一種自動調檔換相型變壓器直流電阻測試儀研制與應用

吳灝+馮超+趙峻峰

摘要：近年來，電網建設節奏加快，變電設備逐步增多，變壓器試驗現場點多面廣，在試驗人員不足的情況下，如何保證現場試驗安全，減少單次試驗人數，成為現階段急需解決的問題。本文介紹了一種新型的自動調檔換相型變壓器直流電阻測試儀研制與應用過程。

關鍵詞：自動調檔換相；直流電阻測試

1、傳統測試儀器存在問題

單相測量需要在試驗過程中反復倒換接線，以進行變壓器各相間的數據測量及分析比對。而倒換接線的過程中又存在一定風險因素，如：誤接線、接線端子間短路等，輕者造成儀器損壞，重者可能造成人員觸電。在試驗過程中，經常需要進行數據繞組相、線間和溫度換算，由于公式復雜，計算工作量大，因此常出現人工手易出錯率高的問題。

現階段大型主變壓器直流電阻試驗存在的問題主要表現為以下幾個方面。

（一）有效試驗時間短，試驗效率較低

（二）有載開關機構箱經常無法電動操作

（三）同繼電保護專業交叉作業時，相互等待造成窩工

（四）試驗過程中需倒換接線，存在一定的風險因素

（五）傳統試驗儀器自動化水平不高

2、創新研制自動調檔換相

本成果由有載開關遠程操控裝置、相別程控切換裝置和直阻測量儀三部分組成，再經過集中整合，通過儀器面板的鍵盤及顯示裝置實現人機交互。

2.1.有載開關遠程操控裝置

有載開關遠程操控裝置由操作裝置與監控裝置兩部分組成：

操作裝置通過固定座固定在有載開關機構箱上，調節固定座的位置及拉桿的長度可調整傳動軸的位置，以適應不同型號的機構箱尺寸。工作中控制電機轉動，帶動傳動軸驅動機構箱達到進行分接變換的目的。

進行檔位調節時通過裝設在機構箱上的攝像頭，將分接指示牌的圖像傳送至儀器處，對有載開關狀態進行實時監控。

遠程操控裝置通過傳動軸同有載開關機構箱手搖操作孔對接，采用機械裝置驅動，不改動機構箱結構，不改接二次回路，不改變測量原理，不影響測試數據的準確性。

遠程操控裝置通過自身的動力裝置對有載開關機構箱進行驅動，不受有載開關機構箱現場電源條件及控制回路的限制，解決了有載開關無法電動操作影響試驗工作的問題。

2.2.相別程控切換裝置

試驗中，通過試驗線將變壓器各相別同時引至儀器接線端子處，試驗中通過相別程控切換裝置控制不同接觸器的吸合，實現繞組線間或相間的切換。該技術已取得發明專利。以下為切換電路原理圖：

2.3.直阻測量儀

仍沿用傳統直阻測量儀的原理及方案，避免因使改變測量方法導致的測量數據失準，無法與歷史數據對比。

2.4.人機交互界面

該直阻儀的人機交互界面設計在儀器的前面板，根據儀器本身及上述三大功能單元需要，配置以下功能：

①接線端子：試驗前按相別一次完成各相接線，檢查無誤后進行試驗；試驗過程中通過相別程控切換裝置對各相間進行切換，不再需要倒換試驗接線端子。

②檔位顯示器：顯示由有載開關檔位顯示設置的攝像頭傳回的圖像。

③檔位控制區：對有載開關的檔位升降進行控制。

④液晶顯示器：為大屏幕的點陣圖形液晶顯示器，顯示測試連接相別和測試數據。

⑤鍵盤：對相別程控切換裝置及測量儀器進行選擇與控制。

2.5.實現設備控制與測量儀器的一體化

將上述有載開關遠程操控裝置及相別程控切換裝置同變壓器直阻測試儀進行集中整合，形成國內首創的集有載開關監視控制、自動換相、直阻測量三大功能于一體設計的直流電阻測試儀。試驗時，僅需布置好直阻測試儀，即可同時實現對變壓器有載開關遠程操控及相別切換功能。使現場工作更加便捷，操作過程更加明晰。

