變電站主變測試要點分析

摘要：本文分析了變電站主變壓器測試中繞組直流電阻、電壓比、絕緣電阻、吸收比和極化系數的主要方法及其相關問題。

關鍵詞：變電站;主變壓器;交接試驗

變電站是電能轉換的樞紐，隨著電能需求的持續增長，越來越多的變電站投入運營。主變壓器是變電站的核心設備，它的質量效果直接關系到供電的可靠性。衡量變壓器生產、安裝、運行質量的主要依據就是對它進行測試。測試包含了測量和試驗兩方面的內容，但以試驗為主。作為成品變壓器，其試驗形式包括例行試驗（出廠試驗）、型式試驗、特殊試驗、交接試驗和運行維修試驗，前面三種試驗在制造廠進行，后面兩種試驗則在變電站內進行。本文討論的變壓器測試是后面兩種，而主要又以交接試驗為主。按照《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》（GB"50150-2006）第7.0.1條規定，交接試驗包括16項內容。限于篇幅，不可能將所有項目測試內容都一一進行闡述，僅就強制檢測項目的測試方法進行分析和討論。

1"繞組直流電阻測量

1.1"直流電阻的主要測量方法

變壓器繞組直流電阻的測量是最基本的試驗項目，通過測量可以檢驗繞組的焊接質量，例如是否存在“假焊”現象;還可以檢驗繞組材質、規格是否符合設計要求;以及檢驗分接開關、套管等載流部分接觸狀況。從原理上說，測量直流電阻可以采用直流壓降法和電橋法。直流壓降法是根據歐姆定律進行測量的方法，操作比較簡單，但準確度和靈敏度不高，因而直接以這種方法測量的不多。電橋法包括單臂電橋和雙臂電橋兩種方法。目前，直流電阻測量主要采用直流電阻測試儀和專用電橋這兩種儀器。

1.2"快速測量方法的選擇

由于變壓器繞組電感很大而電阻又很小，其時間常數很大，測量時的穩定時間很長，以500kV三相變壓器為例，測量時間約需6h，這對于現場試驗尤其是溫升試驗這樣需要快速測量電阻的情況就成為很大的問題，所以快速測量直流電阻具有很重要的意義。快速測量方法主要包括消磁法和強磁法兩種類型，它們都能通過減低電感效應來縮短測量時間，所不同的是消磁法是通過保持鐵芯磁通趨于零來消除電感效應，并保持電感的穩定;而強磁法是通過在繞組中通入比空載電流大得多的直流電流，迫使鐵芯飽和，并限制電感效應的作用時間，從而達到縮短測量時間的目的。消磁法又分為磁動勢抵消法和零序阻抗法，但它們都存在一些不足，因而實踐中應用不多。強磁法還分為穩壓大電流法和穩壓穩流法，目前直流電阻測試儀所依據的原理主要是穩壓穩流法，利用儀器內的穩壓穩流電源產生的直流電流迫使鐵芯飽和。

1.3繞組直流電阻測量時的注意事項

一是測試時準確測量繞組溫度是非常重要的，因為只有換算成與出廠試驗同樣的溫度才能進行比較。二是變壓器各分接間的直流電阻差值要測準。三是比較變壓器三相繞組差值時，應先與出廠試驗數據進行同溫比較，相應變化率應不超過2%，然后再比較三相直流電阻的不平衡率，若超標說明原因即可。四是測試時所取電流值不應超過變壓器額定電流的20%，以避免繞組溫升引起誤差。五是不能通過切換無勵磁分接開關來改變分接，因為無勵磁分接開關改變時會因觸點電弧引起變壓器油變質。六是儀器測量電阻精度應在0.2%以內，也就是分辨率要達到10μΩ[1]。

