电气试验中电力变压器绕组错误接线分析 张华

http://www.chinaqking.com 期刊门户-中国期刊网2019/4/15来源:《防护工程》2018年第36期文/张华
[导读]工程人员应加强电力变压器绕组错误的检测,并深入分析,加强试验,及时发现和解决绕组错误问题,以保障电力系统的稳定运行。

广州南方电力技术工程有限公司  510250
  摘要:电力行业作为我国的基础行业,其发展速度直接影响我国工业发展的速度。变压器在电力系统中大量的使用,因此变压器的研究应该作为电力行业的主要研究方向之一。本文以电气试验为依托,主要研究电力变压器绕组错误现象,着重介绍了分析电力变压器接线发生错误时的常用方法。
  关键词:电气试验;电力变压器绕组;错误接线
  
  
  引言
  电力设备和系统具有良好的发展前景,电气试验是保障电力系统安全稳定运行的重要措施。电气试验人员一般较为重视试验的安全度,会加强对试验过程的控制,且通常将电力变压器作为电气试验中的控制设备,而金属绕组是电力电压器的主要组成部分,也是让变压器正常工作的主要部分,如果发生电路错误,轻则让试验失败,重则危及试验人员的生命安全,所以研究出更加可靠的检测线路错误的方法,将有利于试验的开展和保障实验人员的人身安全。
  1 电气试验概述
  1.1 破坏性电气试验
  试验设备在试验过程中会出现一定损坏的试验被称为破坏性试验。“直流耐压试验”和“交流耐压试验”是破坏性试验中比较常见的两种试验。破坏性试验对试验人员有着非常高的要求。破坏性试验中常使用高压电,所以试验人员必须严格按照试验要求进行试验,在实验前需要做好对试验人员的安全保护工作。
  1.2 非破坏性试验
  试验环境为低压环境,并且试验设备也不会出现损坏的试验被称为非破坏性试验。“泄漏电流试验”和“线路开关动作特性试验”是经常做的两种非破坏性试验。非破坏性试验对于试验人员的要求没有破坏性试验的要求高。
  2 电力变压器绕组错误连线分析
  2.1 原理分析
  变压器的绕组在受到外力的情况下,大小或者形态会发生不可恢复的变化,此时变压器的位置会发生改变并且绕组会发生扭曲、鼓包或者线路之间出现短路的情况。
  本文通过“频率影响法的电气试验”方式作为电力变压器绕组错误接线的主要分析手段。首先,将扫频信号US从变压器绕组的一段输入,然后再输入不同频段的正弦信号,采用数字电力测量仪记录下不同频段下绕组两端的电压,记录方式为U1(n)和U0(n),记录完成之后对绕组进行扫描检测,观测记录的数据就能得到变压器的传递函数,即 H( n) = 20lg[U0( n) /U1( n) ],单位为dB。
  
  图1  变压器绕组错误接线试验图
  (注:CS为串联的饼间电容;Cg为对地电容;Cb为套管对地电容;Ls为线圈电流。)
  试验人员在进行这种试验时,会借助先进的技术和仪器以得到精确的数据。试验过程中会对变压器中存在的各个绕组进行频率检测,并记录下检测的结果,还需要会对数据的纵向或者横向进行分析对比,从而得出该变压器每个绕组所具有的特征。
  2.2 原因分析
  变压器内部绕组的横向位置或者纵向位置发生改变,或者绕组因为外力出现变形、鼓包,变压器因为受到强电流冲击,或者电流运输时发生碰撞而导致绕组出现接线错误,这是电力变压器发生绕组接线错误的主要原因。变压器电阻和电容的大小会因为变压器发生接线错误发生改变。所以常用的检测方法并不适用于检测变压器的绕组是否存在接线错误的现象。吊罩检测方式是检测绕组接线错误的常用方法之一,但是采用这种检测方法要想得到准确的数据所需的人力物力非常大,并且还会对变压器造成一定的损坏,不能很好的保证试验人员的生命安全。
  3 电气试验中电力变压器绕组错误接线的检测方法
  3.1 单相电源法
  单相电源法变压器的接线方式主要有两种,不管哪种接线方式都能检测变压器的绕组是否存在接线错误的现象。第一个方式为:分别短接变压器绕组中B-C、C-A、A-B端口,在短接完成之后,在A-B、B-C、C-A端施加相应的单相电压,让变压器的所有绕组形成一个封闭的电路回路,分别测量各个端口的参数并且记录下来,分析记录的数据可以得出当前绕组的工作状态,这样就能判断出绕组是否存在接线错误的现象;第二种方式为:分别将A、B、C端口连接到O端口上,然后在B-C、C-A、A-B端口施加单相电源,测量各个端口的参数,以此判断当前绕组是否存在接线错误的现象。
  3.2 三相四线法
  采用三相四线法判断绕组是否存在接线错误和采用单相电源法判断绕组是否存在接线错误的不同点在于,三相四线法需要将绕组的所要端子短接,然后在连接三相电源,集中测量所有绕组的情况。使用三相四线法检测绕组的接线情况相比于单线电源法检测绕组的接线情况的效率更高。各个端子的实际连接情况如图2所示。
  
