提高大型电力变压器三角形接线侧直流电阻测试效率的研究及应用申葳

提高大型电力变压器三角形接线侧直流电阻测试效率的研究及应用申葳

申葳吴雪红

（国网福建省电力有限公司龙岩供电公司福建龙岩364000）

摘要：为提高变压器三角形接线侧直流电阻测试效率，缩短测试时间，本文提出了一种快速测试的方法。该测试方法主要是利用变压器剩磁在绕组中产生的磁动势，通过短路的方式将磁动势有效的消除和利用，从而达到快速简易消磁、并保留与下一个测试绕组相同方向的剩磁，减少下一个绕组测试的充电时间，从而减少测试时间。基于“消、助磁”功能于一体，研制出的大型电力变压器直流电阻辅助测试装置，在龙岩公司本部及县公司推广使用，应用效果良好。

关键词：快速测试；剩磁；消、助磁

0引言

变压器三角型接线侧直流电阻测试速度慢的原因是于三角形连接方式，各绕组之间不能打开，导致测试过程中剩磁的影响[1]。目前现有的测试方法有：一、采用恒定电流法，其测试时间很长，少则几十分钟，长的要一两个小时，因此人们采用加大测试电流及测试仪容量的方法快测试速度，电流从20A增加到100A，测试速度的确有所提高，但是发现提高充电电流后会对变压器的铁芯造成剩磁，并且充电电流越大铁芯的剩磁就越大，变压器的剩磁影响会造成合闸保护。还有一种方法就是采用高压助磁的测试方法，就是将高压侧的绕组串接到低压侧，通过高压侧的绕组给铁芯充磁，使铁芯很快达到磁饱和，提高低压侧绕组直流电阻测试速度的目的，但是带有此功能的仪器非常昂贵，使用时又必须将高压侧的线接好，因此对于现场没有天车或升降平台时便无法操作，在采用恒定电流充电测直阻的测试时间很长，少则几十分钟，长的要一两个小时，直接影响了试验的效率[2]。本文提出了一种快速测试的方法，并基于该方法研制出的大型电力变压器直流电阻辅助测试装置，实际应用表明该方法可以大大缩短试验时间，提高工作效率。

1、传统测试方法

变压器低压侧（三角形接线方式）直流电阻测试的一般测试顺序为：ab、bc、ca，仪器施加的测试电源为直流5A，需要充电回路饱和时测试电阻才能稳定[3]，测量完毕后直流剩磁在交流变压器铁芯中保持稳定状态，测试完毕后在变压器内部形成的剩磁[4]如下图1所示：

ab（a+，b-）测试完后，剩磁方向与下一个测量绕组bc（b+，c-）需要饱和的磁场方向对比，有一相相同两相相反；同样bc绕组测量完毕，产生的磁通方向也与下一个测量绕组ca（c+，a-）需要饱和的磁场方向有一相相同两相相反，因此测量时间较长。

2、快速测试原理

2.1改变直流电阻测试顺序

直流电阻的测试顺序设为先ab绕组，再ac绕组，最后bc绕组。该测试顺序在更换接线前后的磁场方向会有两相相同一相相反，在一定程度上减少了测试时间，具体过程如下：测试过程中将测试顺序设为先ab（a+，b-），再ac（a+，c-），最后（b+，c-），测试时产生的磁动势方向如下图2所示：

从图中可以看出，ac短路后磁势Fb、Fc方向相反、大小相同，相互抵消，起到消磁的作用；ac绕组经短路线构成回路，Fa基本保持不变，且与下一个测量绕组ac（a+，c-）或bc（b+，c-）需要饱和的方向相同，起到助磁的效果。

综上所述，当ab（a+，b-）测量完毕，将下一个测量绕组ac短路，使ab绕组与bc绕组产生的磁通相互抵消，剩余ac绕组磁通，再进行ac（a+，c-）绕组测量，可大大减少ac测量绕组的充电时间；同样当ac（a+，c-）测量完毕，将bc短路，使ac绕组与ab绕组产生的磁通相互抵消，剩余bc绕组磁通，再进行bc（a+，c-）绕组测量，可大大减少bc测量绕组的充电时间。

3、大型电力变压器直流电阻辅助测试装置研制

根据以上测试原理，研制出大型电力变压器直流电阻辅助测试装置。该装置采用继电器智能切换的方式来改变测试的顺序，并且可以跟直流电阻测试仪通讯联机测试，是一个能够自动切换测试端子，并且只用小电流就能提高测试速度的装置。该装置由A、B、C、O端口，按钮开关选择模块，单片机控制模块，继电器切换模块，直流电阻测试仪端口构成，如图4所示：

