配電變壓器溫升試驗方法的實現

楊孝志，葉飛，吳少雷，馮玉，趙愛華，汪茂彥國網安徽省電力公司電力科學研究院；國網安徽省電力公司；國網合肥供電公司

配電變壓器溫升試驗方法的實現

楊孝志1，葉飛2，吳少雷1，馮玉1，趙愛華1，汪茂彥3
1國網安徽省電力公司電力科學研究院；2國網安徽省電力公司；3國網合肥供電公司

文章以典型配電變壓器為例，詳細展示了變壓器溫升試驗三個階段記錄的各種數據，利用常規軟件非常方便獲得斷電時刻繞組電阻，并提供總損耗條件下和額定電流下溫升數據計算的具體公式，最后對溫升試驗的關鍵點進行了說明。

溫升試驗；配電變壓器

變壓器在運行過程中產生的損耗會使其絕緣介質溫度升高，如溫升超過標準及設計允許的范圍,將影響變壓器的安全運行和使用壽命。自2012年開展配電變壓器質量抽檢檢測工作以來，共發現56臺存在檢測指標不合格，其中35臺繞組或頂層油溫升超標，同時變壓器溫升指標是衡量其帶載能力的一項非常重要試驗項目，因此對變壓器進行溫升試驗是非常有必要的。

1　變壓器溫升試驗簡介

變壓器溫升試驗為了驗證變壓器設計的結構及冷卻系統是否合理。配電變壓器溫升試驗主要是檢測頂層油溫升和高、低壓繞組的溫升大小是否符合規范或技術協議書的要求。

國標GB 1094.2—2013規定測量油浸式變壓器的穩態溫升的標準方法是短路接線的等效試驗法。施加總損耗和額定電流2個階段，分別測量2個階段終了的頂層油溫、底層油溫（散熱器出口溫度）和環境溫度；再測量斷電時刻開始固定時間間隔的一系列離散的高、低壓繞組熱電阻值。最后基于上述測量數據，計算出變壓器額定頻率、額定電壓和額定電流條件下頂層油溫升和高、低壓繞組平均溫升值[1][2]。

2　變壓器溫升試驗過程及數據記錄

文章以常見的S11-M-315/10型配電變壓器為例詳盡展現變壓器溫升試驗算法的實現過程。

2.1變壓器基本參數及溫升試驗前需要實測參數

開展溫升試驗前首先確定變壓器的電壓電流基本參數，測量冷態電阻值以及空載損耗和75℃負載損耗值。

1）變壓器基本參數

該臺變壓器高低壓側試驗檔位額定電壓和電流以及冷態電阻值如表1所示。

表1　額定電壓電流以及電阻值

2）變壓器實測損耗值

該臺變壓器空載和75℃負載損耗以及總損耗值如表2所示。

2.2加熱過程記錄

1）施加總損耗過程

溫升加熱過程需要施加總損耗（空載損耗與75℃負載損耗之和）所對應的功率值，加熱過程一般比較長，待每小時油面溫度溫升小于1k時，則認為油溫度穩定，此時需要連續記錄3個小時施加功率值、油面溫度和室內溫度。施加損耗功率和油面溫度見表3所示，表格記錄數據功率測量為2瓦特表法，散熱片上部和底部溫度值見表4和表5，油面和環境溫度見表6。

表3　總損耗條件下施加功率及油面溫度

表4　總損耗條件下散熱片上部四點溫度

表5　總損耗條件下散熱片底部四點溫度

表6　總損耗條件下油面和環境三點溫度

2）施加額定電流過程

表7　額定電流條件下施加電流及油面溫度

總損耗過程結束后，降低電流至額定電流階段，施加1個小時，記錄電流值和油面溫度見表7所示，其它需要記錄的表格信息與總損耗過程類似，見表8、9、10所示。

表8　額定電流條件下散熱片上部四點溫度

表9　額定電流條件下散熱片底部四點溫度

表10　額定電流條件下油面和環境三點溫度

1.5分測量第一個數據，Ri-R20為當前電阻值與第20分鐘時電阻的差值，用于后面擬合方程計算斷電時刻電阻值。

3　變壓器溫升數據處理的實現

3.1斷電時刻繞組電阻計算

基于表11中熱態高、低壓繞組電阻值與其20分鐘電阻的差值和時間軸，通過EXCEL2007實現指數趨勢線擬合，擬合圖及方程如圖1所示，從圖中可以看出高壓側繞組斷電時刻與20分鐘電阻差值ΔR1為0.3126Ω，低壓繞組斷電時刻與20分鐘電阻差值ΔR2 為0.2884mΩ。

圖1　高、低壓繞組斷電時刻電阻值擬合圖形

式中R1_0和R2_0分別表示高、低壓繞組斷電（0時刻）電阻值。

3.2總損耗條件下溫升數據計算

油溫度矯正系數：

K1=需要施加的總損耗/實際施加的總損耗

油頂層溫升：

油平均溫度：

油平均溫升：

式中ΔTc為總損耗條件下散熱片上端與底部平均溫度的差值。

3.3額定電流下溫升數據計算

繞組溫度矯正系數：

K2=（需要施加的電流/實際施加的電流）2

油平均溫度：

高壓繞組平均溫度：

低壓繞組平均溫度：

高壓繞組對油平均溫升：

低壓壓繞組對油平均溫升：

式中ΔTc'為額定電流條件下散熱片上端與底部平均溫度的差值，R1、R2為常態下高、低壓電阻值。

3.4最終溫升結果計算

高壓繞組平均溫升：

低壓繞組平均溫升：

油平均溫升：

4　變壓器溫升試驗關鍵點說明

繞組冷態電阻的測量。通過以上公式顯然可以看出繞組冷態電阻對最終變壓器繞組溫升大小有著決定性的影響，故在繞組測量過程中需要注意準確記錄測量繞組電阻時頂層油溫，并且繞組冷態電阻的測量和熱態電阻測量需用同一臺直流電阻測試儀測量，以較小測量誤差和不確定性。同時如果溫升結果有異常時，建議重新測量繞組冷態電阻值，再次核實上次測量結果。

[1]李建明，朱康.高壓電氣設備試驗方法[M].四川：中國電力出版社，2008：163-165

[2]王正官.變壓器試驗技術（35）[J].變壓器，2001,38（10）：41-43

楊孝志（1976-），男，碩士，工程師，從事電力設備質量檢測、試驗工作。