黃曉峰，吳胥陽

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變壓器特性試驗(yàn)輔助裝置的研發(fā)與應(yīng)用

黃曉峰，吳胥陽

（國(guó)網(wǎng)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(tǒng)中關(guān)鍵的電能傳輸設(shè)備，保證其健康穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，各電力公司都對(duì)變壓器的檢修試驗(yàn)工作提出了高標(biāo)準(zhǔn)的精益化要求。針對(duì)檢修現(xiàn)場(chǎng)常進(jìn)行的特性試驗(yàn)項(xiàng)目，總結(jié)歸納了其接線方式的相同點(diǎn)，研發(fā)了一套集成式的輔助裝置，實(shí)現(xiàn)了1次接線即可完成低電壓短路阻抗、有載分接開關(guān)切換特性以及繞組直流電阻測(cè)試的功能，減輕了試驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了檢修效率。

變壓器；特性試驗(yàn)；集成式；輔助裝置

變壓器作為電力系統(tǒng)中進(jìn)行能量傳輸?shù)闹匾O(shè)備，保證其長(zhǎng)時(shí)間平穩(wěn)健康地運(yùn)行是每個(gè)電力公司檢修部門的工作重心[1]。變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，任一部件的損壞都可能威脅系統(tǒng)的安全運(yùn)行，而通過電氣試驗(yàn)的開展能夠提前發(fā)現(xiàn)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(guī)檢修工作中，變壓器的試驗(yàn)主要分為絕緣試驗(yàn)和特性試驗(yàn)2部分，其中，絕緣試驗(yàn)主要有絕緣電阻、介質(zhì)損耗及電容量等，特性試驗(yàn)主要有變壓器的變壓比、繞組頻率響應(yīng)、低電壓短路阻抗、有載分接開關(guān)切換特性以及繞組直流電阻等[3-4]。同時(shí)，隨著系統(tǒng)運(yùn)行可靠性要求的不斷提高，變電所停電檢修的時(shí)間越來越短，而變壓器在變電所所有一次設(shè)備的試驗(yàn)工作中最費(fèi)時(shí)費(fèi)力，因此，近幾年各公司在新技術(shù)研發(fā)方面投入了大量精力，以提高檢修試驗(yàn)效率。部分技術(shù)人員紛紛對(duì)變壓器的檢測(cè)手段和方法進(jìn)行了改進(jìn)[5-6]，但是仍無法有效解決人員因?yàn)樵囼?yàn)接線更改而需要經(jīng)常上下主變?cè)斐傻墓ぷ髌趩栴}，特別是室外高溫作業(yè)時(shí)，常發(fā)生人員中暑問題，不利于現(xiàn)場(chǎng)工作的安全把控。

本文將歸納總結(jié)變電所常規(guī)年檢中特性試驗(yàn)接線的相同點(diǎn)，設(shè)計(jì)開發(fā)一套輔助式集成接線盒，實(shí)現(xiàn)1次接線即可完成所有特性試驗(yàn)項(xiàng)目的功能，從而有效降低試驗(yàn)人員的工作強(qiáng)度，提高試驗(yàn)效率。

1 特性試驗(yàn)接線特點(diǎn)

1.1 試驗(yàn)項(xiàng)目及目的

目前開展的年檢工作中，特性試驗(yàn)的項(xiàng)目有低電壓短路阻抗、有載分接開關(guān)切換特性以及繞組直流電阻測(cè)試3個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目。低電壓短路阻抗主要用于考察變壓器內(nèi)部繞組是否存在變形，規(guī)程要求測(cè)試電流不宜小于5 A；測(cè)量有載分接開關(guān)切換特性是為了檢查切換開關(guān)的過渡電阻、過渡波形以及過渡時(shí)間能否滿足設(shè)備運(yùn)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(zhì)量、是否存在短路斷線以及選擇開關(guān)各檔的接觸可靠性等。

1.2 試驗(yàn)接線及試驗(yàn)順序

低電壓短路阻抗測(cè)試時(shí)，被測(cè)繞組接試驗(yàn)線中性點(diǎn)懸空，其他繞組相應(yīng)的短路或懸空：高對(duì)中短路阻抗，中壓側(cè)短接，低壓側(cè)懸空；高對(duì)低短路阻抗，低壓側(cè)短接，中壓側(cè)懸空；中對(duì)低短路阻抗，低壓側(cè)短接，高壓側(cè)懸空；有載分接開關(guān)切換特性試驗(yàn)時(shí)，高壓側(cè)包括中性點(diǎn)接試驗(yàn)線，其他繞組均短路接地；繞組直流電阻測(cè)試時(shí)，被繞繞組包括中性點(diǎn)接試驗(yàn)線，其他繞組均懸空。

