低電壓短路阻抗測試在變壓器交接試驗中的重要性

盛 強

（湖北宜昌供電公司，湖北 宜昌 443003）

國電發［2000］589 號文件《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》中15.2.5 條規定：“對110kV 及以上電壓等級變壓器在出廠和投產前應做低電壓短路阻抗測試或用頻響法測試繞組變形以留原始記錄”；15.6 條又規定：“變壓器在遭受近區突發短路后，應做低電壓短路阻抗測試或用頻響法測試繞組變形，并與原始記錄比較，判斷變壓器無故障后，方可投運。”目前，一些單位對上述規定的執行偏重于用頻響法測試繞組變形，依據是GB50150-2006《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》中7.0.1 條第11 款：“變壓器繞組變形試驗”，而7.0.1.條沒有明確規定做低電壓短路阻抗測試。雖然繞組變形波形的變化對變壓器突發短路后的故障檢出率很高，但從宜昌電網近兩年來在110kV 及以上電壓等級的主變交接試驗中低電壓短路阻抗測試數據暴露的問題來看，低電壓短路阻抗測試在交接試驗時有繞組變形測試不可替代的作用。

1 概況

宜昌電網近兩年來新增220kV 主變5 臺、110kV主變13 臺，交接試驗時都進行了低電壓短路阻抗測試及繞組變形測試。

1）繞組變形

由于出廠試驗時的繞組變形波形因采用的試驗設備不同，與交接試驗時的波形沒有可比性，因此，以交接試驗的繞組變形波形作為原始數據。

2）低電壓短路阻抗

對一臺已安裝完畢還未投入運行的變壓器而言，交接試驗的低電壓短路阻抗值與出廠數據（出廠數據往往有高壓法、低壓法兩個數據，但二者數據基本一致，廠家以高壓法的數據作為銘牌數據）比較在正常情況下是沒有明顯變化的，如果變化過大，則應考慮變壓器運輸及安裝過程中是否出現異常，或者是其他原因。

3）低電壓短路阻抗值異常的判定標準

國標 GB1094.5-2003·承受短路能力中明確規定：圓形同心式變壓器的電抗在短路電流沖擊前后的變化不大于2%；前蘇聯高壓電器研究中心作過大量的統計分析，證明阻抗電壓值、短路阻抗值、短路電抗值的變化間接或直接地反映了變壓器繞組間的相對位置的變化，并認為這些值的變化率達2%時是應該及時安排芯體檢查的警戒限，而5%是不應繼續運行的界限。這些規定雖然是針對變壓器在遭受近區突發短路后的低電壓短路阻抗值異常的判定標準，但同樣適用于交接試驗，以判斷變壓器在運輸及安裝過程中是否出現異常。

2 交接試驗發現的問題及分析

在對宜昌電網近兩年來新增的220kV 主變5 臺、110kV 主變13 臺共18 臺變壓器的交接試驗中發現2臺變壓器的低電壓短路阻抗值與出廠數據之間存在異常，其中110kV、220kV 電壓等級各一臺，異常率為11.11%。因兩臺異常變壓器的情況基本相似，下面重點以A 變電站的一臺220kV 主變為例進行具體說明：

1） A 變電站新增220kV2#主變

其銘牌參數如下：

產品型號：SFSZ10-180000/220；

額定容量：180/180/90MVA；

額定電壓：（230±8×1.25%）/115/10.5kV；

額定電流：451.8/903.7/4849.6A；

阻抗電壓（%） 高—中：12.91 高—低：23.63 中—低：7.74。

交接試驗時三相法低電壓短路阻抗測試數據見表1。

表1 三相法低電壓短路阻抗測試數據

其中，Zk為短路阻抗（Ω）；ΔZmax為短路阻抗三相之間的最大互差（%）；Uk為阻抗電壓（%）；Uke為阻抗電壓額定值（銘牌值）（%）；ΔUk為阻抗電壓偏差值（%）。

試驗采用的設備為天水長城電力儀器設備廠生產的CD9882 變壓器動穩定狀態參數測試儀，根據該儀器的使用說明，當ΔZmax、ΔUk大于2%時，應引起注意，并要求做單相阻抗試驗。從表1可以看出，所有數據中，只有高對中的阻抗電壓偏差值ΔUk為4.96%，超過了規定要求。為查找原因，進行了如下幾項工作：

