孫秋芹，周志成，趙 科，劉 洋，陶風(fēng)波

(江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院，江蘇南京211103)

變壓器是電力系統(tǒng)中最重要的電氣設(shè)備之一，運(yùn)行中一旦出現(xiàn)故障，將對(duì)電力系統(tǒng)造成嚴(yán)重危害[1]。變壓器的電氣試驗(yàn)項(xiàng)目繁多，包括絕緣電阻、電壓比、繞組直流電阻、感應(yīng)耐壓試驗(yàn)、空載電流和空載損耗、短路阻抗和負(fù)載損耗、短路承受能力試驗(yàn)等項(xiàng)目[2-4]?，F(xiàn)有的變壓器電氣試驗(yàn)儀器功能單一、單臺(tái)測(cè)量設(shè)備通常只能開展特定的試驗(yàn)項(xiàng)目，試驗(yàn)過程中需頻繁進(jìn)行試驗(yàn)儀器和試驗(yàn)接線變更，工作量大，給試驗(yàn)人員也帶來了較大的安全隱患。文中開發(fā)了一套變壓器綜合試驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)試驗(yàn)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行了高度集成，可通過一次性試驗(yàn)接線，程序順序控制，一鍵式操作完成變壓器絕緣電阻、短路阻抗、繞組直流電阻、有載分接開關(guān)過渡電阻與過渡時(shí)間、變壓器變比、介質(zhì)損耗的等參數(shù)的測(cè)量。

1 變壓器綜合試驗(yàn)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

1.1 綜合試驗(yàn)系統(tǒng)接線方式

變壓器綜合試驗(yàn)系統(tǒng)接線方法如圖1所示。通過試驗(yàn)引線將被試變壓器的高、中、低壓側(cè)三相及相應(yīng)中性點(diǎn)、變壓器套管末屏等與集線轉(zhuǎn)換器進(jìn)行連接，集線轉(zhuǎn)換器與測(cè)量系統(tǒng)相連。為測(cè)量變壓器的短路阻抗參數(shù)，引入了一種短路阻抗短接器，它與被試變壓器的中壓、低壓側(cè)三相及相應(yīng)中性點(diǎn)出線相連，試驗(yàn)過程中可根據(jù)需要進(jìn)行短接。

1.2 綜合試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

變壓器綜合試驗(yàn)系統(tǒng)的組織架構(gòu)如圖2所示。變壓器綜合試驗(yàn)系統(tǒng)主要包括集成控制器、工控機(jī)、打印機(jī)、液晶顯示器、集線轉(zhuǎn)換器、短路阻抗短接器等。其中，集成控制器是變壓器綜合試驗(yàn)系統(tǒng)的核心，對(duì)各模塊進(jìn)行集中控制。

綜合可靠性、抗干擾、擴(kuò)展性、通信距離、組件資源等因素，變壓器綜合試驗(yàn)系統(tǒng)采用基于TCP/IP協(xié)議的Ethernet局域網(wǎng)模式，實(shí)現(xiàn)全程網(wǎng)口通信，具有很高的可靠性[5，6]。

圖1 變壓器綜合試驗(yàn)系統(tǒng)接線

圖2 變壓器綜合試驗(yàn)系統(tǒng)架構(gòu)

1.3 綜合試驗(yàn)電源

文中采用正弦脈寬調(diào)制技術(shù)（SPWM）和系統(tǒng)級(jí)的軟件控制，為測(cè)量儀器提供試驗(yàn)電源。其中，介質(zhì)損耗測(cè)試采用10 kV交流電壓源、直流電阻測(cè)試采用1 A直流電流源、有載分接開關(guān)特性測(cè)試采用1 A直流電流源等，綜合試驗(yàn)電源模塊原理如圖3所示。

1.4 試驗(yàn)引線

圖3 綜合試驗(yàn)電源模塊原理

試驗(yàn)引線采用高壓拖地電纜線，為兩芯屏蔽結(jié)構(gòu)，每根線里面包括有電流輸出線、電壓信號(hào)線、內(nèi)高壓屏蔽層和外拖接大地屏蔽層，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。其中，內(nèi)高壓屏蔽和外接地屏蔽層之間采用復(fù)合式硅膠絕緣，試驗(yàn)引線兼顧變壓器絕緣電阻、介質(zhì)損耗、繞組直流電阻、有載開關(guān)特性試驗(yàn)等特點(diǎn)。內(nèi)高壓屏蔽層通過增加鋁箔層和半導(dǎo)體層，保證試驗(yàn)引線在試驗(yàn)過程中不會(huì)由于內(nèi)屏蔽絲網(wǎng)的變稀引起屏蔽不良。

