王海靖 王 勇 覃 煜 莫文雄 張 行

（廣州供電局有限公司電力試驗(yàn)研究院）

0 引言

變壓器是電力系統(tǒng)中重要的設(shè)備，變壓器的健康狀況是電網(wǎng)系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要影響因素。繞組移位、變形是變壓器的常見故障。運(yùn)輸、吊裝過程中的意外碰撞與外部短路電流的沖擊，是引發(fā)變壓器繞組變形的主要原因。根據(jù)國家電網(wǎng)公司 《十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》的內(nèi)容，變壓器繞組短路阻抗測試是防治大型變壓器損壞事故的主要方法。變壓器短路阻抗是指變壓器內(nèi)部在負(fù)載阻抗為零時(shí)產(chǎn)生的等效阻抗。對變壓器短路阻抗帶電檢測理論技術(shù)進(jìn)行探究，可以為電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供保障。

1 變壓器短路阻抗帶電檢測理論技術(shù)的原理

一般情況下，電阻分量和電抗分量是變壓器短路阻抗的主要組成部分。以110kV以上的大型變壓器為例，此類變壓器短路阻抗以電抗分量為主，電阻分量所占比例相對較小。變壓器繞組的漏電抗是此種變壓器的短路電抗分量的反映［1］，根據(jù)變壓器的實(shí)際情況，變壓器的漏電抗可以分為縱向漏電抗與橫向漏電抗，橫向漏電抗在變壓器短路阻抗中所占的比例較小。繞組的幾何尺寸可以被看作是變壓器漏電抗值的決定因素，變壓器繞組結(jié)構(gòu)狀態(tài)的變化，會讓變壓器的漏電抗有所變化。變壓器短路阻抗帶電檢測理論技術(shù)可以根據(jù)短路阻抗的變化，判斷變壓器繞組的變形情況。

2 變壓器短路阻抗帶電檢測理論技術(shù)的應(yīng)用方式

2.1 變壓器繞組變形測試分析判斷原則

在變壓器繞組變形產(chǎn)生以后，變壓器運(yùn)行過程中檢測的電氣參數(shù)和機(jī)械參數(shù)會改變。在電力參數(shù)與機(jī)械參數(shù)變化情況的影響下，變壓器繞組變形分析是一個(gè)綜合性的過程。變壓器短路阻抗帶電檢測理論技術(shù)與以下因素之間存在著一定的聯(lián)系：一是變壓器三相間的短路阻抗測試結(jié)果的平衡性；二是短路阻抗的變化情況 （同出廠值相比）；三是變壓器運(yùn)行過程中的電氣試驗(yàn)與絕緣油色譜分析情況；四是變壓器運(yùn)行過程中可能存在的異常現(xiàn)象；五是絕緣油的運(yùn)行溫度。可以說，統(tǒng)籌兼顧的原則是變壓器繞組變形測試分析遵循的主要原則，對上述因素進(jìn)行統(tǒng)籌分析，有助于變壓器短路阻抗帶電檢測結(jié)果精確度的提升。

針對變壓器阻抗電壓值不符合技術(shù)協(xié)議或電力變壓器短路阻抗允許值而出現(xiàn)的糾紛，相關(guān)單位在變壓器產(chǎn)品出廠驗(yàn)收環(huán)節(jié)，需要根據(jù)相關(guān)技術(shù)協(xié)議，分析阻抗電壓允許偏差值是否處于允許誤差范圍以內(nèi)。并要按照現(xiàn)場見證的要求，對出廠驗(yàn)收階段的短路阻抗檢測進(jìn)行強(qiáng)化。在訂貨階段，相關(guān)人員需要在商務(wù)合同中明確短路阻抗實(shí)測值與額定分接位置保證值超出允許值時(shí)的解決措施。

