變壓器特性試驗輔助裝置的研發與應用

黃曉峰，吳胥陽

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變壓器特性試驗輔助裝置的研發與應用

黃曉峰，吳胥陽

（國網浙江省電力有限公司金華供電公司，浙江 金華 321017）

變壓器作為電力系統中關鍵的電能傳輸設備，保證其健康穩定運行至關重要，各電力公司都對變壓器的檢修試驗工作提出了高標準的精益化要求。針對檢修現場常進行的特性試驗項目，總結歸納了其接線方式的相同點，研發了一套集成式的輔助裝置，實現了1次接線即可完成低電壓短路阻抗、有載分接開關切換特性以及繞組直流電阻測試的功能，減輕了試驗人員的勞動強度，提高了檢修效率。

變壓器；特性試驗；集成式；輔助裝置

變壓器作為電力系統中進行能量傳輸的重要設備，保證其長時間平穩健康地運行是每個電力公司檢修部門的工作重心[1]。變壓器內部結構復雜，任一部件的損壞都可能威脅系統的安全運行，而通過電氣試驗的開展能夠提前發現變壓器可能存在的問題與隱患，從而將事故扼殺在萌芽階段[2]。在常規檢修工作中，變壓器的試驗主要分為絕緣試驗和特性試驗2部分，其中，絕緣試驗主要有絕緣電阻、介質損耗及電容量等，特性試驗主要有變壓器的變壓比、繞組頻率響應、低電壓短路阻抗、有載分接開關切換特性以及繞組直流電阻等[3-4]。同時，隨著系統運行可靠性要求的不斷提高，變電所停電檢修的時間越來越短，而變壓器在變電所所有一次設備的試驗工作中最費時費力，因此，近幾年各公司在新技術研發方面投入了大量精力，以提高檢修試驗效率。部分技術人員紛紛對變壓器的檢測手段和方法進行了改進[5-6]，但是仍無法有效解決人員因為試驗接線更改而需要經常上下主變造成的工作疲勞問題，特別是室外高溫作業時，常發生人員中暑問題，不利于現場工作的安全把控。

本文將歸納總結變電所常規年檢中特性試驗接線的相同點，設計開發一套輔助式集成接線盒，實現1次接線即可完成所有特性試驗項目的功能，從而有效降低試驗人員的工作強度，提高試驗效率。

1 特性試驗接線特點

1.1 試驗項目及目的

目前開展的年檢工作中，特性試驗的項目有低電壓短路阻抗、有載分接開關切換特性以及繞組直流電阻測試3個試驗項目。低電壓短路阻抗主要用于考察變壓器內部繞組是否存在變形，規程要求測試電流不宜小于5 A；測量有載分接開關切換特性是為了檢查切換開關的過渡電阻、過渡波形以及過渡時間能否滿足設備運行需求；繞組直流電阻則能夠有效反映套管引線接觸可靠性、繞組各部分焊接質量、是否存在短路斷線以及選擇開關各檔的接觸可靠性等。

1.2 試驗接線及試驗順序

低電壓短路阻抗測試時，被測繞組接試驗線中性點懸空，其他繞組相應的短路或懸空：高對中短路阻抗，中壓側短接，低壓側懸空；高對低短路阻抗，低壓側短接，中壓側懸空；中對低短路阻抗，低壓側短接，高壓側懸空；有載分接開關切換特性試驗時，高壓側包括中性點接試驗線，其他繞組均短路接地；繞組直流電阻測試時，被繞繞組包括中性點接試驗線，其他繞組均懸空。

現場測試時，為了避免直流剩磁對其他試驗項目的影響，要求繞組直流電阻放在最后進行。以220 kV主變為例，目前特性試驗的標準化流程為：有載分接開關動作特性，高-中短路阻抗，高-低短路阻抗，中-低短路阻抗，中壓側直流電阻，低壓側直流電阻，高壓側直流電阻，期間共需進行試驗接線7次。