2"電壓比測量

2.1"電壓比的主要測量方法

測量電壓比，可以驗證變壓器繞組的所有分接電壓比是否符合標準要求，還可以確定并聯線圈或分接線段的匝數是否相同，判定繞組分接引線及開關是否正確。電壓比的測量方法主要有電壓測量法和電橋測量法兩種。電壓測量法也稱為雙電壓表法，即在高壓繞組中輸入一定幅度的單相電壓，然后分別用兩塊電壓表測量高、低壓繞組的電壓。電橋測量法的電橋可以是電阻式電橋，也可以是電感式電橋，電阻式電橋測量法是利用具有多個抽頭的測試電橋分接于變壓器高、低繞組端，調節電橋的可動分接，使微安計讀數為0，電橋平衡，電橋測得電壓比即為被試變壓器電壓比。一般推薦采用電橋測量法，精度可達0.1%。

2.2"電壓比測量的不確定度

保證電壓比測量的準確性是很重要的，但測量不確定度的存在必然會影響測量的準確性，以電橋法為例，電壓比測量的不確定度來源于以下幾個方面[2]：一是測量重復性引起的不確定度分量;二是測試儀器示值誤差引起的不確定度分量;三是儀器示值穩定性引起的不確定度分量;四是測量環境變化引起的不確定度分量;五是人員因素引起的不確定度分量。嚴格控制測量環境，并安排熟練的測試人員，后面兩個不確定度分量一般可以忽略。以SFP-420000/220變壓器為例，其擴展不確定度為0.0038。

3"變壓器三相接線組別判定

3.1"組別測試的主要方法

按照GB"50150第7.0.5條規定，變壓器三相接線組別必須與設計要求或與銘牌標記符號相符。組別測試方法有直流法、交流法兩類。直流法比較簡單，但用于三相接線組別測試不太容易判斷，所以一般采用交流法進行測試。《電力變壓器試驗導則》（JB/T"501-2006）中第9章“電壓矢量關系校定”推薦采用電壓比電橋法、雙電壓表法和測試儀法三種方法。

3.2"變壓器三相接線組別的判定

變壓器三相接線組別通常采用線電壓矢量圖進行判別，但是這種方法用于現場操作顯得過于繁瑣而不容易掌握。通過分析變壓器原、副邊線電壓的相位關系則比較直觀，容易分析判斷。現以Y/△變壓器三相接線組別判定為例加以說明。圖1為變壓器三相接線圖。由于繞在變壓器同一鐵芯柱上的原、副邊線圈感應電動勢始終同相，而且3個感應電動勢相位差互為120°。原、副邊電壓分別為、，如圖2（1）～（2）所示。將圖2（1）與（2）合并成圖2（3）。可見，比超前了30°，也就是指向12點的話，則指向11點，可判定連接組別為11點鐘。由此可見，Y/△變壓器三相接線組別可通過比較原邊的線電壓與副邊的相電壓的相位進行判別，這樣就能簡化分析過程，如圖3所示。

4"絕緣電阻、吸收比和極化指數測試

測量變壓器絕緣電阻、吸收比和極化指數，可以檢驗它的絕緣狀態。小型變壓器的絕緣電阻可以在很短時間內穩定下來，而大型變壓器則需要很長時間，所以要采用吸收比來衡量其絕緣性能，但是330kV以上的特大型的變壓器采用吸收比仍存在不少問題，這種情況下就可采用極化指數來評判其絕緣性能。測量絕緣電阻采用2500V、量程10000MΩ的搖表，測量吸收比或極化系數采用5000V、量程10000MΩ的絕緣測定器。

5"結語

變電站主變壓器的測試項目非常多，測試原理與方法也各異。由于試驗中的影響因素較多，只有深入而準確地理解測試原理，并根據具體試驗任務特點選用適宜的測量方法，才能又快又準地完成測試任務。

參考文獻：

[1]李志平，劉衛國.大型電力變壓器直流電阻若干測試方法探討及現場缺陷分析[J].電氣開關，2014（2）：62-65，68.

[2]曹亞鵬，李海廷，張嘯峰.變壓器電壓比測量結果的不確定度評定[J].現代測量與實驗室管理，2012，20（4）：25-26.