2.2 短路阻抗法測試的連接方式

伏安法是變壓器短路阻抗帶電檢測中常用的檢測方法。這種檢測方式主要應(yīng)用于單相變壓器及三相變壓器的短路阻抗測量過程中。在測試工作開始之前，相關(guān)人員需要在變壓器的一側(cè)出線短接。出線短接需要保證各個(gè)出線端子的接觸良好性，以便在降低引線回路電阻的基礎(chǔ)上，提升測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。在出線短接完成以后，相關(guān)人員可以在變壓器另一側(cè)施加試驗(yàn)電壓，以便在產(chǎn)生流經(jīng)阻抗的電流以后，測量施加于阻抗之上的電流與電壓。此種電壓、電流的基波分量的比值可以被看作是變壓器的短路阻抗［2］。

在變壓器短路阻抗帶電檢測理論技術(shù)應(yīng)用于變壓器阻抗測試以后，相關(guān)人員需要在變壓器高壓繞組側(cè)進(jìn)行加壓操作。為保證帶電測試的測試精度，被試變壓器出線端子需要與電壓測量回路相連接。檢驗(yàn)過程中使用的調(diào)壓器的額定電流需要控制在10A以上。在帶電檢驗(yàn)進(jìn)行過程中，流經(jīng)被試變壓器繞組的電流需要在額定電流的0.05-1%的數(shù)量級的基礎(chǔ)之上。若帶電檢驗(yàn)中存在電流過大的問題，電源過載所導(dǎo)致的試驗(yàn)電壓波形畸變現(xiàn)象也會影響測試精度。根據(jù)一些研究者的研究結(jié)果，在短路組抗應(yīng)用于帶電檢驗(yàn)以后，變壓器三項(xiàng)間接短路阻抗值的差異在2%以內(nèi)，現(xiàn)場測試值與出廠值之間具有較大的分散性，這種分散性的百分率在4%以內(nèi)。

3 變壓器短路阻抗帶電檢測理論技術(shù)的應(yīng)用及注意事項(xiàng)

3.1 試驗(yàn)電源電壓不穩(wěn)定性對檢測結(jié)果的影響

實(shí)驗(yàn)電源電壓不穩(wěn)定性對變壓器短路阻抗帶電檢測理論技術(shù)的影響，與電壓基波分量在測量周期內(nèi)的不穩(wěn)定性之間存在一定聯(lián)系。變壓器短路阻抗為感性阻抗。受電流與電壓之間的相位差的影響，在電壓基波分量在測試周期內(nèi)產(chǎn)生變化以后，電流并沒有同步產(chǎn)生變化，由此而產(chǎn)生的測量誤差會成為帶電檢測測量結(jié)果誤差的誘因。

為解決電源電壓不穩(wěn)定性給短路阻抗帶電檢測理論技術(shù)應(yīng)用效果的影響，研究者通常會借助多次測量求取平均值的檢測方式，這種檢測方式不僅會讓帶電檢測的測試時(shí)間有所延長，也沒有讓測量誤差得到有效解決。在短路阻抗測試儀應(yīng)用于帶電測量以后，相關(guān)人員需要利用這一設(shè)備對測量周期內(nèi)所采集到的信號進(jìn)行分析，以便在不延長測試時(shí)間的同時(shí)，降低測量誤差。

3.2 試驗(yàn)現(xiàn)場50Hz同頻干擾對檢測結(jié)果的影響

50Hz同頻干擾也是變壓器短路阻抗帶電檢驗(yàn)的影響因素。根據(jù)電網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)際情況，50Hz同頻干擾多用于指代變電所運(yùn)行設(shè)備的電暈干擾與實(shí)驗(yàn)儀器使用的220V交流電源在于測量回路之間的耦合效應(yīng)下產(chǎn)生的干擾。在帶電檢測實(shí)施過程中，出于提升檢測結(jié)果精確性的需要，相關(guān)人員需要對同頻干擾對短路阻抗測試結(jié)果的影響進(jìn)行控制，如帶電檢驗(yàn)工作實(shí)施過程中使用的測試儀器需要在硬件層面控制交流電源耦合效應(yīng)所引發(fā)的同頻干擾。若測試現(xiàn)場同頻干擾較為嚴(yán)重，檢驗(yàn)人員可以將測試儀器換極性的方法應(yīng)用于測試過程之中，并要提升被試變壓器的試驗(yàn)電壓與電流。

