试论试验电源对变压器低电压短路阻抗试验的影响--中国期刊网

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试论试验电源对变压器低电压短路阻抗试验的影响

发表时间：2020/3/3 来源：《电力设备》2019年第20期作者：黄静

[导读] 摘要：低电压短路阻抗试验数据会受到不同类型试验电源的影响，为更深入了解这种影响，本文基于同一台变压器和多种不同种类的试验电源开展了针对性的低电压短路阻抗测试。结合测试可以确定，只有保证使用的站内检修电源电能质量合格，试验电源带来的影响才能够降到最低。

        （广西电网有限责任公司河池供电局广西河池市 547000）
        摘要：低电压短路阻抗试验数据会受到不同类型试验电源的影响，为更深入了解这种影响，本文基于同一台变压器和多种不同种类的试验电源开展了针对性的低电压短路阻抗测试。结合测试可以确定，只有保证使用的站内检修电源电能质量合格，试验电源带来的影响才能够降到最低。
        关键词：变压器；试验电源；绕组变形
        前言
        作为电力系统核心设备，电力变压器的运行工况向来受到重视，而一旦出现绕组变形故障，变压器的安全运行将受到直接影响。本文研究的低电压短路阻抗法属于较为有效的变压器绕组变形现场检测方法，为更好提升其实用性，正是本文围绕试验电源对变压器低电压短路阻抗试验影响开展具体研究的原因所在。
        1.试验内容及标准
        1.1试验内容
        在参考温度和指在额定频率下，变压器某一对绕组中的某一侧绕组端子间的等值阻抗被称为短路阻抗。确定短路阻抗值时，该对绕组的低压侧绕组（一般情况下）被短路，如存在其他绕组则开路，因此可确定短路阻抗是变压器内部负载阻抗为零的等效阻抗，可采用式（1）复数表示短路阻抗。

（1）
式中的RK和XK分布为电阻分量、电抗分量，二者组成了短路阻抗，变压器绕组电阻在其中相当于电阻分量，变压器漏电抗（由漏磁通所决定）相当于电抗分量，短路阻抗中电抗分量占据着主要部分。在具体测试过程中，需围绕进行直接测试，如式（2）所示。

