10kV一體化柱上變壓器臺綜合配電箱溫升試驗方法探討

李娜

（國網(wǎng)山東省電力公司莘縣供電公司，山東 聊城 252400）

在智能配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，10kV一體化柱上變壓器臺是應(yīng)用較為廣泛的重要設(shè)備之一，其采用電磁感應(yīng)定律，促進電流及電壓的轉(zhuǎn)換，可實現(xiàn)基本等價的電能傳遞。為合理保障10kV一體化柱上變壓器臺應(yīng)用的可靠性及安全性，可通過各種試驗措施以測試10kV一體化柱上變壓器臺是否具備穩(wěn)定運行性能優(yōu)勢。

1 10kV一體化柱上變壓器臺結(jié)構(gòu)

10kV一體化柱上變壓器臺的結(jié)構(gòu)可以分為2種類型：縱向一體化、橫向一體化。縱向一體化采用變壓器橫擔(dān)，變壓器模塊及低壓配電模塊垂直固定，使其成為一體化結(jié)構(gòu)。縱向一體化柱上變壓器臺的建設(shè)方式與常規(guī)柱上變壓器臺的建設(shè)方式相近。橫向一體化采用底框?qū)ε潆娮儔浩骷暗蛪号潆娔K加以橫向固定，該結(jié)構(gòu)具備較強的緊湊性，是一種較為新穎的變壓器臺建設(shè)方式，其安裝及運行方式不同于常規(guī)化變壓器臺的安裝及運行方式，該結(jié)構(gòu)的組建性能之間會產(chǎn)生較大影響。本文主要采用橫向一體化柱上變壓器臺進行分析。

10kV橫向一體化柱上變壓器臺可根據(jù)變壓器臺的容量，將其分為400kVA、200kVA、100kVA及50kVA變壓器臺。低壓配電模塊中，電流及電壓互感器的低壓總進開關(guān)負荷側(cè)位于電源側(cè)，可以用低壓絕緣母線系統(tǒng)取代常規(guī)母排的連接方法，在帶電情況下對低壓斷路器進行更換，并充分提高配電臺區(qū)的供電安全與穩(wěn)定性。采用10kV柱上變壓器臺，由于其結(jié)構(gòu)變化，低壓配電模塊與變壓器之間的距離被拉近，變壓器溫度異常升高，會影響低壓設(shè)備與保護控制設(shè)備，因此在實際的溫升試驗過程中，需要對該影響的內(nèi)在原理加以研究。

2 10kV一體化柱上變壓器臺溫升試驗方法

10kV一體化柱上變壓器臺包括變壓器模塊及低壓綜合配電箱，在做10kV一體化柱上變壓器臺設(shè)備整體的溫升試驗時，應(yīng)當(dāng)充分考量其變壓器模塊及綜合配電箱模塊，并進行分別研究。

（1）110kV一體化柱上變壓器臺溫升試驗。現(xiàn)階段，對于變壓器設(shè)備所采取的溫升試驗方法主要以短路方法為主，具體采用低壓繞組短路為高壓繞組增加額定電流及總損耗值。變壓器溫升試驗過程也可以根據(jù)額定電流及總損耗值的增加而分為兩個環(huán)節(jié)。

第一個環(huán)節(jié)，向高壓繞組施加總損耗：向變壓器施加與其相對應(yīng)的最大總損耗電流進行試驗，對頂層油面溫升情況及油面平均溫升加以測定，具體的試驗電流可按照以下公式進行估算：

該公式中，In為變壓器額定電流，PS為本次試驗變壓器的真實空載與負載損耗的和，Pk75℃是指75℃條件下額定電流的短路損耗情況。

第二個環(huán)節(jié)，向高壓繞組施加額定電流。在完成對于頂層液體溫升情況的有效測定后，應(yīng)當(dāng)降低試驗電流，當(dāng)其下降到額定電流的情況下可進行繼續(xù)試驗，經(jīng)過1h的持續(xù)試驗后，完成額定電流的施加，并快速斷開電源，并進行短路接線處理，對兩個繞組之間的電阻進行測量。按照高壓繞組電阻值發(fā)生的變化，在電流下降到額定電流的情況下，液溫下降與外部冷卻介質(zhì)降溫，可更好地確定變壓器繞組平均溫度，試驗過程中，可在電源斷開的一瞬間，通過溫度外推確保在斷電的瞬間確保前繞組內(nèi)部溫度升高。

（2）綜合配電箱溫升試驗。本次試驗以相關(guān)準(zhǔn)則與規(guī)范為標(biāo)準(zhǔn)，采用額定電路通過配電柜進線熔斷器隔離開關(guān)，將額定電流與額定分散系數(shù)的乘積作為試驗電流，將其通過每條饋線電路，向電容器模塊組施加額定工頻交流電壓，以切實保證在具體的試驗過程中，電容器支路電流始終高于額定電流。溫度穩(wěn)定的情況下，對10kV一體化柱上變壓器綜合配電柜各部件的進線溫升值、出線溫升值及設(shè)備外殼溫升值進行有效測量。

（3）變壓器臺溫升試驗。本次試驗，可基于相關(guān)檢測規(guī)范為基礎(chǔ)，在對10kV一體化柱上變壓器臺進行溫升試驗時，以變壓器模塊及綜合配電箱模塊為試驗對象，以滿負荷為試驗條件，開展溫升試驗測試。變壓器臺溫升試驗過程中，可采用高壓側(cè)進線樁頭以連接試驗電源及變壓器模塊，試驗電流流經(jīng)高壓側(cè)進線樁頭、變壓器模塊及綜合配電箱出線端，其綜合配電箱饋線斷路器出線側(cè)短路。

