摘要：本文分析了變電站主變壓器測(cè)試中繞組直流電阻、電壓比、絕緣電阻、吸收比和極化系數(shù)的主要方法及其相關(guān)問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：變電站;主變壓器;交接試驗(yàn)

變電站是電能轉(zhuǎn)換的樞紐，隨著電能需求的持續(xù)增長(zhǎng)，越來(lái)越多的變電站投入運(yùn)營(yíng)。主變壓器是變電站的核心設(shè)備，它的質(zhì)量效果直接關(guān)系到供電的可靠性。衡量變壓器生產(chǎn)、安裝、運(yùn)行質(zhì)量的主要依據(jù)就是對(duì)它進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試包含了測(cè)量和試驗(yàn)兩方面的內(nèi)容，但以試驗(yàn)為主。作為成品變壓器，其試驗(yàn)形式包括例行試驗(yàn)（出廠試驗(yàn)）、型式試驗(yàn)、特殊試驗(yàn)、交接試驗(yàn)和運(yùn)行維修試驗(yàn)，前面三種試驗(yàn)在制造廠進(jìn)行，后面兩種試驗(yàn)則在變電站內(nèi)進(jìn)行。本文討論的變壓器測(cè)試是后面兩種，而主要又以交接試驗(yàn)為主。按照《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》（GB"50150-2006）第7.0.1條規(guī)定，交接試驗(yàn)包括16項(xiàng)內(nèi)容。限于篇幅，不可能將所有項(xiàng)目測(cè)試內(nèi)容都一一進(jìn)行闡述，僅就強(qiáng)制檢測(cè)項(xiàng)目的測(cè)試方法進(jìn)行分析和討論。

1"繞組直流電阻測(cè)量

1.1"直流電阻的主要測(cè)量方法

變壓器繞組直流電阻的測(cè)量是最基本的試驗(yàn)項(xiàng)目，通過(guò)測(cè)量可以檢驗(yàn)繞組的焊接質(zhì)量，例如是否存在“假焊”現(xiàn)象;還可以檢驗(yàn)繞組材質(zhì)、規(guī)格是否符合設(shè)計(jì)要求;以及檢驗(yàn)分接開(kāi)關(guān)、套管等載流部分接觸狀況。從原理上說(shuō)，測(cè)量直流電阻可以采用直流壓降法和電橋法。直流壓降法是根據(jù)歐姆定律進(jìn)行測(cè)量的方法，操作比較簡(jiǎn)單，但準(zhǔn)確度和靈敏度不高，因而直接以這種方法測(cè)量的不多。電橋法包括單臂電橋和雙臂電橋兩種方法。目前，直流電阻測(cè)量主要采用直流電阻測(cè)試儀和專用電橋這兩種儀器。

1.2"快速測(cè)量方法的選擇

由于變壓器繞組電感很大而電阻又很小，其時(shí)間常數(shù)很大，測(cè)量時(shí)的穩(wěn)定時(shí)間很長(zhǎng)，以500kV三相變壓器為例，測(cè)量時(shí)間約需6h，這對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)尤其是溫升試驗(yàn)這樣需要快速測(cè)量電阻的情況就成為很大的問(wèn)題，所以快速測(cè)量直流電阻具有很重要的意義?？焖贉y(cè)量方法主要包括消磁法和強(qiáng)磁法兩種類型，它們都能通過(guò)減低電感效應(yīng)來(lái)縮短測(cè)量時(shí)間，所不同的是消磁法是通過(guò)保持鐵芯磁通趨于零來(lái)消除電感效應(yīng)，并保持電感的穩(wěn)定;而強(qiáng)磁法是通過(guò)在繞組中通入比空載電流大得多的直流電流，迫使鐵芯飽和，并限制電感效應(yīng)的作用時(shí)間，從而達(dá)到縮短測(cè)量時(shí)間的目的。消磁法又分為磁動(dòng)勢(shì)抵消法和零序阻抗法，但它們都存在一些不足，因而實(shí)踐中應(yīng)用不多。強(qiáng)磁法還分為穩(wěn)壓大電流法和穩(wěn)壓穩(wěn)流法，目前直流電阻測(cè)試儀所依據(jù)的原理主要是穩(wěn)壓穩(wěn)流法，利用儀器內(nèi)的穩(wěn)壓穩(wěn)流電源產(chǎn)生的直流電流迫使鐵芯飽和。

1.3繞組直流電阻測(cè)量時(shí)的注意事項(xiàng)

一是測(cè)試時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量繞組溫度是非常重要的，因?yàn)橹挥袚Q算成與出廠試驗(yàn)同樣的溫度才能進(jìn)行比較。二是變壓器各分接間的直流電阻差值要測(cè)準(zhǔn)。三是比較變壓器三相繞組差值時(shí)，應(yīng)先與出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行同溫比較，相應(yīng)變化率應(yīng)不超過(guò)2%，然后再比較三相直流電阻的不平衡率，若超標(biāo)說(shuō)明原因即可。四是測(cè)試時(shí)所取電流值不應(yīng)超過(guò)變壓器額定電流的20%，以避免繞組溫升引起誤差。五是不能通過(guò)切換無(wú)勵(lì)磁分接開(kāi)關(guān)來(lái)改變分接，因?yàn)闊o(wú)勵(lì)磁分接開(kāi)關(guān)改變時(shí)會(huì)因觸點(diǎn)電弧引起變壓器油變質(zhì)。六是儀器測(cè)量電阻精度應(yīng)在0.2%以內(nèi)，也就是分辨率要達(dá)到10μΩ[1]。