         （2）
        结合相关实践可以发现，除短路阻抗模值外，一般采用百分数表示短路阻抗值（变压器铭牌上），也将其称为阻抗电压，由此可得出式（3）。

        （3）
        1.2判断标准
        采用《变压器绕组变形的电抗法检测判断导则》（DL/T1093—2008）作为判断标准，需重点关注纵比与横比。基于纵比，需保证220kV以下电压、100MVA及以下容量的电力变压器拥有±2%以内的初值差，保证220kV以上电压、100MVA及以上容量的电力变压器拥有±1.6%以内的初值差；基于横比，需保证220kV以下电压、100MVA及以下容量的电力变压器拥有±2.5%以内的三相间最大相对互差，保证220kV以上电压、100MVA及以上容量的电力变压器拥有±2%内的三相间最大相对互差[1]。
        2.试验电源对变压器低电压短路阻抗试验的影响
        2.1被试变压器信息
        为明确试验电源对变压器低电压短路阻抗试验的影响，研究采用某110kV变电站单主变运行的主变压器，以此开展针对性的低电压短路阻抗测试。变压器型号为SFSZ9-40000/110，拥有YNyn0d11的联结组别，拥有40000/40000/40000kVA的额定容量，额定电压为38.5±2×2.5%/110±8×1.25%/10.5kV。查看变压器铭牌可以了解到，变压器中-低、高-低、高-中绕组对的档位分别为3/-、9/-、9/3，阻抗电压分别为6.63%、18.46%、10.19%。针对性查阅变压器的运行资料、安装资料可以了解到，研究对象变压器安装运输过程不存在冲撞记录，且运行过程中也未出现过短路电流冲击，拥有合格的常规试验数据。
        2.2试验条件
        在具体的现场测试过程中，采用10kV功率的三相发电机、2kW功率的单相发电机、100kW功率的应急发电车以及630kVA变压器，理想的试验电源可由此提供，变压器的低电压短路阻抗测试采用同一台校验合格的试验仪器进行。具体的现场试验于阴天开展，气温、相对湿度分别为6℃与60%[2]。
        2.3试验数据分析
        2.3.1试验电源为单相发电机（2kW）
        在使用2kW功率的单相发电机作为试验电源时，可确定中-低绕组、高-低绕组、高-中绕组对应的档位分别为3/-、9/-、9/3，A相短路阻抗数据分别为7.562%、20.932%、11.755%，B相短路阻抗数据分别为7.575%、21.315%、12.034%，C相短路阻抗数据分别为7.534%、20.974%、11.789%，平均值分别为7.557%、21.074%、11.866%，铭牌值分别为6.63%、18.46%、10.19%，三相互差分别为0.54%、1.82%、2.18%，初值差分别为13.98%、14.16%、16.45%。结合测试数据进行分析可以发现，虽然得出了最大的变压器短路阻抗值，初值差均严重超标，但导则要求仍可由最大三相互差满足。
        2.3.2试验电源为三相发电机（10kW）
        在使用10kW功率的三相发电机作为试验电源时，可确定中-低绕组、高-低绕组、高-中绕组对应的A相短路阻抗数据分别为6.812%、18.746%、10.426%，B相短路阻抗数据分别为6.783%、19.098%、10.684%，C相短路阻抗数据分别为6.767%、18.814%、10.513%，平均值分别为6.787%、18.886%、10.541%，三相互差分别为0.66%、1.86%、2.45%，初值差分别为2.37%、2.31%、3.44%。结合测试结果可以发现，虽然得出了较大的变压器短路阻抗值，且初值差超标，但导则要求仍可由最大三相互差满足。
        2.3.3试验电源为三相应急发电车（100kW）
        在使用100kW功率的三相应急发电车作为试验电源时，可确定中-低绕组、高-低绕组、高-中绕组对应的A相短路阻抗数据分别为6.645%、18.257%、10.171%，B相短路阻抗数据分别为6.645%、18.635%、10.397%，C相短路阻抗数据分别为6.617%、18.301%、10.201%，平均值分别为6.636%、18.46%、10.19%，三相互差分别为0.42%、2.05%、2.20%，初值差分别为0.09%、-0.34%、0.65%。结合测试结果可以发现，变压器短路阻抗值的初值差、最大三相互差均满足导则要求。
        2.3.4试验电源为630kVA变压器（理想电源）
        在使用630kVA变压器作为试验电源时，可确定中-低绕组、高-低绕组、高-中绕组对应的A相短路阻抗数据分别为6.663%、18.395%、10.264%，B相短路阻抗数据分别为6.605%、18.421%、10.316%，C相短路阻抗数据分别为6.639%、18.455%、10.229%，平均值分别为6.636%、18.424%、10.270%，三相互差分别为0.87%、0.33%、0.85%，初值差分别为0.09%、-0.20%、0.14%。结合测试结果可以发现，初值差、最大三相互差均满足导则要求。
        2.4试验数据诊断
        结合上述试验数据，可确定变压器短路阻抗测试数据会受到不同试验电源带来的巨大影响，试验电源为三相应急发电车（100kW）与630kVA变压器（理想电源）时得出的数据相近且均满足导则要求，这说明两种电源效果等同，而小功率发电机则无法较好满足变压器低电压短路阻抗试验需要，这是由于其电压波形畸变严重且频率偏差变大。功率越大的试验电源拥有越小的波形畸变和越低的谐波分量，因此试验得出的数据较为接近真实值。为更准确诊断研究对象变压器绕组变形的情况，验证低电压短路阻抗试验的准确性，研究还开展了针对性的绕组电容量试验和变压器频率响应试验，结合试验结果可以确定，存在重合度较高的变压器三侧绕组各频段曲线，谐振峰值幅值和频率无明显变化。而分析各绕组间电容量数据可以发现，各绕组间电容量基本未发生变化，这说明研究对象变压器无明显的三侧绕组变形，这与试验电源为三相应急发电车（100kW）与630kVA变压器（理想电源）时得出的结果一致，本文得出的试验电源对变压器低电压短路阻抗试验影响结果也由此得到了较好证明。
        3.结语
        综上所述，试验电源对变压器低电压短路阻抗试验的影响较为深远。在此基础上，本文开展的具体试验，则验证了试验电源带来的具体影响。为尽可能降低试验电源对变压器低电压短路阻抗试验的影响，应避免采用小功率发电机提供试验电源，并在必要时采用可靠试验电源进行复测，以此保证测试数据受到的试验电源因素影响能够降到最低，变压器绕组变形故障的准确判定可由此实现。
        参考文献：
        [1]胡耀东，郭红兵，谢明佐.基于电容量-短路阻抗试验及工业内窥镜探视的变压器短路故障分析[J].内蒙古电力技术，2018，36（06）：21-25.
        [2]汪桢毅，童志明，徐翀.一起110kV变压器短路故障后的综合试验分析[J].变压器，2017，54（05）：52-55.