按照技術(shù)應(yīng)用規(guī)范的具體要求，可通過試驗電流的方式對變壓器模塊總損耗及額定低壓電流加以滿足。出于對變壓器空載損耗加以補償?shù)目剂浚谙蜃儔浩鬟M行通電的過程中，還可在變壓器整體回路中增加小百分比電流。在溫度提升穩(wěn)定持續(xù)的過程中，對10kV一體化柱上變壓器臺的相關(guān)部件及連接點溫升情況進行測量。

3 10kV一體化柱上變壓器臺溫升試驗差異

本次試驗中，具體的試驗方法及試驗電流的配置與調(diào)節(jié)不同，10kV一體化柱上變壓器臺的試驗標(biāo)準(zhǔn)也不同，溫升試驗方法所采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)存在差異，對于溫升試驗結(jié)果的預(yù)估與判定存在模糊性問題。本次試驗所采用的試驗方法可加以組合，試驗電流的配置及試驗電流大小的設(shè)置也會受到試驗方法不同的影響，進而影響溫升試驗結(jié)果的異質(zhì)性。

3.1 溫升試驗的差異點

由于溫升試驗標(biāo)準(zhǔn)存在差異，對其差異點進行歸納與總結(jié)如下：

（1）試驗電流存在差異。10kV一體化柱上變壓器臺所采用的試驗電流，可將變壓器臺總損耗情況作為基礎(chǔ)加以確定，采用進線總開關(guān)額定電流對綜合配電箱試驗電流加以確定，這兩個電路之間存在差異性，會對溫升試驗的具體結(jié)果產(chǎn)生不同影響。

（2）采用10kV一體化柱上變壓器臺溫升試驗過程中，應(yīng)當(dāng)對兩個饋線開關(guān)進行短路處理，采用該試驗方法無法對各饋線開關(guān)具體電流加以精確調(diào)整，可能導(dǎo)致饋線開關(guān)試驗電流不夠均衡，因而會導(dǎo)致溫升試驗產(chǎn)生較大差距。按照具體的試驗規(guī)范及試驗標(biāo)準(zhǔn)，對綜合配電柜進行溫升試驗的過程中，應(yīng)當(dāng)將其與電流調(diào)節(jié)器加以連接，按照調(diào)節(jié)器對饋線電流大小進行有效調(diào)整，以滿足不同饋線回路額定電流調(diào)整的需要。

（3）目前，10kV一體化柱上變壓器臺溫升試驗結(jié)果應(yīng)當(dāng)參考相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，通過電容器投入產(chǎn)生主回路電流差異，綜合配電箱溫升情況會受到影響。

（4）相關(guān)技術(shù)規(guī)范中，可參考《GB/T7251.1 2013 低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》。10kV一體化柱上變壓器臺溫升試驗時，變壓器與綜合配電箱之間會產(chǎn)生相互影響，進而影響其溫升試驗結(jié)果，影響對于技術(shù)應(yīng)用環(huán)境的有效判定。

3.2 變壓器油箱壁的環(huán)境熱影響

10kV一體化柱上變壓器臺會與周邊環(huán)境產(chǎn)生復(fù)合換熱的熱量傳遞與交換，并同時出現(xiàn)對流換熱及輻射換熱。不考慮10kV一體化柱上變壓器臺油箱底部散熱的情況下，變壓器設(shè)備外殼總散熱量為對流換熱量及敷設(shè)換熱量的總和，可建立變壓器臺熱路模型，以計算變壓器油箱外壁對于環(huán)境產(chǎn)生的熱影響。

通過仿真模擬可以對變壓器油箱外壁熱量及其對周圍環(huán)境產(chǎn)生的熱影響進行分析。10kV一體化柱上變壓器臺在橫向一體化結(jié)構(gòu)因素影響下，變壓器及綜合配電箱之間需要緊靠安裝，變壓器油箱外壁溫度異常升高，會直接導(dǎo)致配電箱內(nèi)部部件的溫升。對于變壓器實測結(jié)果進行數(shù)據(jù)分析，對比其具體組件與整機，選取型號相同的樣機對10kV一體化柱上變壓器組件進行測試，并對測試結(jié)果進行有效記錄。考慮到10kV一體化柱上變壓器臺不同部件在溫升試驗中的差異性，可在10kV一體化柱上變壓器臺綜合配電箱的一定距離，設(shè)

置熱源對變壓器臺發(fā)熱點的情況進行模擬。在具體試驗時，要充分考量電容器投入帶來的主回路電流差異及其對綜合配電箱溫升情況產(chǎn)生的影響，并將電容器回路投入其中。

4 結(jié)語

為發(fā)揮10kV一體化柱上變壓器臺的重要作用，在日常運行維護中，可根據(jù)《10kV一體化柱上變壓和配電一二次成套設(shè)備典型設(shè)計與檢測規(guī)范》中所提及的溫升試驗檢測方法，切實分析10kV一體化柱上變壓器臺溫升試驗方法，探討溫升試驗結(jié)果的影響因素，以便在實際的設(shè)備應(yīng)用及運維過程中采取有效措施加以優(yōu)化。