2"電壓比測(cè)量

2.1"電壓比的主要測(cè)量方法

測(cè)量電壓比，可以驗(yàn)證變壓器繞組的所有分接電壓比是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求，還可以確定并聯(lián)線圈或分接線段的匝數(shù)是否相同，判定繞組分接引線及開(kāi)關(guān)是否正確。電壓比的測(cè)量方法主要有電壓測(cè)量法和電橋測(cè)量法兩種。電壓測(cè)量法也稱為雙電壓表法，即在高壓繞組中輸入一定幅度的單相電壓，然后分別用兩塊電壓表測(cè)量高、低壓繞組的電壓。電橋測(cè)量法的電橋可以是電阻式電橋，也可以是電感式電橋，電阻式電橋測(cè)量法是利用具有多個(gè)抽頭的測(cè)試電橋分接于變壓器高、低繞組端，調(diào)節(jié)電橋的可動(dòng)分接，使微安計(jì)讀數(shù)為0，電橋平衡，電橋測(cè)得電壓比即為被試變壓器電壓比。一般推薦采用電橋測(cè)量法，精度可達(dá)0.1%。

2.2"電壓比測(cè)量的不確定度

保證電壓比測(cè)量的準(zhǔn)確性是很重要的，但測(cè)量不確定度的存在必然會(huì)影響測(cè)量的準(zhǔn)確性，以電橋法為例，電壓比測(cè)量的不確定度來(lái)源于以下幾個(gè)方面[2]：一是測(cè)量重復(fù)性引起的不確定度分量;二是測(cè)試儀器示值誤差引起的不確定度分量;三是儀器示值穩(wěn)定性引起的不確定度分量;四是測(cè)量環(huán)境變化引起的不確定度分量;五是人員因素引起的不確定度分量。嚴(yán)格控制測(cè)量環(huán)境，并安排熟練的測(cè)試人員，后面兩個(gè)不確定度分量一般可以忽略。以SFP-420000/220變壓器為例，其擴(kuò)展不確定度為0.0038。

3"變壓器三相接線組別判定

3.1"組別測(cè)試的主要方法

按照GB"50150第7.0.5條規(guī)定，變壓器三相接線組別必須與設(shè)計(jì)要求或與銘牌標(biāo)記符號(hào)相符。組別測(cè)試方法有直流法、交流法兩類。直流法比較簡(jiǎn)單，但用于三相接線組別測(cè)試不太容易判斷，所以一般采用交流法進(jìn)行測(cè)試?！峨娏ψ儔浩髟囼?yàn)導(dǎo)則》（JB/T"501-2006）中第9章“電壓矢量關(guān)系校定”推薦采用電壓比電橋法、雙電壓表法和測(cè)試儀法三種方法。

3.2"變壓器三相接線組別的判定

變壓器三相接線組別通常采用線電壓矢量圖進(jìn)行判別，但是這種方法用于現(xiàn)場(chǎng)操作顯得過(guò)于繁瑣而不容易掌握。通過(guò)分析變壓器原、副邊線電壓的相位關(guān)系則比較直觀，容易分析判斷。現(xiàn)以Y/△變壓器三相接線組別判定為例加以說(shuō)明。圖1為變壓器三相接線圖。由于繞在變壓器同一鐵芯柱上的原、副邊線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)始終同相，而且3個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相位差互為120°。原、副邊電壓分別為、，如圖2（1）～（2）所示。將圖2（1）與（2）合并成圖2（3）。可見(jiàn)，比超前了30°，也就是指向12點(diǎn)的話，則指向11點(diǎn)，可判定連接組別為11點(diǎn)鐘。由此可見(jiàn)，Y/△變壓器三相接線組別可通過(guò)比較原邊的線電壓與副邊的相電壓的相位進(jìn)行判別，這樣就能簡(jiǎn)化分析過(guò)程，如圖3所示。

4"絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)測(cè)試

測(cè)量變壓器絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)，可以檢驗(yàn)它的絕緣狀態(tài)。小型變壓器的絕緣電阻可以在很短時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定下來(lái)，而大型變壓器則需要很長(zhǎng)時(shí)間，所以要采用吸收比來(lái)衡量其絕緣性能，但是330kV以上的特大型的變壓器采用吸收比仍存在不少問(wèn)題，這種情況下就可采用極化指數(shù)來(lái)評(píng)判其絕緣性能。測(cè)量絕緣電阻采用2500V、量程10000MΩ的搖表，測(cè)量吸收比或極化系數(shù)采用5000V、量程10000MΩ的絕緣測(cè)定器。

5"結(jié)語(yǔ)

變電站主變壓器的測(cè)試項(xiàng)目非常多，測(cè)試原理與方法也各異。由于試驗(yàn)中的影響因素較多，只有深入而準(zhǔn)確地理解測(cè)試原理，并根據(jù)具體試驗(yàn)任務(wù)特點(diǎn)選用適宜的測(cè)量方法，才能又快又準(zhǔn)地完成測(cè)試任務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李志平，劉衛(wèi)國(guó).大型電力變壓器直流電阻若干測(cè)試方法探討及現(xiàn)場(chǎng)缺陷分析[J].電氣開(kāi)關(guān)，2014（2）：62-65，68.

[2]曹亞鵬，李海廷，張嘯峰.變壓器電壓比測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定[J].現(xiàn)代測(cè)量與實(shí)驗(yàn)室管理，2012，20（4）：25-26.