变压器试验综合集成装置的研发与应用

谢义武 陈影

中国电建集团福建工程有限公司

摘要：电力变压器是所有变电站的主设备之一，变压器在安装后及停电年检中都要做相关的电气试验，而且每台变压器在做电气试验时如果用传统的方法就要花费较多的时间及人力，为了缩短变压器的试验时间及降低人工成本，特研发了变压器试验综合集成装置，并逐渐应用到现场中。

关键词：变压器；试验；集成装置；研发；应用

1.变压器试验综合集成装置研究的意义

电力变压器是变电站的核心设备，其安全可靠运行直接关系到整个变电站乃至电网的安全可靠运行。变压器在安装及检修过程中需要做多项相关的绝缘类试验及特性试验。由于每项试验接线方式不一样，传统做法是：每做完一项试验项目后试验人员都要攀爬到变压器上重新更换试验接线，尤其是在更换220千伏变压器上试验接线时，由于变压器套管比较高，做每一项试验都需要高空作业车配合，而且要花费很长时间进行试验接线更换。这样，不仅降低了试验效率，而且也增加了人身安全风险。

为解决以上问题，通过研发的变压器试验综合测试集成装置，不仅可以改变传统试验接线方法，缩短试验时间，提高试验效率，降低安全风险，而且可以大大缩短变压器停电时间、提前为用户送电，提高经济效益。传统的试验接线方法与新型集成装置的试验接线见下图1、图2。

图1 传统的绝缘类试验接线

图2 新型集成装置的试验接线

2 综合集成装置研究的主要内容

2. 变压器新安装后及变压器年检需要进行交接试验与预防性试验时，测试线只要从变压器各侧绕组引下来后，将试验用的测试线接到该集成装置即可进行变压器各类绝缘试验及特性试验，所有试验接线的变换都可在该集成装置上完成，无需试验人员频繁上下变压器更换、整理试验接线。而且测试线线能够固定牢固、易于拆装收纳，并满足主变试验所需的线长、屏蔽、接地等要求。研发出来的集成装置配合原有的试验仪器，满足变压器绕组绝缘电阻测试、变压器绕组电容量及介质损耗测量、绕组直流电阻测量、变压器有载调压开关机械特性测试、变压器变比测试、变压器套管电容量及绝缘电阻测量等电气试验项目的要求。

3 综合集成装置主要特点

三相变压器电气试验的综合测试集成装置具有以下特点：

（1）安全性：一是减少电气试验人员频繁进行高空更换试验接线，降低人身安全风险；二是测试线的绝缘强度及屏蔽性能高，能够有效承受10kV交流电压。

（2）便利性：重量轻、体积小，便于搬运及现场使用。

（3）可靠性：可靠接地，能够消除设备残余电荷或邻近间隔感应电荷的不良影响。

（4）经济性：一是减少高空作业车的使用次数；二是降低人工成本；三是缩短变压器停电时间、提前为用户送电。

4 变压器试验综合集成装置现场应用技术原理

三相变压器试验综合测试集成装置如图3所示，该集成装置的接线面板上按照高压绕组、中压绕组、低压绕组及套管末屏划分区域，将接在变压器上的所有试验线引下来分别接在对应绕组区域的端子，以黄、绿、红颜色区分A、B、C三相，且在接线面板设计了接地端子。在现场进行交接试验或者进行预防性试验，一次接线完毕后，在无需变更变压器上接线的情况下，能够使用现有的单项变压器测试仪器，完成绝缘电阻（绕组绝缘及末屏对地绝缘）、介质损耗和电容量（绕组介损及套管介损）、直阻、变比、有载分接开关特性、低电压短路阻抗等试验。注：高压绕组、中压绕组、低压绕组屏蔽开关从上往下依次为1号、2号、3号、4号、5号屏蔽开关。套管末屏屏蔽开关分别对应相应A相、B相、C相、N相屏蔽开关及Am相、Bm相、Cm相、Nm相屏蔽开关。

