趙晶

摘 要：本文闡述33KV箱變干式變壓器出廠驗(yàn)收關(guān)鍵調(diào)試試驗(yàn)，針對(duì)出廠驗(yàn)收試驗(yàn)絕緣電阻測(cè)量、變壓器變比測(cè)量、空載電流和空載損耗的測(cè)量、外施壓試驗(yàn)、感應(yīng)耐壓試驗(yàn)及耐壓故障進(jìn)行分析，以試驗(yàn)故障為例進(jìn)行分析，為后工程續(xù)驗(yàn)收提供指導(dǎo)借鑒作用。

關(guān)鍵詞：干式變壓器;系統(tǒng)調(diào)試;試驗(yàn)故障;分析

1 引言

33KV/0.42KV箱變?cè)诠┡潆娤到y(tǒng)中將上游電網(wǎng)33KV的電力通過(guò)變壓轉(zhuǎn)換成0.42KV的廠用電，供配電柜分配給各個(gè)負(fù)荷使用。在變壓器組裝出廠前、現(xiàn)場(chǎng)安裝完成后，都需根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)行試驗(yàn)，方可交接使用。本文主要針對(duì)采購(gòu)TR0箱式變壓器為例，針對(duì)變壓器工廠出廠驗(yàn)收試驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行介紹和闡述，確保干式變壓器的具備良好的特性，滿足設(shè)計(jì)需求及出廠條件，為現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)提供參考和建議。

2 TR0箱式變壓器原理及測(cè)試試驗(yàn)

2.1 TR0箱式變壓器配電系統(tǒng)原理

33KV TR0箱式配電系統(tǒng)變壓器選用干式變壓器SCB10-1250/Dyn11 33KV±2*2.5%/0.42，為33套營(yíng)房片區(qū)、95號(hào)營(yíng)房片區(qū)、安保營(yíng)地、污水處理站、3#門供電，上游對(duì)接33KV電網(wǎng)，下游對(duì)接配電柜（見圖2.1.1）：

—正常供電回路：供電順序?yàn)橥獠?3KV電網(wǎng)→變壓器→配電柜;

—應(yīng)急供電回路：供電順序?yàn)椴裼桶l(fā)電機(jī)→配電柜。

2.2 TR0箱式變壓器試驗(yàn)確定

根據(jù)國(guó)標(biāo)GB1094《電力變壓器》標(biāo)準(zhǔn)，確定變壓器例行試驗(yàn)的種類，本文以箱式TR0變壓器（33KV、干式Dyn11、1025KVA、）為例，確認(rèn)的主要例行試驗(yàn)包括：

（1）繞組電阻測(cè)量

（2）電壓比測(cè)量

（3）短路阻抗和負(fù)載損耗的測(cè)量

（4）空載電流和空載損耗的測(cè)量

（5）絕緣電阻測(cè)試

（6）外施耐壓試驗(yàn)

（7）感應(yīng)耐壓試驗(yàn)

由于沖擊性試驗(yàn)對(duì)變壓器本體具有破壞性，所以本次試驗(yàn)未選擇雷電沖擊全波試驗(yàn)、操作沖擊試驗(yàn)等。

3 變壓器主要試驗(yàn)項(xiàng)目

3.1 絕緣電阻測(cè)試

3.1.1 措施及關(guān)鍵點(diǎn)

（1）試驗(yàn)時(shí)務(wù)必分兩個(gè)時(shí)間段測(cè)量絕緣電阻：第一次為耐壓前，其目的是為了確保其絕緣值滿足耐壓試驗(yàn)要求;第二次為耐壓后，其目的是為了檢查在耐壓試驗(yàn)后對(duì)其絕緣未造成破壞。

（2）如果變壓器在運(yùn)輸過(guò)程中或施工現(xiàn)場(chǎng)遭受異常潮濕發(fā)生凝露現(xiàn)象，無(wú)論其絕緣電阻如何，在其進(jìn)行耐壓試驗(yàn)或投入運(yùn)行前必須進(jìn)行干燥處理。

（3）若測(cè)得數(shù)值不符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)慎重復(fù)試，查找原因，復(fù)試仍不合格，則判定該產(chǎn)品絕緣特性不合格。

3.2電壓比試驗(yàn)

