孫秋芹，周志成，趙 科，劉 洋，陶風波

(江蘇省電力公司電力科學研究院，江蘇南京211103)

變壓器是電力系統(tǒng)中最重要的電氣設(shè)備之一，運行中一旦出現(xiàn)故障，將對電力系統(tǒng)造成嚴重危害[1]。變壓器的電氣試驗項目繁多，包括絕緣電阻、電壓比、繞組直流電阻、感應(yīng)耐壓試驗、空載電流和空載損耗、短路阻抗和負載損耗、短路承受能力試驗等項目[2-4]?，F(xiàn)有的變壓器電氣試驗儀器功能單一、單臺測量設(shè)備通常只能開展特定的試驗項目，試驗過程中需頻繁進行試驗儀器和試驗接線變更，工作量大，給試驗人員也帶來了較大的安全隱患。文中開發(fā)了一套變壓器綜合試驗系統(tǒng)，對試驗驗項目進行了高度集成，可通過一次性試驗接線，程序順序控制，一鍵式操作完成變壓器絕緣電阻、短路阻抗、繞組直流電阻、有載分接開關(guān)過渡電阻與過渡時間、變壓器變比、介質(zhì)損耗的等參數(shù)的測量。

1 變壓器綜合試驗系統(tǒng)的硬件設(shè)計

1.1 綜合試驗系統(tǒng)接線方式

變壓器綜合試驗系統(tǒng)接線方法如圖1所示。通過試驗引線將被試變壓器的高、中、低壓側(cè)三相及相應(yīng)中性點、變壓器套管末屏等與集線轉(zhuǎn)換器進行連接，集線轉(zhuǎn)換器與測量系統(tǒng)相連。為測量變壓器的短路阻抗參數(shù)，引入了一種短路阻抗短接器，它與被試變壓器的中壓、低壓側(cè)三相及相應(yīng)中性點出線相連，試驗過程中可根據(jù)需要進行短接。

1.2 綜合試驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

變壓器綜合試驗系統(tǒng)的組織架構(gòu)如圖2所示。變壓器綜合試驗系統(tǒng)主要包括集成控制器、工控機、打印機、液晶顯示器、集線轉(zhuǎn)換器、短路阻抗短接器等。其中，集成控制器是變壓器綜合試驗系統(tǒng)的核心，對各模塊進行集中控制。

綜合可靠性、抗干擾、擴展性、通信距離、組件資源等因素，變壓器綜合試驗系統(tǒng)采用基于TCP/IP協(xié)議的Ethernet局域網(wǎng)模式，實現(xiàn)全程網(wǎng)口通信，具有很高的可靠性[5，6]。

圖1 變壓器綜合試驗系統(tǒng)接線

圖2 變壓器綜合試驗系統(tǒng)架構(gòu)

1.3 綜合試驗電源

文中采用正弦脈寬調(diào)制技術(shù)（SPWM）和系統(tǒng)級的軟件控制，為測量儀器提供試驗電源。其中，介質(zhì)損耗測試采用10 kV交流電壓源、直流電阻測試采用1 A直流電流源、有載分接開關(guān)特性測試采用1 A直流電流源等，綜合試驗電源模塊原理如圖3所示。

1.4 試驗引線

圖3 綜合試驗電源模塊原理

試驗引線采用高壓拖地電纜線，為兩芯屏蔽結(jié)構(gòu)，每根線里面包括有電流輸出線、電壓信號線、內(nèi)高壓屏蔽層和外拖接大地屏蔽層，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。其中，內(nèi)高壓屏蔽和外接地屏蔽層之間采用復(fù)合式硅膠絕緣，試驗引線兼顧變壓器絕緣電阻、介質(zhì)損耗、繞組直流電阻、有載開關(guān)特性試驗等特點。內(nèi)高壓屏蔽層通過增加鋁箔層和半導(dǎo)體層，保證試驗引線在試驗過程中不會由于內(nèi)屏蔽絲網(wǎng)的變稀引起屏蔽不良。

圖4 一線多用試驗引線

2 軟件設(shè)計

試驗系統(tǒng)采用C#語言進行軟件開發(fā)，系統(tǒng)軟件包括通信管理、數(shù)據(jù)管理、設(shè)備管理、流程配置、智能測試等6部分，軟件程序流程圖如圖5所示。

圖5 軟件流程

程序開始運行后，首先錄入相關(guān)設(shè)備信息；通過在儀器內(nèi)部設(shè)置標準電阻、標準電容等裝置，對各測量模塊進行自檢；依次測量變壓器絕緣電阻、變比、短路阻抗、介質(zhì)損耗、直流電阻、有載開關(guān)特性；對試驗結(jié)果進行采集，并將試驗結(jié)果與銘牌、出廠值等進行比較；當測試結(jié)果超標時，進行預(yù)警提示；試驗完成時，自動生成測試報告。

3 誤差測試

為了保證變壓器綜合試驗系統(tǒng)的準確性，采用標準源對各模塊的功能進行了測試，以校驗測量系統(tǒng)的誤差，試驗結(jié)果如表1所示。其中，變壓器絕緣電阻測量模塊誤差最大，為1.90%；變壓器變比測量模塊誤差最小，為0.25%。測量誤差滿足工程應(yīng)用需求。

表1 試驗系統(tǒng)各功能模塊測量誤差 %

4 工程應(yīng)用

應(yīng)用變壓器綜合試驗系統(tǒng)對江蘇某220 kV變壓器進行了測試。試驗項目包括有載分接開關(guān)過渡電阻、變壓器有載分接開關(guān)過渡時間、變比、繞組直流電阻、短路阻抗、絕緣電阻、介質(zhì)損耗、電容量等、并與傳統(tǒng)測試儀器進行了比較。部分試驗結(jié)果如表2至表4所示。

表2 變壓器高壓側(cè)套管介質(zhì)損耗

表3 變壓器高壓側(cè)繞組直流電阻 mΩ

由表2至表4可知，變壓器綜合試驗系統(tǒng)可有效測量變壓器高壓側(cè)套管介質(zhì)損耗、繞組直流電阻、有載分接開關(guān)過渡電阻、過渡時間等參量，測量結(jié)果與傳統(tǒng)方法偏差很小，均小于1%，可滿足工程需求。在試驗效率方面，傳統(tǒng)測試方法需要5 h、3人完成的試驗工作量僅需2 h、2人即可完成相應(yīng)工作。

表4 變壓器A相有載分接開關(guān)過渡電阻與過渡時間

5 結(jié)束語

建立了變壓器綜合試驗系統(tǒng)，提出了變壓器一次性試驗接線方法，通過程序順序控制，可一鍵式操作完成變壓器絕緣電阻、短路阻抗、變壓器變比、繞組直流電阻、有載分接開關(guān)測試、介質(zhì)損耗等電氣試驗項目，該方法大大減小了試驗工作量，可顯著提高變壓器電氣試驗效率。

[1]謝毓城.電力變壓器手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003：2-3.

[2]陳天翔，王寅仲.電氣試驗[M].北京：中國電力出版社，2005：19-33.

[3]保定天威保變電氣股份有限公司.變壓器試驗技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000：4-5.

[4]甘 強，吉亞民，陳 軒.一起220 kV變壓器局部放電試驗異常情況分析[J].江蘇電機工程，2013，32（3）：10-12.

[5]翁國慶，賈俊波.電氣試驗車軟件系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)[J].高電壓技術(shù)，2003，29(11)：52-54.

[6]劉志剛，賈俊波.VFP在開發(fā)電氣試驗車試驗界面中的應(yīng)用[J].高電壓技術(shù)，2002，28(11)：44-45.