制。

文獻[7]研制了一套“培訓專用便攜式變壓器裝置”，該裝置也是通過電阻、自鎖開關等電子元器件對變壓器繞組的模擬，通過自鎖開關的切換，模擬檢測線路能實現變壓器內部發(fā)生的4大項日常故障情況，分別是：模擬變壓器高壓側的相間短路狀態(tài)、模擬變壓器高壓側和低壓側的短路狀態(tài)、模擬變壓器的接地短路故障狀態(tài)、模擬變壓器低壓側的斷線故障狀態(tài)，可以完成絕緣電阻檢測、直流電阻檢測、故障檢測等培訓項目。該裝置簡單便攜，使得培訓可以靈活開展，還可以通過模擬各種故障，提高學員對故障的分析、判斷能力，但由于采用全電子元器件構建仿真模型，限制了試驗電壓，僅適用于配網變壓器的相關培訓，不適用于主網電氣試驗培訓。此外，其故障模擬所針對的培訓項目局限在繞組的絕緣和直阻測試，對于繞組連同套管的絕緣電阻、繞組連同套管的介質損耗角正切值tanδ、測量與鐵芯絕緣的各緊固件及鐵芯絕緣電阻、繞組變形試驗等培訓項目卻未涉及。

文獻[8]克服了文獻[7]中允許試驗電壓低的缺點，利用10kV配電變壓器改裝，通過外置PLC 可編程邏輯控制器及DC-SSR直流固態(tài)繼電器陣列實現正常狀態(tài)與多種故障狀態(tài)的自動切換設置，優(yōu)化模擬故障培訓變壓器的操作方便性，但同樣存在故障模擬所針對的培訓項目局限在繞組的絕緣和直阻測試，同時，10kV 配電變大而重，不符合靈活組織培訓的初衷要求。

綜上，利用電力變壓器培訓模型組織培訓已經成為當前電力企業(yè)變壓器電力培訓的主流，相較于傳統(tǒng)變壓器電力教學培訓，變壓器模型顯現出極大的優(yōu)勢和強大的生機，是滿足常態(tài)化技能培訓需求、提高培訓質量的方向。

3 便攜式變壓器培訓模型的設計考量

根據我國電力變壓器電力培訓新方法的概述，我們不難發(fā)現現有的變壓器模型存在的各種問題，為了找到行之高效的培訓方法，應該對變壓器電力培訓模型作出如下考量。

3.1 便攜與絕緣等級的綜合考量

體積和總重量應符合便攜的要求，同時，應該與模型的絕緣等級折中考慮，優(yōu)先滿足絕緣要求，根據實驗儀器所能達到的最低電壓的要求而定。

3.2 可培訓試驗項目的考量

變壓器模型應該可以進行各種預防性試驗、交接試驗、出廠試驗的項目培訓。根據電力設備檢修試驗規(guī)程[9]中電力變壓器高壓試驗項目的規(guī)定，這些電氣試驗主要包括：繞組直流電阻測試、繞組連同套管的絕緣電阻測試、繞組連同套管的介損tanδ 測試、繞組連同套管的交流耐壓試驗、鐵芯及夾件絕緣電阻測試、繞組變形測試、繞組所有分接的電壓比、校核三相變壓器的組別測試、主絕緣及電容型套管末屏對地絕緣電阻、主絕緣及電容型套管對地末屏tanδ 與電容量。

3.3 模擬故障狀態(tài)下的各類試驗培訓的考量

應涵蓋電力變壓器的主要故障模擬，包括斷線、接地短路、相間短路、匝間短路、接觸不良、繞組變形等故障。

3.4 滿足技能鑒定的考量

常態(tài)或故障態(tài)的設置應該簡單可靠，在各種狀態(tài)下測試的結果應該符合原理。

4 結語

通過對目前電力變壓器的電力培訓的現狀綜述，看到應用電力變壓器培訓模型取得的成果，明確其的應用是變壓器電力培訓的主流方向。通過變壓器模型的培訓，增進學員對電力變壓器及試驗技術相關知識的理解和消化，練就規(guī)范化高壓試驗操作技能，增加試驗實踐經驗，達到提升學習效果和強化專業(yè)能力的目標。其次，變壓器培訓模型的應用，滿足電力變壓器高壓試驗或檢修專業(yè)的常態(tài)化技能培訓和技能鑒定的需求。相信通過電力變壓器培訓模型的優(yōu)化研制，可以很好地解決了電力企業(yè)在相關方面日益增長的技能人才需求與培訓不足的矛盾。