楊孝志，葉飛，吳少雷，馮玉，趙愛華，汪茂彥國網(wǎng)安徽省電力公司電力科學(xué)研究院；國網(wǎng)安徽省電力公司；國網(wǎng)合肥供電公司

配電變壓器溫升試驗(yàn)方法的實(shí)現(xiàn)

楊孝志1，葉飛2，吳少雷1，馮玉1，趙愛華1，汪茂彥3
1國網(wǎng)安徽省電力公司電力科學(xué)研究院；2國網(wǎng)安徽省電力公司；3國網(wǎng)合肥供電公司

文章以典型配電變壓器為例，詳細(xì)展示了變壓器溫升試驗(yàn)三個(gè)階段記錄的各種數(shù)據(jù)，利用常規(guī)軟件非常方便獲得斷電時(shí)刻繞組電阻，并提供總損耗條件下和額定電流下溫升數(shù)據(jù)計(jì)算的具體公式，最后對(duì)溫升試驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行了說明。

溫升試驗(yàn)；配電變壓器

變壓器在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的損耗會(huì)使其絕緣介質(zhì)溫度升高，如溫升超過標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)允許的范圍,將影響變壓器的安全運(yùn)行和使用壽命。自2012年開展配電變壓器質(zhì)量抽檢檢測工作以來，共發(fā)現(xiàn)56臺(tái)存在檢測指標(biāo)不合格，其中35臺(tái)繞組或頂層油溫升超標(biāo)，同時(shí)變壓器溫升指標(biāo)是衡量其帶載能力的一項(xiàng)非常重要試驗(yàn)項(xiàng)目，因此對(duì)變壓器進(jìn)行溫升試驗(yàn)是非常有必要的。

1　變壓器溫升試驗(yàn)簡介

變壓器溫升試驗(yàn)為了驗(yàn)證變壓器設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)及冷卻系統(tǒng)是否合理。配電變壓器溫升試驗(yàn)主要是檢測頂層油溫升和高、低壓繞組的溫升大小是否符合規(guī)范或技術(shù)協(xié)議書的要求。

國標(biāo)GB 1094.2—2013規(guī)定測量油浸式變壓器的穩(wěn)態(tài)溫升的標(biāo)準(zhǔn)方法是短路接線的等效試驗(yàn)法。施加總損耗和額定電流2個(gè)階段，分別測量2個(gè)階段終了的頂層油溫、底層油溫（散熱器出口溫度）和環(huán)境溫度；再測量斷電時(shí)刻開始固定時(shí)間間隔的一系列離散的高、低壓繞組熱電阻值。最后基于上述測量數(shù)據(jù)，計(jì)算出變壓器額定頻率、額定電壓和額定電流條件下頂層油溫升和高、低壓繞組平均溫升值[1][2]。

2　變壓器溫升試驗(yàn)過程及數(shù)據(jù)記錄

文章以常見的S11-M-315/10型配電變壓器為例詳盡展現(xiàn)變壓器溫升試驗(yàn)算法的實(shí)現(xiàn)過程。

2.1變壓器基本參數(shù)及溫升試驗(yàn)前需要實(shí)測參數(shù)

開展溫升試驗(yàn)前首先確定變壓器的電壓電流基本參數(shù)，測量冷態(tài)電阻值以及空載損耗和75℃負(fù)載損耗值。

1）變壓器基本參數(shù)

該臺(tái)變壓器高低壓側(cè)試驗(yàn)檔位額定電壓和電流以及冷態(tài)電阻值如表1所示。

表1　額定電壓電流以及電阻值

2）變壓器實(shí)測損耗值

該臺(tái)變壓器空載和75℃負(fù)載損耗以及總損耗值如表2所示。

2.2加熱過程記錄

1）施加總損耗過程

溫升加熱過程需要施加總損耗（空載損耗與75℃負(fù)載損耗之和）所對(duì)應(yīng)的功率值，加熱過程一般比較長，待每小時(shí)油面溫度溫升小于1k時(shí)，則認(rèn)為油溫度穩(wěn)定，此時(shí)需要連續(xù)記錄3個(gè)小時(shí)施加功率值、油面溫度和室內(nèi)溫度。施加損耗功率和油面溫度見表3所示，表格記錄數(shù)據(jù)功率測量為2瓦特表法，散熱片上部和底部溫度值見表4和表5，油面和環(huán)境溫度見表6。

