大型電力變壓器損耗帶電測試技術研究

郭景文

摘要：昀近這幾年，我國經濟實力不斷增強，耗電量呈現逐年增長趨勢，人們對電力能源的依賴性越來越強。電力變壓器作為電網核心設備之一，其運行可靠性直接關系到電力系統的安全穩定，對運行中的變壓器的健康狀況進行檢測和評估，確保設備安全可靠運行是非常有意義的?？蛰d和負載損耗是變壓器的兩個重要參數，既可以反映變壓器在實際運行中的效率，在一定程度上又能反映其鐵心和繞組的狀態。傳統變壓器離線損耗測試需要把變壓器停運進行空載和短路試驗，影響供電的連續性。離線試驗時，變壓器電壓、電流和其內部磁路、溫度和運行時不同，不能反映其運行的真實情況。且大型變壓器損耗測試對試驗電源容量要求高，現場試驗有諸多困難。因此，開展變壓器損耗的帶電測試技術研究具有重要意義。

關鍵詞：大型電力變壓器;損耗;帶電測試技術

引言

變壓器是電力系統中的主要設備之一，在電力系統中承擔著重要的任務，隨著國網公司狀態檢修的深入開展，對變壓器帶電運行狀態的檢測提出了更高要求。狀態檢修可以在設備不停電的情況下及時發現一些早期潛伏性缺陷，節約了時間成本，減少了停電損失和維護費用。由于變壓器故障大多是由于絕緣中局部放電引起，因此針對變壓器的帶電檢測工作主要是變壓器局部放電的檢測。

1局部放電機理

局部放電是指在絕緣介質電極間發生且未擊穿整個絕緣介質的放電現象。局部放電通常發生在絕緣介質局部電場畸變嚴重或電場強度較高，且介質絕緣強度較低的絕緣介質的表面、內部或兩種絕緣介質的交界面。

常見局部放電現象主要包括：絕緣介質內雜質的擊穿;高場強條件下絕緣固體或液體介質內部的局部擊穿;光滑金屬表面的邊緣，毛刺，附著顆粒物等部位由于局部場強過于集中造成的局部絕緣介質擊穿的放電現象等。

通過局部放電原理及試驗室試驗得出產生局部放電的條件主要有以下兩點：

均勻強電場或稍不均勻電場條件下，絕緣強度不夠的絕緣介質內部或表面，如固體絕緣介質中的空腔，裂隙;液體、膠體（液溶膠）絕緣介質中的氣泡，或不同絕緣介質間存在的弱絕緣強度介質。

不均勻電場或及不均勻電場條件下，在導體邊緣、尖端等電場集中的部位或受損的絕緣介質表面，如帶電金屬構件邊緣，尖角，毛刺，或直徑過細的導線表面等。

2大型電力變壓器損耗帶電測試技術

所研制的系統經實驗室抗干擾測試后，信號采集器可以穩定正常工作。設備在計量檢定中心進行了測量檢定，結果表明，測量空載電流專用的 3路電流信號通道的準確度等級為 0.1級;負載損耗測量的 9路電壓信號通道和 9路電流信號通道的準確度等級為 0.2級，符合設定目標。昀后對現場電力變壓器進行了空載和負載損耗帶電測試。

2.1空載損耗帶電測試

根據變壓器銘牌信息可知，待測變壓器為 110kV三相三繞組變壓器，額定容量為 40000kV·A，空載損耗為 30.381kW，空載電流為 0.19%?？蛰d損耗測量利用高精度電流采集器測量空載電流，從高壓側母線電壓互感器測量高壓繞組電壓。測試前將變壓器三側開關轉為檢修狀態，打開變壓器高壓側 A、B、C三相套管引流線接線板，將三支高精度空載電流互感器分別套在三相套管導電桿上，然后恢復引流線連接，打開電流互感器電源開關。將 110kV母線電壓互感器二次側 A、B、C三相電壓信號接入測量系統高壓側電壓端口。上述接線完成后，將變壓器高壓側開關轉為熱備用狀態，合上變壓器高壓側開關，使變壓器空載運行，開始空載損耗測量?，F場測量結束后，斷開變壓器高壓側斷路器，將高壓側斷路器轉為檢修狀態，由操作人員將高精度空載電流互感器取下。測量得到變壓器空載時高壓側的電壓電流信號后，通過前述的加窗插值算法對采集到的離散值進行處理，得到電流、電壓信號的幅值和相位，三組數據分散性小，進一步印證了本文算法的精確性。根據空載運行時的電壓和電流信息，可計算得到空載損耗的結果，可以看出，C相的空載損耗比其他兩相略大，但差別不大，變壓器三相都處于正常工作狀態。該變壓器空載損耗實測值為

32.64kW、33.18kW和 33.66kW?？蛰d損耗平均值為 33.16kW。該變壓器空

載損耗銘牌值為 30.381kW，實測值與銘牌值的相對偏差為 9.15%。110kV的電力變壓器，相對地的額定電壓為 63.51kV，測量時的實際電壓為

67.3kV。根據之前的分析，變壓器的空載損耗主要與電壓相關，由于帶電測量時電壓比離線測量時的電壓高，所以測得的空載損耗比銘牌標注的要大。

2.2負載損耗帶電測試

試驗在變電站室內進行，變壓器運行時的電壓電流信號由計量屏得到。計量屏中的三相電流和電壓信號，按照高壓側、中壓側、低壓側分別連入變壓器損耗測量系統。通過變壓器損耗測量系統的調理和采集，得到的電流和電壓信號經由串口通信傳輸到計算機。計算機對電壓電流信號進行分析和負載損耗計算。進行測試時，變壓器低壓側未連接負載，處于空載狀態，只有高壓側和中壓側有功率的流動。從帶電測試結果中可以得出，在進行測量的過程中，由于測量時間較短，變壓器負載變化不大，其負載損耗也沒有明顯變化。變壓器基本處于三相平衡的狀態。將變壓器每一相的負載損耗進行對比，可以看出 B相的負載損耗較大，但在合理范圍內。B相負載損耗大，有可能是由于 B相變壓器位于 A相和 C相中間，散熱沒有兩邊的 A相和 C相好，導致 B相變壓器內部溫度稍高，損耗較大。變壓器三相負載總損耗三次測量值分別為 317.32kW、321.31kW和 311.92kW。負載損耗測量平均值為 316.85kW。在進行測量時，高壓側連接系統電源，中壓側連接負載，低壓側無負載。根據變壓器銘牌上的負載損耗信息，高壓側 中壓側的負載損耗為 684.3kW，如果按照測量時的負荷情況進行折算，則負載損耗為 348.96kW，帶電測量值與離線測量折算值相比，偏差為 9.2%。變壓器銘牌上的離線測得的負載損耗，是在離線測量后，將損耗折算到 75℃得到的，而變壓器實際運行時，其內部溫度可能比折算溫度高，就會造成偏差。變壓器運行時，其負載損耗包括繞組上的銅耗和雜散損耗，雜散損耗與變壓器負載無關，將負載損耗按照負載情況進行折算，就會造成誤差。

結語

通過變壓器各種局部放電測量方法的分析和討論，可以發現，在發生不同位置、不同類型的局部放電時，通過選擇合適的檢測方法可以對變壓器的狀態做出綜合的評估。同時，每一種方法都有其優越性和局限性，需要多項檢測技術相互配合、綜合分析，才能準確地對變壓器狀態做出判斷，以便加強運維，避免發生事故。

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