變壓器有載分接開關切換特性的交直流測試分析

李東風，關為民，楊 斌，解建剛

（國網江蘇省電力有限公司檢修分公司，江蘇 南京 211100）

0 引 言

電力變壓器是電網中的重要組成部分。變壓器的有載分接開關在變壓器中具有關鍵性的作用。它作為變壓器中唯一經常動作的部件，要求其具有穩定的可靠性和安全性，以保證變壓器穩定、安全、可靠地運行。因此，需要對變壓器的有載分接開關特性進行測試，以保證分接開關的工作狀態[1]。

1 變壓器有載分接開關切換特性的檢測原理

變壓器有載分接開關切換特性的測試，主要是保證變壓器在工作時不會出現任何問題。有載分接開關預防性試驗中，關鍵測試是對有載分接開關的觸頭變換程序進行測試。隨著變壓器分接開關變換次數的不斷增加，會引起電弧觸頭燒毀，進而引起測試波形在不同時間段發生變化。同時，由于現場測試條件不能完全相同，導致現場波形的切換與標準切換的波形不同。

檢測變壓器的分接開關特性時，需要有載分接開關變換分接位置，才能有效對其進行測試。測試需要滿足如下條件：在變換分接過程中不能出現開路，要保證電路中負載電流的連續性；在變換分接電路的過程中不能出現短路，必須保證在同一時刻有2個橋接的分接，以保證負載電流的連續性與有效性；在橋接的電路中，必須要串聯相應的電阻來限制電路中的循環電流，保證不會出現分接電路短路現象。

2 變壓器有載分接開關切換特性的直流測試

直流試驗方法一般主要適用于繞組中性點的變壓器測試中，且在中性點抽出的有載分接開關測試時，對于繞組中性點的其他位置處存在有載分接開關或者單相變壓器的有載分接開關不能進行測試。直流測試在測試時獲得的波形與制造商給出的波形存在很大差距，主要是由于直流測試的原理、技術水平存在差異，無法對測試結果進行正確評論。為了防止分接開關出現事故，設備運行的工作人員需要將存在負載的變壓器改為無載的變壓器進行測試。部分直流測試波形異常時，往往無法判斷分接開關動作特性是否正常。一般以制造商對產品的質量承諾而投入運行，但要根據實際情況確定分接開關的安全、正常運行。由于直流測試技術存在一定的缺陷，對變壓器在設計上形成的新技術不能進行有效檢測，如電抗式分接開關、真空斷路器式分接開關等都無法進行有效的測試。在進行直流測試的過程中，容易出現電路電流歸零的現象或者出現鋸齒波的現象，主要是因為變壓器中的“油膜電阻”或者“開關振顫”等的影響。

3 變壓器有載分接開關切換特性的交流測試

交流測試由于不過濾測試的波形，測試波形比較真實。測試過程中可以有效捕捉變壓器開關產生的瞬變點，使得波形的解析結果具有唯一性，對變壓器的開關特性測試具有真實性。交流測試對變壓器的測試要求采樣速度較高，采用的數據量較大，如果變壓器的開關動作存在微弱缺陷，能從測試波形上顯示出來。交流測試對變壓器的測試裝置要求比較嚴格，要求能夠對l0～500 kV的電壓等級進行測試。例如，在對結線為YNd、YNyO的變壓器進行有載電壓測試時，要求能夠在變壓器的調壓繞組側進行接線。在三相變壓器進行測試，一般不受變壓器繞組接線的影響與限制。交流測試的試驗方法在對變壓器的開關特性進行測試時，一般比較接近于變壓器的實際運行狀態，測試結果比較接近變壓器的真實值。

4 變壓器有載分接開關切換特性的交直流測試判斷

在傳統的變壓器開關特性測試中，主要采用直流測試方法。測試過程中獲取的波形數據與分接開關制造商提供的參數進行比對，存在一定的差距。但是，在分接開關制造商的實驗中，采用交流測試與直流測試存在很大差距，往往會影響變壓器的使用效果。為有效解決這種問題，電力研究院通過大量實驗制定了《DL/T 265-2012變壓器有載開關現場試驗導則》的行業標準，為變壓器有載分接開關切換特性的交直測試提出了判斷依據。直流測試的判定依據如下：第一，分析變壓器測試的觸頭切換程序是否滿足直流測試的要求；第二，測試時的切換時間能否滿足電力測試燃弧的需求；第三，直流測試的示波圖中是否出現了跌零，三相分接開關是否出現開關與閉合不同步的情況。交流測試的判斷依據如下：第一，除三相變壓器中性點調壓外，其他方式的變壓器可以采用交流測試法進行測量；第二，交流測試的程序變換波形、電流曲線連續性與圓滑性之間的橋接要求具有規律性的變化，且電流無斷流或者無跳躍情況；第三，在直流測試波形出現少量電流跳躍情況時，不能將其作為判斷為分接開關存在缺陷，需要結合交流測試的方法對其進行試驗、判斷[2]。

5 測試分析

在某220 kV變電站2號主變壓器中，變壓器的型號為SSZ-180000/220，變壓器的高壓繞組接線組別為YN型，變壓器的分接開關采用單分裂方式。為測試變壓器的有載開關特性，在具體的變壓器有載開關特性測試過程中，可以采用直流或者交流測試的方法。

5.1 直流測試法

結合變壓器有載接線的情況，分接方式采用7-6的測試方式（將變壓器的開關第7分接位置向第6分接位置轉換），具體的測試數據與測試波形圖如表1、圖1所示。

表1 直流法測試的數據結果

通過測試的波形圖可以看出，采用直流測試法，變壓器有載測試接入時間滿足測試要求，測試過程無明顯異常。同樣地，在變壓器有載分接開關由第7分接位置向第6分接位置轉換時，直流法測得的結果明顯異常。

5.2 交流測試法

結合變壓器有載接線的情況，采用交流測試的方法，分接方式采用7-6的測試方式（將變壓器的開關第7分接位置向第6分接位置轉換），具體的測試數據與測試的波形圖如表2、圖2所示。

圖1 變壓器有載分接開關由分接開關7位置向6位置轉換的直流測試波形圖

表2 交流法測試的數據結果

圖2 變壓器有載分接開關由分接開關7位置向6位置轉換的交流測試波形圖

通過測試的波形圖可以看出，采用交流測試法，變壓器有載測試接入時間滿足測試要求（為20.17 ms），測試過程無明顯異常。同樣地，在變壓器有載分接開關由第7分接位置向第6分接位置轉換時，三相不同步的時間為0.32 ms，交流法測得的結果明顯異常。

6 結 論

變壓器的有載分接開關特性一般工作在高電壓、大電流環境中，如果采用直接測試的方法進行測量，出現的示波難度較大，通常需要采用變壓器離線測試的方法進行測試，然后在直流低電壓、小電流的情況下進行測試。具體的測試過程中，需要結合直流、交流測試的優勢，將二者有機結合，以得到良好的效果[3]。