3.2.1 測(cè)試內(nèi)容

本測(cè)試選用在額定電壓33KV附近選取5次不同電壓的情況下測(cè)量各相間高壓繞組電壓、低壓繞組電壓的比值，其比值大小。

3.2.2 測(cè)試原理

變壓器空載變比測(cè)試可忽略損耗和漏磁，測(cè)試變壓器的電壓比即可簡(jiǎn)化為感應(yīng)電勢(shì)與匝數(shù)成正比。

K12=U1/U2 ≈ E1/E2 =N1/N2

3.2.3 測(cè)試結(jié)果及數(shù)據(jù)判定

根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)要求，空載電壓比的允許偏差值：

主分接： a：規(guī)定電壓比的±0.5%;

b：實(shí)際阻抗百分?jǐn)?shù)的±1/10;

取a， b的最小者。

其他分接：取a， b的最小者。

3.3空載損耗及空載電流試驗(yàn)

3.3.1測(cè)試內(nèi)容

通過(guò)給變壓器任一側(cè)繞組施加額定頻率正弦波的額定電壓，其他繞組全部開路的情況下，測(cè)量變壓器空載損耗和空載電流。

3.3.2測(cè)試原理及步驟

本節(jié)主要從變壓器的低壓側(cè)繞組施加50HZ近似正弦波形的額定電壓33KV，設(shè)置其他繞組全部為開路，主要測(cè)量磁通在鐵芯硅鋼片中產(chǎn)生的磁滯損耗和渦流損耗。

空載損耗計(jì)算方法：

Po = Po - Pwn - Ps

上述式中，對(duì)于PWV 與PS 不超過(guò)實(shí)測(cè)損耗的2% 的中小型和大中性變壓器，則兩者可以忽略。

即 ? P0 ≈ P0

空載電流計(jì)算方法

空載電流由有功分量和無(wú)功分量組成

空載電流有功分量：

空載電流無(wú)功分量：

3.3.4 措施與關(guān)鍵點(diǎn)

（1）試驗(yàn)過(guò)程中所施加的三相電源電壓應(yīng)該是對(duì)稱平衡的，即負(fù)序電壓分量不超過(guò)正選電壓分量的5%，施加電壓波形應(yīng)近似正弦波形和額定頻率，其正弦曲線振蕩值不得超過(guò)5%。

（2）在空載試驗(yàn)中，如果空載電流增大或者不合格，一般要找引起空載損耗增大的原因。

3.4交流耐壓試驗(yàn)

3.4.1測(cè)試內(nèi)容

測(cè)量35KV干式變壓器接線端高壓側(cè)對(duì)低壓側(cè)+地、低壓側(cè)對(duì)高壓側(cè)+地的耐壓強(qiáng)度。

3.4.2試驗(yàn)設(shè)備、儀器、儀表選型

（1）試驗(yàn)變壓器的選取

※試驗(yàn)變壓器的額定高壓，大于試品的最大試驗(yàn)電壓，即大于70KV。

※額定電流應(yīng)大于試驗(yàn)時(shí)的最大電容電流，即所試驗(yàn)容量

輸出波形盡可能為正弦波。

（2）所選用配套設(shè)備的電壓表、電流表其準(zhǔn)確度不低于0.5級(jí)。

（3）采用感應(yīng)分壓器，可輸出較好的電壓波形。

3.4.3原理接線圖及步驟

（1）外施耐壓試驗(yàn)部位及其接線方法

（2）試驗(yàn)步驟

-高壓側(cè)耐壓：

合閘電壓低于干式變壓器耐受電壓（或規(guī)定的最高試驗(yàn)電壓）的1/3，可靠接地，高壓相對(duì)地電壓加至70KV進(jìn)行耐壓，耐壓時(shí)間60秒。

-低壓側(cè)耐壓

合閘電壓低于干式變壓器耐受電壓（或規(guī)定的最高試驗(yàn)電壓）的1/3，可靠接地，低壓相對(duì)地電壓加至3KV進(jìn)行耐壓，耐壓時(shí)間60秒。

耐壓試驗(yàn)合閘后，逐步升高電壓值至耐受電壓的70%，升壓速度取每秒5%-10%，再后升壓速度按照每秒2%-3%升壓值值耐受電壓的100%。在整個(gè)升壓過(guò)程中，隨時(shí)觀察儀表及變壓器異常的異?，F(xiàn)象，變壓器自身是否發(fā)出放電聲音。

在耐受電壓時(shí)間（60秒）到達(dá)時(shí)，立刻降低電壓。降壓速度可按照設(shè)備最大降壓速度計(jì)，但不可以立刻分閘。當(dāng)電壓降至1/3耐受電壓時(shí)，可以分閘斷電。

