|油浸式接地干式變壓器的溫升試驗(yàn)

陳志 孫鋒 陳建（保定天威集團(tuán)特變電氣有限公司）

摘要：針對(duì)不同結(jié)構(gòu)的接地干式變壓器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，結(jié)合GB1094.6討論了制造廠(chǎng)進(jìn)行該類(lèi)干式變壓器溫升試驗(yàn)的方法。

關(guān)鍵詞：接地干式變壓器 溫升試驗(yàn) 額定中性點(diǎn)持續(xù)電流

1. 引言

接地干式變壓器主要應(yīng)用在無(wú)中性點(diǎn)或中性點(diǎn)未引出的三相電力系統(tǒng)中,為系統(tǒng)提供的人為的中性點(diǎn),因此也稱(chēng)作中性點(diǎn)耦合器。通過(guò)該干式變壓器提供的中性點(diǎn)，系統(tǒng)可以采用直接接地、電阻接地、消弧線(xiàn)圈接地等接地形式，達(dá)到限制單相接地故障電流和抑制非故障相電壓升高的目的。接地干式變壓器根據(jù)其所在的電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況和變電所的需求不同，有不同的結(jié)構(gòu)形式，制造廠(chǎng)通常是根據(jù)客戶(hù)提出的實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，現(xiàn)有資料對(duì)接地干式變壓器的試驗(yàn)介紹較少，本文結(jié)合不同情況下接地干式變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)接地干式變壓器的溫升試驗(yàn)進(jìn)行簡(jiǎn)單分析和探討。

2. 運(yùn)行狀態(tài)與溫升試驗(yàn)

2.1規(guī)定了額定持續(xù)中性點(diǎn)電流且?guī)в卸卫@組的接地干式變壓器

如圖一所示，該類(lèi)接地干式變壓器在用戶(hù)在采購(gòu)時(shí)根據(jù)系統(tǒng)的三相負(fù)荷的情況估算了中性點(diǎn)的電位偏移，并結(jié)合采用的中性點(diǎn)接地方式給出了額定持續(xù)中性點(diǎn)電流的數(shù)值，要求接地干式變壓器在該持續(xù)電流下正常運(yùn)行，另外考慮到變電所所用電源的要求，增加了二次繞組，在系統(tǒng)正常情況下接地干式變壓器的運(yùn)行方式主要包括三相負(fù)荷平衡中性點(diǎn)不發(fā)生偏移的正常狀態(tài)、三相負(fù)荷不平衡的中性點(diǎn)偏移狀態(tài)，二次側(cè)帶額定負(fù)載的狀態(tài)。

三相負(fù)荷平衡的正常狀態(tài)下，接地變系統(tǒng)中性點(diǎn)電位接近于地電位，一次繞組中僅流過(guò)很小的勵(lì)磁電流，接地干式變壓器所產(chǎn)生的損耗為鐵芯的損耗和很小的一次繞組直阻損耗，在這種情況下僅鐵損使溫升升高，繞組對(duì)油的溫升幾乎等于零。如果系統(tǒng)三相負(fù)荷不平衡導(dǎo)致中性點(diǎn)電位發(fā)生偏移，該電位的存在將在接地回路中產(chǎn)生一個(gè)持續(xù)的零序電流，該電流將在的接地干式變壓器一次繞組中產(chǎn)生電阻損耗以及零序磁通在器身中產(chǎn)生的附加損耗，如果接地干式變壓器二次側(cè)帶有負(fù)載，還需要在以上兩種運(yùn)行狀態(tài)的同時(shí)考慮低壓側(cè)負(fù)載電流在二次繞組中產(chǎn)生的直阻損耗和附加損耗對(duì)繞組和干式變壓器油溫升的影響。以上運(yùn)行形式中正常狀態(tài)和中性點(diǎn)偏移狀態(tài)不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，二次側(cè)帶負(fù)載狀態(tài)可能與任意狀態(tài)進(jìn)行疊加，因此溫升試驗(yàn)要考慮以上各種組合中較嚴(yán)酷的組合。

例如一臺(tái)接地干式變壓器技術(shù)參數(shù)如下表：

針對(duì)此干式變壓器，溫升試驗(yàn)以按如下步驟進(jìn)行：

1.較大總損耗階段油頂溫升和油平均溫升的測(cè)量

本階段試驗(yàn)的難點(diǎn)是較大總損耗的確定，由于該產(chǎn)品規(guī)定了額定中性點(diǎn)持續(xù)電流為70A，因此要考慮到在流過(guò)該電流的同時(shí)干式變壓器二次側(cè)帶有200kVA額定負(fù)載的情況。此時(shí)干式變壓器的損耗應(yīng)包括如下三部分：

1) 70A額定持續(xù)中性點(diǎn)電流在干式變壓器內(nèi)部產(chǎn)生的損耗PkN(75℃)。

2)高壓側(cè)的電網(wǎng)電壓在干式變壓器上產(chǎn)生的空載損耗P0。

3)低壓側(cè)的負(fù)載電流在低壓繞組產(chǎn)生的直阻損耗Pr（75℃）

此階段需要注意的有如下兩點(diǎn)：

① 額定持續(xù)中性點(diǎn)電流下產(chǎn)生的損耗需要以實(shí)測(cè)值為準(zhǔn)。溫升試驗(yàn)開(kāi)始前，將二次繞組開(kāi)路，高壓繞組ABC-O之間施加額定持續(xù)中性點(diǎn)電流70安培，測(cè)量得到損耗PkN，按負(fù)載試驗(yàn)折算方法折算至參考溫度75℃。