4变压器直流电阻辅助测试装置

该装置可实现以下功能：

1、星形接线方式情况下，可手动选择输出AO、BO、CO。

2、三角形接线方式情况下，测试顺序固定为：ab→ac→bc，此测试顺序不可改变。

（1）当ab（a+，b-）测量完毕，待直阻仪放电完毕后，装置应自动将b端子输出改为c端子输出，此时将输入端子ab短路10S，使下一个测量绕组ac短路10S，ab绕组与bc绕组产生的磁通相互抵消后再进行ac（a+，c-）绕组测量；

（2）当ac（a+，c-）绕组测量完毕，待直阻仪放电完毕后，装置应自动将a端子输出改为b端子输出，此时将输入端子ac短路10S，使下一个测量绕组bc短路10S，ac绕组与ab绕组产生的磁通相互抵消后再进行bc（b+，c-）绕组测量；

（3）应实现直阻仪与该辅助装置之间的通讯，即直阻仪放电完毕后该装置接收到信号后自动开始下一个测试的接线方式切换。

4、应用情况

目前，该试验方法已做成变压器直流电阻测试辅助装置，在我公司各变电站及县公司主变检修试验时得到广泛应用，变压器直流电阻快速测试辅助装置的使用具有以下优势：

（1）接线方式不论是YND11，还是Dyn11，凡是三角形接线方式的大型变压器，在三角形接线侧，都可以采用这种方法进行；

（2）大型电力变压器直流电阻测试在变压器的所有试验项目中是一项较为方便而有效的考核绕组连接状况的试验，不论是变压器大修、小修，还是检查绕组接头的焊接质量、近区短路后有无绕组匝间短路、分接开关的接触等故障情况都可以使用；

（3）不少县公司由于资金不足，现场使用的仍然是3A以下的小电流直流电阻仪，通过这种测试方法的推广及应用，可以减少再次购买大电流直流电阻仪的资金投入；

（4）操作简单方便，快速安全，大大提高了工作效率，提高了供电可靠性，减少了工作时间、人员、物力和停电损失，更好地树立供电企业的良好形象，增加售电量，使供电企业的经济效益得到进一步的提高，为建设低碳社会、保证电力需求方面发挥作用。

5、经济效益

国网龙岩供电公司本部共有110kV及以上变电站78座，主变124台，总容量：7430MVA：其中220kV变电站14座，主变24台，总容量3780MVA；110kV变电站64座，主变100台，总容量3650MVA，平均每台变压器容量在59.9MVA。通过技术创新后，可以将每台变压器直流电阻测试时间由原来的2小时减少到0.5小时，缩短1.5小时，按照平均一台110kV及以上变压器每4.5年（状态检修规程的正常周期）必须停电一次做例行试验计算，平均每年约有27台（暂不考虑新增主变）变压器停电检修试验，减少损失电量59.9×27×103×1.5=2425000kwh每度电按0.50元计算，一年下来可为电网节约停电损失121.3万元。根据检修定额标准，一台220kV变压器停电计划2天，110kV变压器停电计划1天，按人工费370元/天、车辆费260元/台班计算管理成本，加之仪器、材料折旧费，一年可节约管理成本约9392.86元。该项目的实施每年可为电力企业创造122.2万元的经济效益，按全省有1611台110kV、220kV主变需要每4.5年进行一次例行检修试验，平均每年需要进行例行检修试验358台，则可减少电费损失高达1620.3万元，即可为电力企业创造1620.3万元的经济效益。

参考文献：

[1]王朗珠，姚一平.“助磁法"在大型变压器低压侧直流电阻测试中的运用[J].高压电器2003，39（2）：59-60．

[2]刘凯．新型电力变压器绕组直流电阻速测仪的研制[D]．武汉：武汉大学，2004．

[3]梁鼎杰.浅议变压器绕组直流电阻测试[J].机电信息.2013（09）

[4]戴文进.电机学[M]清华大学出版社，2008．

作者简介：

申葳（1978.09），男，福建龙岩人，单位：国网龙岩电力有限公司，从事电力高压试验工作21年。

获奖情况：提高大型电力变压器三角型接线侧直流电阻测试效率的研究及应用已获得：2015年获国网福建省电力有限公司群众性创新三等奖；2016年获国网福建省百万职工“五小”创新大赛一等奖；2017年获福建省优秀质量管理小组一等奖；2017年授权发明专利：《一种大型电力变压器直流电阻快速测试方法》申请号或专利号：20150158159.0发文序号：2017061401207860。