  图2  YN接变压器三相法测试接线示意图
  使用三相法验证接线情况时需要注意除了短接的端子,其他的绕组必须处于断开状态。
  3.3 低压电抗法
  低压抗电法在电动机绕组错误接线检测中也是一种常用的方法,其原理在于对参数进行测量,并以标准值为依据,对比测量结果,找出偏差,并分析错误接线情况是否存在。在对比时,需要进行横向对比和纵向对比。在进行横向对比时,主要对三个单相值的差异情况进行比对,按照同一参数的标准对其进行比对。以容量小于100MVA 变压器为例,其三个单相参数的差值要控制在小于 2.5%的范围内。而当变压器的容量大于 100MVA 时,则要将其偏差控制在小于2.0%的范围内。判断是否存在错误接线的标准在于三个单相值的变化状态,若变化较大,则可以判定为存在变压器绕组接线错误;在进行纵向对比时,同样需要进行数据测量,并与原始数据进行比对,要在同一参数下对两组数据进行比对,确保具有比对意义。原始数据和测量数据的差值大小是判定其是否存在变压器绕组错误的主要依据。当变压器容量小于 100MVA时,需要将原始数据和测量数据之间的偏差控制在 小于2.0%的范围内。若变压器容量大于 100MVA时,则需要将二者的偏差控制在小于1.6%的范围内,超过偏差值范围,则可以判定为存在变压去绕组错误。
  4 试验验证
  在检测电力变压器绕组错误的上述理论中,理论的可靠性还需要进一步验证,才能真正的指导检测工作。对上述理论进行试验验证,应该参照工程中实际的变压器的运行状态。以220k V 高压变电站的主变压器为主要试验对象,其电压标准值为220±8×1.25%/117/10.5k V,YNyn0d11为其接线柱别。
  对变压器绕组错误相关理论进行试验验证,需要进行多次试验,以单相电源法、三相四线法和低压电抗法为研究对象,每个检测方法分别试验两次,共六次。在整个试验过程中,参与人员要佩戴好安全保护器具,同时要携带一个辅助变压器,能够在安全隐患出现时及时的将主变压器的电压降低,必要时可以代替损坏的主变压器。
  在进行试验时,采取单相电源法进行试验时,和正常水平相比,参数值具有较为明显的波动,对第一次和第二次参数的变化幅值进行观察和记录得出,分别为10.3%和9.2%,按照判定标砖,也可以认定变压器存在绕组接线错误;在对三相四线法进行检测试验时,参数值也呈现出了明显的变化幅度,根据观察记录可知,第一次和第二次的变化幅值的平均范围为13.2%和14.1%。也可以判定变压器绕组存在错误接线现象;此外,对低压抗电法进行横向对比,得出的三个单相值的差值分别为 5.8%和4.9%。对其进行纵向比对时,对原始数据和测量数据而言,其差异表现为 5.8%和6.1%。根据差异范围可以判定,该变压器存在绕组接线错误。因此,能够证明这三种检测理论的可靠性。下图3 展示了相关测量所获波形图。
  
  图3  试验测量所获波形图
  5 结语
  重视电力变压器绕组的错误接线问题并及时的加以解决,能够降低其对绕组本身和变压器产生的损坏程度。工程人员应加强电力变压器绕组错误的检测,并深入分析,加强试验,及时发现和解决绕组错误问题,以保障电力系统的稳定运行。
  参考文献
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  [2]张群.220 kV电力变压器电气高压试验的技术要点分析[J].科技创新导报,2017,14(17)
  [3]刘威.电力变压器电气高压试验技术要点[J].黑龙江科学,2018,9(13)