（1）按要求進行了高對中單相阻抗測試。結果顯示A、B、C 三個單相的短路阻抗平衡并在要求范圍內，從而排除了因某單相阻抗異常導致阻抗電壓偏差過大的可能。

（2）通過查看變壓器運輸及安裝記錄以及走訪相關人員，確認變壓器在運輸及安裝過程中未出現異常情況，因此也排除了運輸及安裝的影響。

（3）在排除上述原因后，還有一種情況就是：廠家出廠數據不準確。為此，查看該變壓器訂貨合同中的技術協議，技術協議中明確規定：為保證該變壓器與1#主變的并聯運行，其阻抗電壓值應與1#主變阻抗電壓銘牌值一致，即：高對中12.91%，高對低22.61%，中對低7.82%，誤差應控制在5%以內。按照2#主變的銘牌值，通過計算得出其與1#主變銘牌值的誤差分別為：高對中 0%，高對低4.5%，中對低 -1%，均在5%的控制范圍內，但高對中0%的誤差，在變壓器生產中確實難以實現。

（4）聯系變壓器廠家共同分析、處理問題。廠家技術人員到場后，首先承認高對中阻抗電壓值12.91%系工作人員從原始記錄到試驗報告過程中的筆誤所致，實際值應為13.51%，并用自帶的低電壓短路阻抗測試儀進行了測試，結果為13.51%，以此數據與技術協議要求的 12.91%計算，其誤差為4.6%，在5%的控制范圍內；與交接試驗值13.55%的偏差為0.29%，在2%的控制范圍內。并承諾修改出廠試驗報告、更換變壓器銘牌。

2）B 變電站新增110kV 1#主變

該變壓器與A 變電站新增220kV2#主變異常情況及處理過程基本一致，唯一不同之處是：A 變電站新增220kV2#主變高對中阻抗電壓實際值大于技術協議的要求，而B 變電站新增110kV 1#主變高對中阻抗電壓實際值小于技術協議的要求，但均在技術協議5%的控制范圍內，并且都接近5%的邊緣。

3 結論

通過對上述兩臺變壓器異常情況的分析及處理，可以得到以下幾點結論：

1）部分廠家為使產品的出廠參數盡量接近技術協議的要求，對出廠試驗報告進行了一些處理。以A 變電站新增220kV2#主變為例，其工作人員把13.51%“筆誤”成12.91%的說法是不成立的。廠家修改前的出廠試驗報告中，用高壓法測試高對中阻抗電壓時的數據為：施加電流：I0=231.34A，測量電壓：U0=15204.03V,阻抗電壓：Uk=12.91%。從變壓器銘牌值可知高壓側額定電壓U=230000V，額定電流：I=451.8A，下面進行計算：

由此可以看出，施加電流I0、測量電壓U0、阻抗電壓Uk三個數據是一體化的，不可能單獨某個數據出現筆誤，因此，廠家的說法是不成立的。

2）加強對變壓器監造工作的管理。為防止出現類似情況，建議加強對變壓器監造工作的管理，特別是對變壓器出廠試驗的監督。

3）有針對性的制定技術協議。目前，由于國民經濟的迅速發展，電力供應需求不斷增強，變電站增容的情況不斷出現，為使新老變壓器能并聯運行，在制定技術協議時我們往往對新增變壓器阻抗電壓要求都統一按老變壓器的參數，再加“誤差應控制在5%以內”執行，而筆者認為應該根據具體情況來制定。以A變電站新增220kV2#主變為例，其容量為180MVA，高對中阻抗電壓為13.51%；而1#主變容量為120MVA，高對中阻抗電壓為12.91%，由于變壓器負荷分配是與其阻抗電壓成反比的，如果兩臺變壓器并聯運行，則1#主變的負荷將大于2#主變的負荷，將達不到安全、經濟運行的效果。所以，在制定技術協議時，如果新增變壓器的容量大于老變壓器的容量，那么“誤差應控制在5%以內”最好改為“誤差應控制在-5%以內”，反之，則為“誤差應控制在+5%以內”。

4）建議在GB50150-2006《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》7.0.1 條中加入“低電壓短路阻抗測試”項目。這樣做既可以防止類似情況的出現，又為變壓器在遭受近區突發短路后的試驗、故障判斷提供了原始數據。