3.4.4措施及關(guān)鍵點(diǎn)

（1）試驗(yàn)變壓器外殼必須可靠接地。每次耐壓測(cè)試結(jié)束后，首先對(duì)變壓器本體放電，才可接觸。

（2）試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)時(shí)儀表指示都發(fā)生變化（其中電流表指示增大或減?。⒙牭阶儔浩鲀?nèi)部有放電聲，則該干式變壓器沒(méi)有通過(guò)試驗(yàn)，必要時(shí)拆開檢查。

（3）在升壓、耐壓和降壓過(guò)程中，若聽到較大的放電聲，同時(shí)電壓指示變化明顯，電流表指示變化明顯，應(yīng)立即分閘斷電，以避免故障擴(kuò)大。

（4）異常分閘斷電后，對(duì)問(wèn)題要進(jìn)行分析和報(bào)告，才能根據(jù)研究結(jié)果進(jìn)行再試驗(yàn)。正常分閘斷電后，還要對(duì)試品進(jìn)行檢查，對(duì)試驗(yàn)記錄進(jìn)行核對(duì)，確認(rèn)無(wú)誤后潛在，表示試驗(yàn)工作結(jié)束。

（5）如果儀表是指變化不明顯，但變壓器內(nèi)部出現(xiàn)情隨的放電聲，類似于炒豆聲音，這時(shí)就要重新復(fù)試判斷。當(dāng)復(fù)試放電聲消失，則判斷干式變壓器通過(guò)試驗(yàn);當(dāng)復(fù)試時(shí)放點(diǎn)不消失，則該干式變壓器沒(méi)有通過(guò)試驗(yàn)，必要時(shí)拆開檢查。

（6）施工現(xiàn)場(chǎng)外施工頻耐壓試驗(yàn)SAT ，試驗(yàn)電壓為出廠試驗(yàn)電壓的85%。

3.5 感應(yīng)耐壓試驗(yàn)

3.5.1測(cè)試內(nèi)容

試驗(yàn)變壓器的縱絕緣（繞組匝間、層間、段間）和相間絕緣，對(duì)于分級(jí)絕緣的變壓器用來(lái)驗(yàn)證變壓器每個(gè)線端和他們鏈接的繞組對(duì)地及其他繞組的耐受強(qiáng)度以及相間和被試?yán)@組縱絕緣的耐受強(qiáng)度。

3.5.2 原理及步驟

從試驗(yàn)經(jīng)濟(jì)型的角度出發(fā)，本次感應(yīng)電壓選為兩倍的額定電壓、三倍的工頻進(jìn)行試驗(yàn)。

（1）感應(yīng)電壓、頻率的確定：

試驗(yàn)采用兩倍額定電壓的辦法來(lái)考核繞匝間、層間和相間對(duì)地的絕緣。

若考慮工頻耐壓f=50HZ試驗(yàn)不可取，因?yàn)殍F心磁通極度飽和，I0急劇增長(zhǎng)超過(guò)額定電流，則需要很大的試驗(yàn)電源。

由公式可知

E = 4.44 × f × W × B × S

從上式可知，磁通密度保持不變，增加1倍電壓，則頻率增加1倍。

本次變壓器感應(yīng)試驗(yàn)，考慮到試驗(yàn)電源的容量，建議試驗(yàn)變壓器可施壓2倍額定電壓，頻率f=150HZ、使磁密大大降低，I0大大減小。

試驗(yàn)時(shí)間的確定：

t = 60 ×

（2）試驗(yàn)步驟

接線完畢后，所有人員遠(yuǎn)離試驗(yàn)區(qū);試驗(yàn)員鳴笛后合發(fā)電機(jī)啟動(dòng)、運(yùn)行開關(guān);調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，給試品升高電壓。當(dāng)電壓升至75%應(yīng)試電壓時(shí)，應(yīng)按2%的速率;升至100%應(yīng)試電壓時(shí)，應(yīng)立即用秒表計(jì)時(shí)。在其持續(xù)時(shí)間過(guò)程中，如果電壓波動(dòng)在±3%范圍內(nèi)，可不再調(diào)整電壓，待持續(xù)時(shí)間達(dá)到預(yù)定時(shí)間，立即開始降壓，迅速降至最小。電動(dòng)滅磁，跳閘，鳴笛，該變壓器試驗(yàn)完畢。

