智能变电站主变压器保护及试验方法

0引言

随着我国经济的不断增长，水电站的建设施工项目越来越多，水电站主变压器的检修工作一直是重点之一。但是主变压器的试验方式仍存在着许多的缺陷，导致了检修工作的难度增加，不利于水电站的完善和发展，如何探索使用更可靠的试验方式成为了工作人员需要思考的问题。下面结合某水电站主变压器的试验方式进行讨论分析。

1水电站主变压器介绍

水电站位于某县城附近的河流干流上，是干流最末端的一个水电开发梯级。坝址多年平均流量2050m3/s，多年平均径流量650亿m3。水库正常蓄水位39.50m，利用河段落差约7.50m，装机总容量为180MW，装设9台单机容量20MW的灯泡贯流式机组，电站多年平均年发电量7.93亿kW·h，装机年利用小时数4404h。主体工程于2010年11月开工建设，首台机组于2013年10月30日并网发电。

水电站主变压器采用的是一种新型结构电力设备，高压侧通过油/气套管和GIS设备直接连接。在对其进行介质损耗和电容测量等相关试验时，需要打开与其相连的SF6气室才能进行试验接线，打开气室牵涉到SF6气室气体的回收，试验完成后需抽真空补气，工作量大，难度高，并且在处理过程容易造成气室漏气等次生故障与隐患。本文主要是分析与探讨在不打开与其相连SF6气室时，如何对变压器进行介质损耗和电容测量等试验的试验方法。

2不打开SF6气室试验方式

下面以1号主变1T为例（1T主接线如图1），对不打开与其相连SF6气室对变压器进行介质损耗和电容测量等试验的试验方法进行分析探讨。

2.1绕组连同油气套管的介质损耗与电容量测量

高压绕组连同油气套管的介质损耗与电容量的测量方法共有两种。 （1）不打开SF6气室，将主变压器高压侧断路器610断开，主变侧隔离刀闸6103断开，合上接地刀闸6103-1，将6103-1刀闸的导电部位与接地体之间的短接排断开，并将6103-1刀闸三相的导电部位及被测绕组中性点用导线短接。同时为了GIS设备的安全，将GIS侧接地刀闸6103-2置于接地位置，测量接线

在6103-1刀闸三相导电部位及高压绕组中性点6×16短接处进行，低压绕组三相短路接地。采用此方法进行变压器高压绕组连同套管和电容量测量时，和打开SF6气室，拆除油气套管接头一样可以对高压绕组各相进行短接。这种方法虽然试验接线和通常所用方法相似，但也存在不同之处，有时也会对测量结果产生一定影响，主要有两方面的因素：一是测量时GIS的部分气室包含在测量回路中，流经这一部分电路的电流包含在测量回路中；二是GIS接地刀闸6103-1的小套管对地电压设计值较小，施加10kV的试验电压时有可能造成绝缘击穿，只能够施加1～2kV试验电压。试验电压过低，不利于发现设备缺陷。

（2）为了克服方法（1）的不足，试验时将主变压器高压测断路器610断开、6103隔离刀闸和6301-1接地刀闸断開，低压绕组短路接地，而被测的高压绕组线端处于开路接状态，测量在高压绕组中性点套管6×16处进行，同时为了GIS设备的安全，将GIS侧接地刀闸6103-2置于接地位置。同样可以实现在不打开SF6气室时对高压绕组连同油气套管进行介质损耗与电容量的测量。此方法测量可在正常试验电压下进行，但由于试验接线和常规方法有所不同，对测量结果产生一定影响，主要有以下方面的因素：一是在试验过程中，绕组中有电流流过，绕组流过的电流中会存在感性分量，使试品电流中的容性分量变化，影响测量的电容量（Cx）值；二是绕组中有电流流过，变压器铁芯内会感应磁通，铁芯内的感应磁通将在铁芯中引起铁磁损耗，这种损耗会反映到介质损耗测量中；三是测量时GIS部分气室亦在测量回路中，流经这一部分电路中的电流也包含在测量回路中。采用常规接线进行试验时，变压器被测绕组三相线端和中性点被短接，三相绕组及各相绕组的首末端都是等电位，因此认为测量时绕组内没有电流，所以不会因电感和激磁损耗影响测量结果。采用测量方法（2）进行试验时，被测高压绕组三相的线端和中性点处于断开状态，绕组的阻抗为分布参数，试验过程中，线端及其附近对地试品电流会在绕组中流过。为了简化因素一对试验结果影响的分析，假定绕组电感和分布电容串联，并假定流过绕组试验电流全部流经该回路。在该回路中等值电容一般为10pF，而绕组的电感一般为10mH，通过计算得出，其阻抗值相差2个数量级，而实际上，绕组电流中只有很小一部分会流经绕组电感，所以串联绕组电感后，回路中等值电容变化实际上小于1%，对测量值的影响完全可以忽略。关于因素二对试验结果的影响，由于试验电压是作用于绕组的中性点，当变压器三相绕组的电气参数、变压器铁芯的磁回路的参数对称的情况下，即使绕组中通过微弱电流，由于三相绕组中的电流是同方向的，铁芯的磁回路中磁势相互抵消，实际产生的磁通很小，试验中变压器铁芯中铁磁损耗

也完全可以忽略。测量回路中GIS气室的影响主要是电容量的测量结果，变压器绕组的试品电容量一般达10pF，220kVGIS气室的电容为50pF/m，从变压器高压绕组线端到隔离刀闸的距离小于10m，其电容量一般为l0pF数量级，和绕组电容比较至少相差2个数量级，因此对测量结果的影响在允许范围内。

综上所述，若采用方法（2）对高压绕组连同油气套管对介质损耗与电容量进行测量能够很好的在不打开SF6气室的情况下进行试验，且试验误差不大，大大简化工作量。

2.2低压绕组的介质损耗与电容量测量

低压绕组的介质损耗与电容量的测量方法与常规方法一致，只是测量时高压绕组的三相短接接地是通过6103-1接地刀闸和中心点实现。其试验结果和常规方法无异。

2.3绕组泄漏电流试验

绕组泄漏电流试验时的加压部位与测量绝缘电阻相同，微安表接在高压端。但由于不打开SF6气室拆除高压引线，会把6103刀闸及其以下GIS母线对地的泄漏电流也测量进去。但根据经验GIS母线对地的泄漏电流都很小，且可以与交接试验结果进行对比，以是否有明显变化为据判断设备实际状况。

3结语

总的来说，上文所提及的水电站主变压器常规试验项目可以不打开SF6气室以通过改变试验接线方式来完成，得出的试验数据与其他方法没有较大差异。实验说明了这种试验方法不仅可以减少实验步骤，减少了许多复杂的工作，还可以降低次生事故发生的几率，值得我们推广使用。

参考文献

[1] 刘明忠 姜振超.北川110kV智能变电站主变压器保护及试验方法[J].四川电力技术，2011年02期.

[2] 杨小平 等.地下变电站主变压器室通风降温的数值模拟[J].建筑热能通风空调，2011年01期.