变压器特性试验辅助装置的研发与应用

黄晓峰，吴胥阳



变压器特性试验辅助装置的研发与应用

黄晓峰，吴胥阳

（国网浙江省电力有限公司金华供电公司，浙江 金华 321017）

变压器作为电力系统中关键的电能传输设备，保证其健康稳定运行至关重要，各电力公司都对变压器的检修试验工作提出了高标准的精益化要求。针对检修现场常进行的特性试验项目，总结归纳了其接线方式的相同点，研发了一套集成式的辅助装置，实现了1次接线即可完成低电压短路阻抗、有载分接开关切换特性以及绕组直流电阻测试的功能，减轻了试验人员的劳动强度，提高了检修效率。

变压器；特性试验；集成式；辅助装置

变压器作为电力系统中进行能量传输的重要设备，保证其长时间平稳健康地运行是每个电力公司检修部门的工作重心[1]。变压器内部结构复杂，任一部件的损坏都可能威胁系统的安全运行，而通过电气试验的开展能够提前发现变压器可能存在的问题与隐患，从而将事故扼杀在萌芽阶段[2]。在常规检修工作中，变压器的试验主要分为绝缘试验和特性试验2部分，其中，绝缘试验主要有绝缘电阻、介质损耗及电容量等，特性试验主要有变压器的变压比、绕组频率响应、低电压短路阻抗、有载分接开关切换特性以及绕组直流电阻等[3-4]。同时，随着系统运行可靠性要求的不断提高，变电所停电检修的时间越来越短，而变压器在变电所所有一次设备的试验工作中最费时费力，因此，近几年各公司在新技术研发方面投入了大量精力，以提高检修试验效率。部分技术人员纷纷对变压器的检测手段和方法进行了改进[5-6]，但是仍无法有效解决人员因为试验接线更改而需要经常上下主变造成的工作疲劳问题，特别是室外高温作业时，常发生人员中暑问题，不利于现场工作的安全把控。

本文将归纳总结变电所常规年检中特性试验接线的相同点，设计开发一套辅助式集成接线盒，实现1次接线即可完成所有特性试验项目的功能，从而有效降低试验人员的工作强度，提高试验效率。

1 特性试验接线特点

1.1 试验项目及目的

目前开展的年检工作中，特性试验的项目有低电压短路阻抗、有载分接开关切换特性以及绕组直流电阻测试3个试验项目。低电压短路阻抗主要用于考察变压器内部绕组是否存在变形，规程要求测试电流不宜小于5 A；测量有载分接开关切换特性是为了检查切换开关的过渡电阻、过渡波形以及过渡时间能否满足设备运行需求；绕组直流电阻则能够有效反映套管引线接触可靠性、绕组各部分焊接质量、是否存在短路断线以及选择开关各档的接触可靠性等。

1.2 试验接线及试验顺序

低电压短路阻抗测试时，被测绕组接试验线中性点悬空，其他绕组相应的短路或悬空：高对中短路阻抗，中压侧短接，低压侧悬空；高对低短路阻抗，低压侧短接，中压侧悬空；中对低短路阻抗，低压侧短接，高压侧悬空；有载分接开关切换特性试验时，高压侧包括中性点接试验线，其他绕组均短路接地；绕组直流电阻测试时，被绕绕组包括中性点接试验线，其他绕组均悬空。

现场测试时，为了避免直流剩磁对其他试验项目的影响，要求绕组直流电阻放在最后进行。以220 kV主变为例，目前特性试验的标准化流程为：有载分接开关动作特性，高-中短路阻抗，高-低短路阻抗，中-低短路阻抗，中压侧直流电阻，低压侧直流电阻，高压侧直流电阻，期间共需进行试验接线7次。

2 辅助装置设计

2.1 装置系统结构设计

总结以上介绍的接线方式，形成的初步方案如图1所示。将高、中、低压侧的套管头上均连上试验线引至地面集成接线装置，再通过集成接线装置与测量仪器连接。试验过程中的短路、悬空、接地等工作全部通过集成装置控制实现，并具备电流监测和液晶显示功能，达到试验全过程可视化的目的。

2.2 关键硬件设计技术

设计的辅助装置主要有3个功能，即试验项目选择、试验接线切换、试验电流监控。

2.2.1 试验项目选择

辅助装置内置了有载分接开关动作特性、高-中短路阻抗、高-低短路阻抗、中-低短路阻抗、中压侧直流电阻、低压侧直流电阻、高压侧直流电阻7个测量项目。试验项目选择确定后，通过中央芯片发出指令控制其他元器件动作实现接线的变更，并通过液晶屏显示，高效快捷。中央控制器主板设计原理图如图2所示。

图1 辅助装置原理图

图2 装置主板原理图

2.2.2 试验接线切换

辅助装置内置了试验接线切换继电器，当继电器控制单元收到相应试验项目执行指令后，通过吸合实现变压器三相间的短接、接地、悬空等功能。切换电路如图3所示。

图3 切换电路原理图

2.2.3 试验电流监测

部分试验仪器在测试过程中没有电流显示，为了监视整个试验过程中电路的稳定情况，辅助装置还额外设计了电流监测功能。考虑到该电路并不计入最终的试验数据处理，因此，设计的采集精度不需要很高，本装置设计的电流检测精度为1%，检测电流范围为0.5～20 A，并同时具备交直流检测能力。其原理图如图4所示。

图4 电流采集单元原理图

2.3 装置面板设计

设计好内部电路之后进行封装，然后设计装置面板图。面板主要分为接线区和功能选择区2部分。接线区有变压器侧和仪器侧共30个接线孔，如图5所示。

图5 装置面板

3 辅助装置的现场应用

辅助装置的应用应注意以下几点：①装置使用前必须可靠接地，并与变压器采用相同的接地点；②装置的功能选择应在仪器通电前进行，以免继电器带负荷动作影响使用寿命；③连接或拆除试验线时应对变压器充分放电，保护人身和设备的安全。

将设计的辅助接线装置在金华供电公司220 kV丰安变、220 kV塘雅变、220 kV华金变等变电所展开了实际应用，取得了显著效果，只需要1次接线即可完成变压器相应的特性试验项目，平均试验用时由原来的6 h缩短到了3.5 h，试验人员的劳动强度明显降低。

4 结束语

常规周期性检修工作中，变压器的特性试验需频繁更换试验接线，费时费力，本文总结归纳了特性试验的接线特点，设计了1套集成式的辅助接线装置，只需1次接线即可完成特性试验项目，大大降低了试验人员的劳动强度，提高了工作效率，也有效缩短了检修停电时间，提高了系统供电可靠性，创造了明显的经济价值和社会价值。

［1］何明峰.浅谈110 kV变压器的维护与检修［J］.科技与创新，2015（02）：132，135.

［2］朱昀昇.高压试验中变压器试验问题及故障处理方法研究［J］.科技与创新，2017（23）：124-125.

［3］陈化刚.电力设备预防性试验方法及诊断技术［M］.北京：中国水利水电出版社，2009.

［4］中国电力科学研究院，福建电力公司，浙江电力公司，等.Q/GDW 1168—2013输变电设备状态检修试验规程［S］.［出版社不详］，2013.

［5］张志翀，安冰，李冬，等.缩短变压器直流电阻测量时间方法［J］.电气制造，2014（05）：76-78.

［6］董伟.变压器直流电阻测量辅助接线装置应用［J］.云南电力技术，2015，43（03）：32-33.

2095－6835（2018）20－0154－02

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.20.154

黄晓峰（1990—），男，浙江金华人，硕士，工程师，从事高压电气设备的试验及诊断工作。

〔编辑：张思楠〕