3.3 電源諧波對變壓器短路阻抗帶電檢測理論技術(shù)的應(yīng)用效果的影響

就帶電檢驗(yàn)的特點(diǎn)而言，諧波也是試驗(yàn)電源中可能存在的因素。電源諧波分量的幅值具有不穩(wěn)定性特點(diǎn)。在變壓器短路阻抗帶電檢驗(yàn)方面，高次諧波對變壓器短路阻抗測試的測試值的影響，是與之相關(guān)的理論技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際檢測領(lǐng)域以后所面對的挑戰(zhàn)。受測試電源諧波的影響，變壓器實(shí)測短路阻抗值與無諧波時(shí)的短路阻抗值之間會表現(xiàn)出一定的差異。在短路阻抗測試儀應(yīng)用于帶電檢測過程以后，相關(guān)人員需要在檢測工作開展過程中，使用濾波性能較強(qiáng)的測試儀器。一般情況下，軟硬件相結(jié)合的方式是消除測試電源諧波對短路阻抗測試結(jié)果的影響的可行措施。它也可以讓變壓器繞組變形測試分析、判斷的需要得到有效滿足［3］。

3.4 其他注意事項(xiàng)

根據(jù)變壓器的實(shí)際情況，同一型號的變壓器技術(shù)參數(shù)的理論差異相對較小。但是在廠方工藝執(zhí)行差異的影響下，由同一圖紙生產(chǎn)的同種產(chǎn)品會表現(xiàn)出較大的技術(shù)參數(shù)差異。一些廠家會將某一臺變壓器的短路阻抗值及設(shè)計(jì)值視為同一批變壓器產(chǎn)品的短路阻抗值或設(shè)計(jì)值。變壓器阻抗名牌值未反映某一變壓器的真實(shí)技術(shù)參數(shù)的問題是變壓器短路阻抗帶電檢測理論應(yīng)用于實(shí)際檢測領(lǐng)域以后面對的突出問題。在變壓器銘牌中的技術(shù)參數(shù)難以反映設(shè)備真實(shí)技術(shù)參數(shù)的情況下，相關(guān)人員在檢測工作實(shí)施過程中，需要采用阻抗電壓值、銘牌值和出廠值縱向比較的研究方法，也可以將配合繞組頻響曲線的橫向比較措施應(yīng)用于帶電檢測過程之中。同一廠家生產(chǎn)的變壓器以往的短路阻抗測試情況、短路阻抗實(shí)測值和銘牌值等因素需要視為繞組穩(wěn)定性分析的參考依據(jù)，如果變壓器銘牌值存在一定問題，相關(guān)人員需要對銘牌值與出廠值進(jìn)行比較，并要尊重繞組單相電抗參數(shù)之間的橫向比較結(jié)果。如果短路阻抗值與銘牌值之間具有明顯偏差，電力企業(yè)可以要求廠家攜帶儀器設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場頻率響應(yīng)實(shí)驗(yàn)，并要在對頻響曲線進(jìn)行縱向比較的基礎(chǔ)上，判斷變壓器是否出現(xiàn)移位問題或變形問題。

4 結(jié)束語

變壓器阻抗帶電檢測理論技術(shù)對變壓器短路阻抗帶電檢驗(yàn)工作具有一定的指導(dǎo)作用。在這一技術(shù)投入實(shí)際應(yīng)用以后，相關(guān)人員需要在明確理論技術(shù)使用原則的基礎(chǔ)上，根據(jù)帶電檢驗(yàn)的實(shí)際情況，完善檢驗(yàn)方案，以便對50Hz同頻干擾、電源諧波等因素對帶電檢測結(jié)果的影響進(jìn)行控制。在變壓器投入運(yùn)行以后，相關(guān)人員需要嚴(yán)格按照規(guī)程要求，開展阻抗帶電檢測，以便在變壓器運(yùn)行故障產(chǎn)生之前，確定變壓器中存在的技術(shù)缺陷，進(jìn)而為電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供保障。