图3 变压器专用试验线集成装置面板

4.1 变压器绕组直流电阻测试

变压器绕组直流电阻测量时，将从变压器本体各侧绕组上引下来的测试线接到装置面板上对应的高压绕组、中压绕组、低压绕组、套管末屏模块处后，集成装置上的套管末屏模块处的屏蔽开关全部闭合（按钮拨向左为开关闭合状态、拨向右为开关断开状态）进行短接接地；集成装置面板上的高压绕组、中压绕组、低压绕组模块上的开关端子全部断开（电流端子与电压端子断开）。然后将变压器直阻测试仪的测试线按测试需求与对应的综合集成装置面板上的高压绕组A相、B相、C相、O相，中压绕组Am相、Bm相、Cm相、Om，低压绕组的a相、b相、c相、o相处的电压端子及电流端子连接（测量前，先将综合集成装置及变压器直阻测试仪器可靠接地）。

4.2 变压器有载调压开关测试

进行变压器有载调压开关测试，只要将集成装置面板上中压绕组、低压绕组、套管末屏模块的屏蔽开关端子全部闭合进行短接，再通过短接线把中压绕组Am相、Bm相、Cm相、Om，低压绕组的a相、b相、c相、o相短接接地；面板上的高压绕组模块处的开关端子全部断开（电流端子与电压端子断开，如图4所示）。将变压器有载调压开关测试仪的测试线按测试需求与对应的综合集成装置面板上的高压绕组A相、B相、C相、O相处的电压端子与电流端子连接（测试前，应先将综合集成装置及有载开关测试仪器可靠接地）。

图4 有载调压开关测试接线示意图

4.3 变压器变比测试

变压器变比测量时，将试验综合集成装置面板上高压绕组、中压绕组、低压绕组模块处所有开关闭合把电流端子与电压端子进行短接；套管末屏模块处所有开关闭合进行短接，再通过短接线接地。变压器变比测试仪的测试线按测试需求与对应的综合集成装置面板上的高压绕组A相、B相、C相、O相，中压绕组Am相、Bm相、Cm相、Om，低压绕组的a相、b相、c相、o相处的电压端子相连就可以开始测量了（测量前，先将综合集成装置及变压器变比测试仪器接地）。例如：做变压器高压侧绕组对低压侧绕组的变比，只要按照变比测试仪说明书上的接线原理把从变比测试仪上的高压端子引出的测试线与集成装置面板上的高压绕组A相、B相、C相的端子连接，变比测试仪上低压端子引出的测试线与集成装置面板上的低压绕组a相、b相、c相连接（测试前，应先将综合集成装置及变比测试仪可靠接地）。

4.4 变压器绕组绝缘电阻测量

4.4.1 低压绕组-高中及地绕组绝缘电阻测量

集成装置面板上低压绕组1至4号屏蔽开关闭合、5号屏蔽开关断开，a相、b相、c相、o相用短接线短接；高压绕组、中压绕组、套管末屏将所对应全部屏蔽开关闭合进行短接，再用短接线把A相、B相、C相、O相，Am相、Bm相、Cm相、Om短接一起后接地（接地短接线不得碰触高压线及外壳），如图5所示；绝缘电阻表L端（高压端）接至低压绕组短接端子，E端接地，屏蔽端可接至屏蔽端子。

图5 低-高中及地绕组绝缘电阻接线示意图

同理，可做变压器中压绕组-高低及地绕组的绝缘电阻测量、变压器高压绕组-中低及地绕组的绝缘电阻测量、高中绕组-低及地绕组的绝缘电阻测量、高中低绕组-地绕组的绝缘电阻测量。

4.5 变压器绕组介损及电容量测量

4.5.1 低压绕组-高中及地绕组介损及电容量测量

集成装置面板上低压绕组1至4号屏蔽开关闭合、5号屏蔽开关断开，a相、b相、c相、o相用短接线短接；高压绕组、中压绕组、套管末屏将所对应全部屏蔽开关闭合进行短接，再用短接线把A相、B相、C相、O相，Am相、Bm相、Cm相、Om短接一起后接地（接地短接线不得碰触高压线及外壳），接线原理图与低压绕组-高中及地绕组绝缘电阻测量一致，介损仪高压线接至低压绕组短接端子，屏蔽线接至屏蔽端子。