② Pr（75℃）為低壓繞組的在額定負(fù)載電流288.7A下產(chǎn)生的直阻損耗。由于低壓負(fù)載電流所需要的高壓側(cè)電流3.5A已經(jīng)包含在每相70/3的電流內(nèi)，因此此處不能直接使用負(fù)載試驗(yàn)測(cè)量的負(fù)載損耗，否則將使高壓直阻損耗重復(fù)施加，導(dǎo)致溫升測(cè)量結(jié)果偏高。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，較好階段試驗(yàn)施加的較大總損耗為：

Pmax= PkN(75℃)+ P0+ PL（75℃）=4930+1337+754=7021（W）

總損耗數(shù)據(jù)確定之后，按圖二對(duì)干式變壓器進(jìn)行加電：

其它關(guān)于溫升試驗(yàn)的要求參照GB1094.2，該階段結(jié)束后得到干式變壓器油頂層溫升和油平均溫升。

2.降至額定電流下高壓繞組銅油溫差的確定

此階段的試驗(yàn)要點(diǎn)是高壓側(cè)額定電流的確定，GB1094.6-2011第10.9.6.1條規(guī)定該階段的電流應(yīng)包括額定持續(xù)中性點(diǎn)電流與二次繞組額定容量相應(yīng)的高壓電流之和的電流。針對(duì)本例，與二次繞組額定容量相對(duì)應(yīng)的高壓繞組相電流為3.5A，因此此階段施加的試驗(yàn)電流：

I=3IH+IN=3×3.5+70=80.5A

降至該電流持續(xù)一小時(shí)，測(cè)量高壓繞組BO的熱電阻，得到高壓繞組的銅油溫差進(jìn)而得到高壓繞組的溫升。

3.低壓繞組銅油溫差的確定

此階段的試驗(yàn)可以把接地干式變壓器看做是一臺(tái)配電干式變壓器，溫升試驗(yàn)采用短路法，將低壓繞組短路，高壓側(cè)三相對(duì)稱(chēng)施加對(duì)應(yīng)于二次側(cè)額定容量的額定電流3.5安培，試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間一小時(shí)，測(cè)量低壓繞組的熱電阻和油平均溫度，計(jì)算得到低壓繞組的銅油溫差，將該銅油溫差值與較好階段試驗(yàn)測(cè)得的較大總損耗下的油平均溫升相加，即可得到低壓繞組的繞組溫升。

2.2規(guī)定了額定持續(xù)中性點(diǎn)電流不帶有二次繞組的接地干式變壓器

此類(lèi)型干式變壓器的運(yùn)行狀態(tài)包括了較好類(lèi)接地干式變壓器的前兩種運(yùn)行情況即正常狀態(tài)和中性點(diǎn)偏移狀態(tài)，因此借用上面的例子，溫升試驗(yàn)應(yīng)測(cè)試的是中性點(diǎn)偏移狀態(tài)，試驗(yàn)參數(shù)如下：

較大總損耗階段Pmax= PkN(75℃)+ P0

額定電流階段I=IN

2.3接地干式變壓器與消弧線(xiàn)圈組合的溫升試驗(yàn)

該類(lèi)接地干式變壓器的與上述接地變的不同之處在于，在干式變壓器的中性點(diǎn)上直接集成了消弧線(xiàn)圈，如圖四所示。對(duì)于該干式變壓器溫升試驗(yàn)接地變應(yīng)和消弧線(xiàn)圈同時(shí)進(jìn)行，如果消弧線(xiàn)圈是可調(diào)整的，則溫升試驗(yàn)應(yīng)在其較高損耗位置上進(jìn)行。

溫升試驗(yàn)的較大總損耗和額定電流的確定方法與2.1所述的干式變壓器確定方法相同。此干式變壓器的熱電阻的測(cè)量應(yīng)進(jìn)行兩次，一次是在一個(gè)線(xiàn)端和消弧線(xiàn)圈的接地端子間（通常為BO）進(jìn)行,另一次在接地變兩個(gè)線(xiàn)端（通常為AC）間進(jìn)行，通過(guò)上述兩次的測(cè)試，可以確定干式變壓器主繞組的溫差和消弧線(xiàn)圈繞組的溫差。

3.結(jié)束語(yǔ)

接地干式變壓器的溫升是影響其安全運(yùn)行和電氣壽命的重要性能指標(biāo)，由于該類(lèi)干式變壓器結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式的多樣化，制造廠(chǎng)進(jìn)行的溫升試驗(yàn)如果方法有偏差，則可能得到完全錯(cuò)誤的結(jié)果，本文針對(duì)幾種常見(jiàn)結(jié)構(gòu)的油浸式接地干式變壓器的運(yùn)行狀態(tài)和溫升試驗(yàn)方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析和闡述，力求較大程度在制造廠(chǎng)模擬出接地干式變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，在試驗(yàn)階段測(cè)得較為準(zhǔn)確的溫升數(shù)據(jù)。

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