技術收藏 | 油浸式接地變壓器的溫升試驗

|油浸式接地干式變壓器的溫升試驗

陳志 孫鋒 陳建（保定天威集團特變電氣有限公司）

摘要：針對不同結構的接地干式變壓器的運行狀態進行簡要的分析，結合GB1094.6討論了制造廠進行該類干式變壓器溫升試驗的方法。

關鍵詞：接地干式變壓器 溫升試驗 額定中性點持續電流

1. 引言

接地干式變壓器主要應用在無中性點或中性點未引出的三相電力系統中,為系統提供的人為的中性點,因此也稱作中性點耦合器。通過該干式變壓器提供的中性點，系統可以采用直接接地、電阻接地、消弧線圈接地等接地形式，達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其所在的電力系統的運行狀況和變電所的需求不同，有不同的結構形式，制造廠通常是根據客戶提出的實際需求進行設計，現有資料對接地干式變壓器的試驗介紹較少，本文結合不同情況下接地干式變壓器的運行狀態，對接地干式變壓器的溫升試驗進行簡單分析和探討。

2. 運行狀態與溫升試驗

2.1規定了額定持續中性點電流且帶有二次繞組的接地干式變壓器

如圖一所示，該類接地干式變壓器在用戶在采購時根據系統的三相負荷的情況估算了中性點的電位偏移，并結合采用的中性點接地方式給出了額定持續中性點電流的數值，要求接地干式變壓器在該持續電流下正常運行，另外考慮到變電所所用電源的要求，增加了二次繞組，在系統正常情況下接地干式變壓器的運行方式主要包括三相負荷平衡中性點不發生偏移的正常狀態、三相負荷不平衡的中性點偏移狀態，二次側帶額定負載的狀態。

三相負荷平衡的正常狀態下，接地變系統中性點電位接近于地電位，一次繞組中僅流過很小的勵磁電流，接地干式變壓器所產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，繞組對油的溫升幾乎等于零。如果系統三相負荷不平衡導致中性點電位發生偏移，該電位的存在將在接地回路中產生一個持續的零序電流，該電流將在的接地干式變壓器一次繞組中產生電阻損耗以及零序磁通在器身中產生的附加損耗，如果接地干式變壓器二次側帶有負載，還需要在以上兩種運行狀態的同時考慮低壓側負載電流在二次繞組中產生的直阻損耗和附加損耗對繞組和干式變壓器油溫升的影響。以上運行形式中正常狀態和中性點偏移狀態不會同時出現，二次側帶負載狀態可能與任意狀態進行疊加，因此溫升試驗要考慮以上各種組合中較嚴酷的組合。

例如一臺接地干式變壓器技術參數如下表：

針對此干式變壓器，溫升試驗以按如下步驟進行：

1.較大總損耗階段油頂溫升和油平均溫升的測量

本階段試驗的難點是較大總損耗的確定，由于該產品規定了額定中性點持續電流為70A，因此要考慮到在流過該電流的同時干式變壓器二次側帶有200kVA額定負載的情況。此時干式變壓器的損耗應包括如下三部分：

1) 70A額定持續中性點電流在干式變壓器內部產生的損耗PkN(75℃)。

2)高壓側的電網電壓在干式變壓器上產生的空載損耗P0。

3)低壓側的負載電流在低壓繞組產生的直阻損耗Pr（75℃）

此階段需要注意的有如下兩點：

① 額定持續中性點電流下產生的損耗需要以實測值為準。溫升試驗開始前，將二次繞組開路，高壓繞組ABC-O之間施加額定持續中性點電流70安培，測量得到損耗PkN，按負載試驗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載電流288.7A下產生的直阻損耗。由于低壓負載電流所需要的高壓側電流3.5A已經包含在每相70/3的電流內，因此此處不能直接使用負載試驗測量的負載損耗，否則將使高壓直阻損耗重復施加，導致溫升測量結果偏高。

根據以上數據，較好階段試驗施加的較大總損耗為：

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

總損耗數據確定之后，按圖二對干式變壓器進行加電：

其它關于溫升試驗的要求參照GB1094.2，該階段結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

此階段的試驗要點是高壓側額定電流的確定，GB1094.6-2011第10.9.6.1條規定該階段的電流應包括額定持續中性點電流與二次繞組額定容量相應的高壓電流之和的電流。針對本例，與二次繞組額定容量相對應的高壓繞組相電流為3.5A，因此此階段施加的試驗電流：

I=3IH+IN=3×3.5+70=80.5A

降至該電流持續一小時，測量高壓繞組BO的熱電阻，得到高壓繞組的銅油溫差進而得到高壓繞組的溫升。

3.低壓繞組銅油溫差的確定

此階段的試驗可以把接地干式變壓器看做是一臺配電干式變壓器，溫升試驗采用短路法，將低壓繞組短路，高壓側三相對稱施加對應于二次側額定容量的額定電流3.5安培，試驗持續時間一小時，測量低壓繞組的熱電阻和油平均溫度，計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測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規定了額定持續中性點電流不帶有二次繞組的接地干式變壓器

此類型干式變壓器的運行狀態包括了較好類接地干式變壓器的前兩種運行情況即正常狀態和中性點偏移狀態，因此借用上面的例子，溫升試驗應測試的是中性點偏移狀態，試驗參數如下：

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圈組合的溫升試驗

該類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上直接集成了消弧線圈，如圖四所示。對于該干式變壓器溫升試驗接地變應和消弧線圈同時進行，如果消弧線圈是可調整的，則溫升試驗應在其較高損耗位置上進行。

溫升試驗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量應進行兩次，一次是在一個線端和消弧線圈的接地端子間（通常為BO）進行,另一次在接地變兩個線端（通常為AC）間進行，通過上述兩次的測試，可以確定干式變壓器主繞組的溫差和消弧線圈繞組的溫差。

3.結束語

接地干式變壓器的溫升是影響其安全運行和電氣壽命的重要性能指標，由于該類干式變壓器結構和運行方式的多樣化，制造廠進行的溫升試驗如果方法有偏差，則可能得到完全錯誤的結果，本文針對幾種常見結構的油浸式接地干式變壓器的運行狀態和溫升試驗方法進行了簡要的分析和闡述，力求較大程度在制造廠模擬出接地干式變壓器的運行狀態，在試驗階段測得較為準確的溫升數據。

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