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，為了避免直流剩磁對(duì)其他試驗(yàn)項(xiàng)目的影響，要求繞組直流電阻放在最后進(jìn)行。以220 kV主變?yōu)槔?，目前特性試?yàn)的標(biāo)準(zhǔn)化流程為：有載分接開關(guān)動(dòng)作特性，高-中短路阻抗，高-低短路阻抗，中-低短路阻抗，中壓側(cè)直流電阻，低壓側(cè)直流電阻，高壓側(cè)直流電阻，期間共需進(jìn)行試驗(yàn)接線7次。

2 輔助裝置設(shè)計(jì)

2.1 裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

總結(jié)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(cè)的套管頭上均連上試驗(yàn)線引至地面集成接線裝置，再通過集成接線裝置與測(cè)量?jī)x器連接。試驗(yàn)過程中的短路、懸空、接地等工作全部通過集成裝置控制實(shí)現(xiàn)，并具備電流監(jiān)測(cè)和液晶顯示功能，達(dá)到試驗(yàn)全過程可視化的目的。

2.2 關(guān)鍵硬件設(shè)計(jì)技術(shù)

設(shè)計(jì)的輔助裝置主要有3個(gè)功能，即試驗(yàn)項(xiàng)目選擇、試驗(yàn)接線切換、試驗(yàn)電流監(jiān)控。

2.2.1 試驗(yàn)項(xiàng)目選擇

輔助裝置內(nèi)置了有載分接開關(guān)動(dòng)作特性、高-中短路阻抗、高-低短路阻抗、中-低短路阻抗、中壓側(cè)直流電阻、低壓側(cè)直流電阻、高壓側(cè)直流電阻7個(gè)測(cè)量項(xiàng)目。試驗(yàn)項(xiàng)目選擇確定后，通過中央芯片發(fā)出指令控制其他元器件動(dòng)作實(shí)現(xiàn)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(shè)計(jì)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(yàn)接線切換

輔助裝置內(nèi)置了試驗(yàn)接線切換繼電器，當(dāng)繼電器控制單元收到相應(yīng)試驗(yàn)項(xiàng)目執(zhí)行指令后，通過吸合實(shí)現(xiàn)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(yàn)電流監(jiān)測(cè)

部分試驗(yàn)儀器在測(cè)試過程中沒有電流顯示，為了監(jiān)視整個(gè)試驗(yàn)過程中電路的穩(wěn)定情況，輔助裝置還額外設(shè)計(jì)了電流監(jiān)測(cè)功能?？紤]到該電路并不計(jì)入最終的試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，因此，設(shè)計(jì)的采集精度不需要很高，本裝置設(shè)計(jì)的電流檢測(cè)精度為1%，檢測(cè)電流范圍為0.5～20 A，并同時(shí)具備交直流檢測(cè)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(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)好內(nèi)部電路之后進(jìn)行封裝，然后設(shè)計(jì)裝置面板圖。面板主要分為接線區(qū)和功能選擇區(qū)2部分。接線區(qū)有變壓器側(cè)和儀器側(cè)共30個(gè)接線孔，如圖5所示。

圖5 裝置面板

3 輔助裝置的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

輔助裝置的應(yīng)用應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：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(diǎn)；②裝置的功能選擇應(yīng)在儀器通電前進(jìn)行，以免繼電器帶負(fù)荷動(dòng)作影響使用壽命；③連接或拆除試驗(yàn)線時(shí)應(yīng)對(duì)變壓器充分放電，保護(hù)人身和設(shè)備的安全。

將設(shè)計(jì)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(shí)際應(yīng)用，取得了顯著效果，只需要1次接線即可完成變壓器相應(yīng)的特性試驗(yàn)項(xiàng)目，平均試驗(yàn)用時(shí)由原來的6 h縮短到了3.5 h，試驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度明顯降低。

4 結(jié)束語

常規(guī)周期性檢修工作中，變壓器的特性試驗(yàn)需頻繁更換試驗(yàn)接線，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，本文總結(jié)歸納了特性試驗(yàn)的接線特點(diǎn)，設(shè)計(jì)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(yàn)項(xiàng)目，大大降低了試驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，也有效縮短了檢修停電時(shí)間，提高了系統(tǒng)供電可靠性，創(chuàng)造了明顯的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。

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2095－6835（2018）20－0154－02

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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(shè)備的試驗(yàn)及診斷工作。

〔編輯：張思楠〕