表3　總損耗條件下施加功率及油面溫度

表4　總損耗條件下散熱片上部四點(diǎn)溫度

表5　總損耗條件下散熱片底部四點(diǎn)溫度

表6　總損耗條件下油面和環(huán)境三點(diǎn)溫度

2）施加額定電流過程

表7　額定電流條件下施加電流及油面溫度

總損耗過程結(jié)束后，降低電流至額定電流階段，施加1個(gè)小時(shí)，記錄電流值和油面溫度見表7所示，其它需要記錄的表格信息與總損耗過程類似，見表8、9、10所示。

表8　額定電流條件下散熱片上部四點(diǎn)溫度

表9　額定電流條件下散熱片底部四點(diǎn)溫度

表10　額定電流條件下油面和環(huán)境三點(diǎn)溫度

1.5分測量第一個(gè)數(shù)據(jù)，Ri-R20為當(dāng)前電阻值與第20分鐘時(shí)電阻的差值，用于后面擬合方程計(jì)算斷電時(shí)刻電阻值。

3　變壓器溫升數(shù)據(jù)處理的實(shí)現(xiàn)

3.1斷電時(shí)刻繞組電阻計(jì)算

基于表11中熱態(tài)高、低壓繞組電阻值與其20分鐘電阻的差值和時(shí)間軸，通過EXCEL2007實(shí)現(xiàn)指數(shù)趨勢線擬合，擬合圖及方程如圖1所示，從圖中可以看出高壓側(cè)繞組斷電時(shí)刻與20分鐘電阻差值ΔR1為0.3126Ω，低壓繞組斷電時(shí)刻與20分鐘電阻差值ΔR2 為0.2884mΩ。

圖1　高、低壓繞組斷電時(shí)刻電阻值擬合圖形

式中R1_0和R2_0分別表示高、低壓繞組斷電（0時(shí)刻）電阻值。

3.2總損耗條件下溫升數(shù)據(jù)計(jì)算

油溫度矯正系數(shù)：

K1=需要施加的總損耗/實(shí)際施加的總損耗

油頂層溫升：

油平均溫度：

油平均溫升：

式中ΔTc為總損耗條件下散熱片上端與底部平均溫度的差值。

3.3額定電流下溫升數(shù)據(jù)計(jì)算

繞組溫度矯正系數(shù)：

K2=（需要施加的電流/實(shí)際施加的電流）2

油平均溫度：

高壓繞組平均溫度：

低壓繞組平均溫度：

高壓繞組對(duì)油平均溫升：

低壓壓繞組對(duì)油平均溫升：

式中ΔTc'為額定電流條件下散熱片上端與底部平均溫度的差值，R1、R2為常態(tài)下高、低壓電阻值。

3.4最終溫升結(jié)果計(jì)算

高壓繞組平均溫升：

低壓繞組平均溫升：

油平均溫升：

4　變壓器溫升試驗(yàn)關(guān)鍵點(diǎn)說明

繞組冷態(tài)電阻的測量。通過以上公式顯然可以看出繞組冷態(tài)電阻對(duì)最終變壓器繞組溫升大小有著決定性的影響，故在繞組測量過程中需要注意準(zhǔn)確記錄測量繞組電阻時(shí)頂層油溫，并且繞組冷態(tài)電阻的測量和熱態(tài)電阻測量需用同一臺(tái)直流電阻測試儀測量，以較小測量誤差和不確定性。同時(shí)如果溫升結(jié)果有異常時(shí)，建議重新測量繞組冷態(tài)電阻值，再次核實(shí)上次測量結(jié)果。

[1]李建明，朱康.高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)方法[M].四川：中國電力出版社，2008：163-165

[2]王正官.變壓器試驗(yàn)技術(shù)（35）[J].變壓器，2001,38（10）：41-43

楊孝志（1976-），男，碩士，工程師，從事電力設(shè)備質(zhì)量檢測、試驗(yàn)工作。