同理，可做中压绕组-高低及地绕组介损及电容量测量、高压绕组-中低及地绕组介损及电容量测量、高中绕组-低及地绕组介损及电容量测量、高中低绕组-地绕组介损及电容量测量。

4.6 变压器套管介损及电容量测量

4.6.1 高压侧套管A相的介损及电容量测量

集成装置面板上高压绕组1至4号屏蔽开关闭合、5号屏蔽开关断开，再用短接线把A相、B相、C相、O相短接；中压绕组、低压绕组将所对应全部屏蔽开关闭合进行短接，套管末屏将A相闭合开关断开，并将其余屏蔽开关全部闭合短接，通过短接线接地（注意接地短接线不得碰触高压线及外壳），如图6所示，介损仪高压线接至高压短接端子，屏蔽线接屏蔽端子,Cx信号线接套管末屏A相。

图6 高压A相套管介损接线示意图

同理，可做高压B相、C相、N相套管介损及中压侧套管介损，届时只需要将套管末屏对应的B相、C相、N相闭合开关断开，并将其余屏蔽开关全部闭合短接，通过短接线接地（注意接地短接线不得碰触高压线及外壳），介损仪高压线接至高压短接端子，屏蔽线接屏蔽端子,Cx信号线接套管末屏对应的B相、C相、N相即可。

5 现场使用情况

变压器试验综合测试集成装置研发生产后，在110kV主变上进行了变比试验、绕组直流电阻、变压器绕组介质损耗、绕组绝缘电阻测试。

5.1 绕组绝缘电阻试验数据的比较

表一 传统方法绝缘电阻测量数据

试验接线	绝缘电阻R15“（MΩ）	绝缘电阻R60”（MΩ）	吸收比R60“/R15”
高/低及地	28100	45200	1.609
低/高及地	14500	29600	2.041
高低/地	22700	36900	1.622

表二 使用试验综合测试集成装置后的绝缘电阻测量数据

试验接线	绝缘电阻R15“（MΩ）	绝缘电阻R60”（MΩ）	吸收比R60“/R15”
高/低及地	25300	43400	1.72
低/高及地	13800	27800	2.02
高低/地	20100	35300	1.76

5.2 绕组介损及电容量测量试验数据的比较

表三 传统方法的绕组介损及电容量测量试验数据

接 线 方 式	试验电压（kV）	接线方法	修前电容量Cn(pF)	实测电容量Cx(pF)	△Cx（%）	介损tgδ（%）
高/低及地	10	反接法	10624	10570	-0.51	0.277
低/高及地	10	反接法	16150	16190	0.25	0.235
高低/地	10	反接法	12870	12890	0.16	0.245

表四 使用集成装置后的绕组介损及电容量测量试验数据

接 线 方 式	试验电压（kV）	接线方法	实测电容量Cx(pF)	△Cx（%）	介损tgδ（%）
高/低及地	10	反接法	10574	-0.47	0.279
低/高及地	10	反接法	16193	0.27	0.245
高低/地	10	反接法	12892	0.17	0.251

通过用两种方法进行的试验数据比较，使用试验集成装置与传统方法测试试验数据相比，无明显偏差，且所有试验数据均符合电气设备试验规程所要求的范围内。

6 总结

变压器试验综合集成装置经过现场检验后，可以代替传统的试验方法，具有安全性、便利性、可靠性及经济性。

今后可以不断推广变压器试验综合集成装置的使用，继续收集并整理在现场使用中各项电气试验的数据，为进一步完善及改进变压器试验的综合测试集成装置工作效率及安全性能奠定更加有力的基础。

参考文献

[1] GB 50150-2016《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》

[2] 《国家电网公司电力安全工作规程（ 变电部分）》2013年

[3] 《电气装置安装工程 质量检验及评定规程》

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