4 故障分析

4.1 工頻耐壓放電故障分析

本次測(cè)試實(shí)驗(yàn)SCB10-1250/33干式變壓器，電壓為33KV±2*2.5%/0.42，聯(lián)接組別為Dyn11， 當(dāng)天測(cè)試溫度26°，濕度70%，工頻耐壓試驗(yàn)時(shí)，電壓升值70KV，耐壓時(shí)間持續(xù)40S時(shí)，高壓C相上端內(nèi)側(cè)對(duì)低壓側(cè)和地存在放電現(xiàn)象，電壓下降，放電現(xiàn)象消失。在對(duì)變壓器內(nèi)部高低壓繞組紅色橡膠內(nèi)壁、鐵軛進(jìn)行表面清潔處理，工頻耐壓復(fù)試，電壓升值70KV，持續(xù)44S時(shí)，高壓C相上端內(nèi)部放電現(xiàn)象。由于當(dāng)天濕度較大，變壓器存放干燥，第二天針對(duì)放電點(diǎn)貼附環(huán)氧樹脂DMD絕緣材料，提升高低壓冊(cè)之間的絕緣強(qiáng)度，再次進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)，電壓升至70KV時(shí)，經(jīng)過(guò)60s，無(wú)放電現(xiàn)象，工頻耐壓試驗(yàn)合格。

4.2 原因分析

（1）對(duì)線圈及以下鐵軛用吹風(fēng)機(jī)干燥處理，耐壓水平可以提高，查看試驗(yàn)濕度為70%，濕度相對(duì)較大。線圈端部表面可能受潮。

（2）試驗(yàn)過(guò)程中，第一次耐壓70KV時(shí)，變壓器可以聽到較大靜電聲，

在吹掃后的耐壓試驗(yàn)中，變壓器靜電聲大大減小。

（3）根據(jù)2次耐壓試驗(yàn)，放電位置相同。經(jīng)過(guò)仔細(xì)查看，該放電位置為C相高壓側(cè)上端內(nèi)部，內(nèi)部有半個(gè)米粒大小的小凹槽。后續(xù)貼附環(huán)氧樹脂DMD絕緣材料，增加了絕緣強(qiáng)度，通過(guò)試驗(yàn)。

（4）測(cè)量低壓線圈絕緣為20mm，高壓側(cè)樹脂SH30mm，空氣間隙120mm，主通道75mm。對(duì)絕緣墊塊、線圈高度、鐵心等部件尺寸進(jìn)行測(cè)量符合圖紙要求，尺寸在合格的偏差范圍內(nèi)。

根據(jù)以上四點(diǎn)分析，濕度偏大、變壓器高壓線圈內(nèi)側(cè)線圈、鐵軛處灰塵較多，變壓器高壓線圈內(nèi)側(cè)不夠平滑造成的耐壓放電。

4.3 采取措施

（1）試驗(yàn)前選擇合適的天氣，空氣濕度最大不得超過(guò)80%。

（2）保持干式變壓器器身與絕緣外表的清潔，保持電氣連接部件緊固。

（3）如果高低壓線圈端面到鐵軛的絕緣距離偏小，造成工頻耐壓放電，建議直接反饋廠家、要求線圈結(jié)構(gòu)改進(jìn)，盡量增加絕緣距離至滿足要求。

（4）如果線圈內(nèi)側(cè)表面出現(xiàn)尖角或者凹槽需要反饋廠家具體信息，經(jīng)廠家同意可對(duì)原澆注樹脂內(nèi)側(cè)增加環(huán)氧樹脂DMD絕緣材料，彌補(bǔ)高壓線圈內(nèi)部不平，增加抗絕緣性。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)33KV箱變干式變壓器出廠驗(yàn)收完成的關(guān)鍵試驗(yàn)，進(jìn)行了試驗(yàn)絕緣電阻測(cè)量、變壓器變比測(cè)量、空載電流和空載損耗的測(cè)量、外施壓試驗(yàn)、感應(yīng)耐壓試驗(yàn)等主要試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)過(guò)程故障分析結(jié)果和實(shí)際排除情況，總結(jié)出廠驗(yàn)收試驗(yàn)控制關(guān)鍵事項(xiàng)和故障排除措施，為指導(dǎo)后續(xù)項(xiàng)目，具有借鑒作用。

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（中國(guó)核工業(yè)二三建設(shè)有限公司，廣東 惠州 516269）