2 輔助裝置設計

2.1 裝置系統結構設計

總結以上介紹的接線方式，形成的初步方案如圖1所示。將高、中、低壓側的套管頭上均連上試驗線引至地面集成接線裝置，再通過集成接線裝置與測量儀器連接。試驗過程中的短路、懸空、接地等工作全部通過集成裝置控制實現，并具備電流監測和液晶顯示功能，達到試驗全過程可視化的目的。

2.2 關鍵硬件設計技術

設計的輔助裝置主要有3個功能，即試驗項目選擇、試驗接線切換、試驗電流監控。

2.2.1 試驗項目選擇

輔助裝置內置了有載分接開關動作特性、高-中短路阻抗、高-低短路阻抗、中-低短路阻抗、中壓側直流電阻、低壓側直流電阻、高壓側直流電阻7個測量項目。試驗項目選擇確定后，通過中央芯片發出指令控制其他元器件動作實現接線的變更，并通過液晶屏顯示，高效快捷。中央控制器主板設計原理圖如圖2所示。

圖1 輔助裝置原理圖

圖2 裝置主板原理圖

2.2.2 試驗接線切換

輔助裝置內置了試驗接線切換繼電器，當繼電器控制單元收到相應試驗項目執行指令后，通過吸合實現變壓器三相間的短接、接地、懸空等功能。切換電路如圖3所示。

圖3 切換電路原理圖

2.2.3 試驗電流監測

部分試驗儀器在測試過程中沒有電流顯示，為了監視整個試驗過程中電路的穩定情況，輔助裝置還額外設計了電流監測功能。考慮到該電路并不計入最終的試驗數據處理，因此，設計的采集精度不需要很高，本裝置設計的電流檢測精度為1%，檢測電流范圍為0.5～20 A，并同時具備交直流檢測能力。其原理圖如圖4所示。

圖4 電流采集單元原理圖

2.3 裝置面板設計

設計好內部電路之后進行封裝，然后設計裝置面板圖。面板主要分為接線區和功能選擇區2部分。接線區有變壓器側和儀器側共30個接線孔，如圖5所示。

圖5 裝置面板

3 輔助裝置的現場應用

輔助裝置的應用應注意以下幾點：①裝置使用前必須可靠接地，并與變壓器采用相同的接地點；②裝置的功能選擇應在儀器通電前進行，以免繼電器帶負荷動作影響使用壽命；③連接或拆除試驗線時應對變壓器充分放電，保護人身和設備的安全。

將設計的輔助接線裝置在金華供電公司220 kV豐安變、220 kV塘雅變、220 kV華金變等變電所展開了實際應用，取得了顯著效果，只需要1次接線即可完成變壓器相應的特性試驗項目，平均試驗用時由原來的6 h縮短到了3.5 h，試驗人員的勞動強度明顯降低。

4 結束語

常規周期性檢修工作中，變壓器的特性試驗需頻繁更換試驗接線，費時費力，本文總結歸納了特性試驗的接線特點，設計了1套集成式的輔助接線裝置，只需1次接線即可完成特性試驗項目，大大降低了試驗人員的勞動強度，提高了工作效率，也有效縮短了檢修停電時間，提高了系統供電可靠性，創造了明顯的經濟價值和社會價值。

［1］何明峰.淺談110 kV變壓器的維護與檢修［J］.科技與創新，2015（02）：132，135.

［2］朱昀昇.高壓試驗中變壓器試驗問題及故障處理方法研究［J］.科技與創新，2017（23）：124-125.

［3］陳化剛.電力設備預防性試驗方法及診斷技術［M］.北京：中國水利水電出版社，2009.

［4］中國電力科學研究院，福建電力公司，浙江電力公司，等.Q/GDW 1168—2013輸變電設備狀態檢修試驗規程［S］.［出版社不詳］，2013.

［5］張志翀，安冰，李冬，等.縮短變壓器直流電阻測量時間方法［J］.電氣制造，2014（05）：76-78.

［6］董偉.變壓器直流電阻測量輔助接線裝置應用［J］.云南電力技術，2015，43（03）：32-33.

2095－6835（2018）20－0154－02

TM93

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.20.154

黃曉峰（1990—），男，浙江金華人，碩士，工程師，從事高壓電氣設備的試驗及診斷工作。

〔編輯：張思楠〕