2.6.新增試驗數據無線傳輸智能分析功能

利用藍牙裝置將直流電阻數據無線傳輸到筆記本電腦中，通過自主研發的數據分析系統，對試驗數據自動的計算和換算。

3、應用效果對比分析

該直阻儀適用于變壓器的各項交接、例行、診斷、有載開關檢修等現場，廣泛應用于變壓器直流電阻測試試驗項目，并取得了良好的效果。

3.1提高有效試驗時間比重，提高試驗效率

采用本成果后，過去兩人完成的測試工作，現在僅需一人即可完成試驗儀器及有載開關分接檔位的變換操作，而且省去了人員間的呼應環節及倒換接線的時間，并且避免了由于工作人員間呼應不暢導致的返工現象，使有效試驗時間在總工作時間中所占的比重增加，提高了試驗效率。以下為應用前后的有效時間比重對比，可以清晰地看到試驗效率的提升

3.2試驗過程中無需倒換接線，杜絕了觸電風險

變壓器各相別的接線在試驗前一次完成，試驗過程中，相別的切換通過相別程控切換裝置進行。不僅提高了各相間的轉換速度，也徹底杜絕了人工倒換試驗接線的過程中存在的風險因素，使人員誤觸電的概率降為零，也減少了誤操作導致儀器過載損壞的可能，減少了儀器的維修費用。

3.3有載開關機構箱電動操作不受外界因素限制

由于一些特殊原因，有時有載開關機構箱無法電動操作，如基建現場有載開關機構箱未接電源或全站停電時，這時就需靠人工手搖操作，費時費力，應用本成果這種情況徹底解決。

該直阻儀采用自身的電源及動力系統驅動有載機構箱，即使在有載機構箱未接電源線的情況下，也可方便地進行電動操作。

目前大部分有載機構箱手搖一個分接需搖動手柄30～33圈，約耗時30秒，而電動操作僅需5秒。一次直阻測試僅花在有載開關操作上的時間，電動操作即可比手動操作節省約30分鐘。

按照2013年試驗工作開展情況進行統計調查：2013年共進行變壓器試驗工作102臺，其中約40%的現場由于各種原因無法進行電動操作。應用本成果后，僅有載開關操作即可節省約75%的時間，大大降低了勞動強度。

3.4主變試驗與繼電保護工作同時進行，不必相互等待

該直阻儀同有載開關機構箱之間通過機械傳動裝置連接，不對電氣回路進行改造，因此不影響保護校驗及二次回路上的工作。將原先同保護專業的串行作業模式改為并行，避免了相互間等時窩工的現象。

3.5減少了現場工作人員數量

應用本成果，工作人員可直接通過該直阻儀實現對有載開關的遠程操控、相別轉換。不再需要其他工作人員配合進行有載開關操作及試驗接線倒相等工作，進行直阻測量所需工作人員由原先的最少2人1小時降低至最少1人0.5小時，而其他特性試驗項目如變比、短路阻抗等整體節約時間達到1.5小時，效率得到了提升。

3.6減輕了班組工作量

應用本成果后，不僅直阻測量工作量大幅減少，效率大幅提高。變壓器的變比、短路阻抗、有載開關切換波形等涉及有載開關的特性試驗也可使用有載開關操控裝置進行有載開關操作以提高工作效率。

以有載開關檢修一項工作為例，按照國家電網公司《十八項電網重大反事故措施》條文9.4.1之規定：“有載開關檢修后，應測量全程的直流電阻和變比，合格后方可投運”。 據我班組管轄的有載開關設備總量測算，平均每年需進行60臺有載開關的檢修工作，應用該直阻儀后，僅此一項工作每年平均每人減少工作量240小時，減少用工40人。初步緩解了班組人員不足同現場工作量激增的矛盾。

4、結束語

該直阻儀的應用，減少了試驗現場工作人員、提高了工作效率，同時避免了現場機構箱無法電動操作、同保護專業交叉作業等問題，取得了良好的應用效果。

該項成果為國內首創的集設備操控、相別切換、直阻測量等功能于一體的新型測試儀器。同時，變比、短路阻抗、有載開關切換波形等試驗項目的儀器也可采用其遠程操控裝置進行集成，實現對有載開關的遠程監視控制，使其試驗更加簡便快捷。該成果具有良好的安全及經濟效益，應用前景廣闊，極具推廣價值。endprint