圖4 一線多用試驗(yàn)引線

2 軟件設(shè)計(jì)

試驗(yàn)系統(tǒng)采用C#語言進(jìn)行軟件開發(fā)，系統(tǒng)軟件包括通信管理、數(shù)據(jù)管理、設(shè)備管理、流程配置、智能測(cè)試等6部分，軟件程序流程圖如圖5所示。

圖5 軟件流程

程序開始運(yùn)行后，首先錄入相關(guān)設(shè)備信息；通過在儀器內(nèi)部設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)電阻、標(biāo)準(zhǔn)電容等裝置，對(duì)各測(cè)量模塊進(jìn)行自檢；依次測(cè)量變壓器絕緣電阻、變比、短路阻抗、介質(zhì)損耗、直流電阻、有載開關(guān)特性；對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行采集，并將試驗(yàn)結(jié)果與銘牌、出廠值等進(jìn)行比較；當(dāng)測(cè)試結(jié)果超標(biāo)時(shí)，進(jìn)行預(yù)警提示；試驗(yàn)完成時(shí)，自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)告。

3 誤差測(cè)試

為了保證變壓器綜合試驗(yàn)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，采用標(biāo)準(zhǔn)源對(duì)各模塊的功能進(jìn)行了測(cè)試，以校驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng)的誤差，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。其中，變壓器絕緣電阻測(cè)量模塊誤差最大，為1.90%；變壓器變比測(cè)量模塊誤差最小，為0.25%。測(cè)量誤差滿足工程應(yīng)用需求。

表1 試驗(yàn)系統(tǒng)各功能模塊測(cè)量誤差 %

4 工程應(yīng)用

應(yīng)用變壓器綜合試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)江蘇某220 kV變壓器進(jìn)行了測(cè)試。試驗(yàn)項(xiàng)目包括有載分接開關(guān)過渡電阻、變壓器有載分接開關(guān)過渡時(shí)間、變比、繞組直流電阻、短路阻抗、絕緣電阻、介質(zhì)損耗、電容量等、并與傳統(tǒng)測(cè)試儀器進(jìn)行了比較。部分試驗(yàn)結(jié)果如表2至表4所示。

表2 變壓器高壓側(cè)套管介質(zhì)損耗

表3 變壓器高壓側(cè)繞組直流電阻 mΩ

由表2至表4可知，變壓器綜合試驗(yàn)系統(tǒng)可有效測(cè)量變壓器高壓側(cè)套管介質(zhì)損耗、繞組直流電阻、有載分接開關(guān)過渡電阻、過渡時(shí)間等參量，測(cè)量結(jié)果與傳統(tǒng)方法偏差很小，均小于1%，可滿足工程需求。在試驗(yàn)效率方面，傳統(tǒng)測(cè)試方法需要5 h、3人完成的試驗(yàn)工作量僅需2 h、2人即可完成相應(yīng)工作。

表4 變壓器A相有載分接開關(guān)過渡電阻與過渡時(shí)間

5 結(jié)束語

建立了變壓器綜合試驗(yàn)系統(tǒng)，提出了變壓器一次性試驗(yàn)接線方法，通過程序順序控制，可一鍵式操作完成變壓器絕緣電阻、短路阻抗、變壓器變比、繞組直流電阻、有載分接開關(guān)測(cè)試、介質(zhì)損耗等電氣試驗(yàn)項(xiàng)目，該方法大大減小了試驗(yàn)工作量，可顯著提高變壓器電氣試驗(yàn)效率。

[1]謝毓城.電力變壓器手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003：2-3.

[2]陳天翔，王寅仲.電氣試驗(yàn)[M].北京：中國電力出版社，2005：19-33.

[3]保定天威保變電氣股份有限公司.變壓器試驗(yàn)技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000：4-5.

[4]甘 強(qiáng)，吉亞民，陳 軒.一起220 kV變壓器局部放電試驗(yàn)異常情況分析[J].江蘇電機(jī)工程，2013，32（3）：10-12.

[5]翁國慶，賈俊波.電氣試驗(yàn)車軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].高電壓技術(shù)，2003，29(11)：52-54.

[6]劉志剛，賈俊波.VFP在開發(fā)電氣試驗(yàn)車試驗(yàn)界面中的應(yīng)用[J].高電壓技術(shù)，2002，28(11)：44-45.