近年來變壓器特別是中小型變壓器質(zhì)量參差不齊,電網(wǎng)公司普遍加強(qiáng)檢測,但試驗(yàn)電源容量難題一直困擾著工作人員,沒有確實(shí)的數(shù)據(jù)就沒有說服力。筆者經(jīng)過實(shí)際探索和運(yùn)用,重新設(shè)計(jì)系統(tǒng)配置,優(yōu)化傳統(tǒng)技術(shù),提高測量準(zhǔn)性,并能適用于較大型的配電變壓器,為電力系統(tǒng)更好地開展變壓器容量與損耗檢測項(xiàng)目提供參考。
為加強(qiáng)變壓器質(zhì)量管理與控制,促使變壓器生產(chǎn)企業(yè)嚴(yán)格執(zhí)行變壓器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),提高產(chǎn)品質(zhì)量水平,電網(wǎng)公司普遍開展10-220kV變壓器質(zhì)量抽檢工作。抽檢的重點(diǎn)是加強(qiáng)變壓器空載損耗和負(fù)載損耗檢測,以往由于試驗(yàn)容量、現(xiàn)場操作難等原因,運(yùn)行單位較少開展該項(xiàng)工作,檢測手段也往往相對落后。
針對現(xiàn)在的試品容量,傳統(tǒng)方法已不能滿足測量要求,必須找到一套可靠實(shí)用的技術(shù)方案,各有關(guān)企業(yè)也意識到這一點(diǎn),加快這方面的技術(shù)革新。作者參與本地區(qū)的變壓器抽檢項(xiàng)目,開展得較成功,因此總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn),希望能為大家提供有益的參考。
1.變壓器的損耗測量
1.1 變壓器的空載試驗(yàn)
變壓器的空載試驗(yàn)主要檢測磁路中的鐵芯硅鋼片的局部絕緣不良或整體缺陷,以及繞組匝間絕緣,要求空載電流和空載損耗與出廠值相比無明顯變化,并符合國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。方法是從變壓器任意一側(cè)繞組(一般為低壓繞組)施加三相正弦波額定頻率的額定電壓,其他繞組開路??蛰d電流約占額定電流0.6%~16%,試驗(yàn)電源容量約為變壓器額定容量與空載電流百分?jǐn)?shù)的乘積。
1.2 變壓器的負(fù)載試驗(yàn)
變壓器的負(fù)載試驗(yàn)主要檢測繞組流過額定電流時(shí)的有功損耗以及附加損耗(鐵損和漏磁),要求負(fù)載損耗和阻抗電壓符合對應(yīng)容量的國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)方法在變壓器任意一側(cè)(一般為高壓繞組)加電壓,另一側(cè)短路,并達(dá)到額定電流。負(fù)載損耗以三相繞組的電阻損耗為主,表示為∑3I2R,阻抗電壓約為額定電壓的 4%~8%,試驗(yàn)容量較大。
1)檢測要求
對于上述檢測項(xiàng)目,有許多專用的測試儀器,但電源輸出系統(tǒng)考慮甚少,現(xiàn)場中僅能滿足10kV、200kVA左右的變壓器的全電壓檢測,更高容量時(shí)采用降壓檢測,公式計(jì)算獲得。筆者認(rèn)為對于如今較大容量變壓器普遍使用,多數(shù)情況下只能降壓檢測,僅僅用公式換算法已難有說服力。因此,10kV及以下變壓器,額定容量在2000kVA及以下,建議用全電壓測試。
2)電源設(shè)備輸出功率分析
變壓器的空載試驗(yàn)電流百分比一般隨變壓器容量增大而減少。例如S11M-30/10的空載電流百分比為2.1%,S11M-2000/10的空載電流百分比為0.6%,而試驗(yàn)容量也相對增加不多。經(jīng)計(jì)算,S11M-2000/10變壓器的試驗(yàn)容量約為12kVA,電壓為400V,普通的設(shè)備即可滿足。負(fù)載試驗(yàn)電壓高,電流大,試驗(yàn)容量增加很快,一般的試驗(yàn)裝置遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到其要求。
3.設(shè)計(jì)方案
經(jīng)過反復(fù)的討論,我們把目標(biāo)定于10kV2000kVA及以下變壓器的全電壓檢測,其他1/2電壓或1/4電壓,選用自動計(jì)算的變壓器損耗測試儀,把檢測誤差控制在較低范圍內(nèi)。電源回路沒有現(xiàn)成的產(chǎn)品,必須與廠家合作專門設(shè)計(jì)定制。
3.1 設(shè)備方案
為了盡量減少自身損耗,電源設(shè)備應(yīng)簡單實(shí)用,不宜使用升壓變壓器,利用三相空氣開關(guān)加特殊調(diào)壓器輸出即可。調(diào)壓器不宜采用移圈式調(diào)壓器,因其波形畸變較大、效率較低等特性。我們采用自耦式調(diào)壓器,通過改造,直接輸出足夠的電壓,功率損耗小,波形質(zhì)量好,初步解決試驗(yàn)電壓問題。
3.2 參數(shù)計(jì)算
針對10kV2000kVA變壓器,以S9M-2000/10型為目標(biāo)。變壓器主要技術(shù)參數(shù):高壓側(cè)(額定電壓10kV,額定電流115.5A),低壓側(cè)(額定電壓0.4 kV,額定電流2886A),空載損耗2520W,空載電流0.6%,負(fù)載損耗17820W,短路阻抗4.5% 。
做負(fù)載試驗(yàn)時(shí),從高壓側(cè)加壓,低壓側(cè)短路:
調(diào)壓器輸出電流達(dá)到115.5A,按照調(diào)壓器的短時(shí)過載特性,可以按0.625倍計(jì)算,即115.5×0.625=72.2(A);
調(diào)壓器輸出電壓:US=10000×4.5%=450(V);
調(diào)壓器輸入功率:S1=√3UsI=√3×450×72.2=56.3(kVA)
考慮到部分變壓器短路阻抗較高,將輸出電壓定為600V,可滿足所有2000 kVA以下變壓器,則調(diào)壓器輸出功率:S1=√3UeI=√3×600×72.2=75(kVA) Ue:調(diào)壓器輸出額定電壓。
3.3 電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)
按照上面計(jì)算結(jié)果,選用380V三相空氣開關(guān),開關(guān)及電源連接線額定電流120A。
定制專用特殊調(diào)壓器,輸入電壓380V,輸出電壓600V,容量75kVA以上,體積與重量在合理范圍內(nèi),并有一定過載能力。
訂制專用的變壓器低壓側(cè)短路線與線夾,短時(shí)過流能力3000A。
據(jù)此方案,我們配置了一套完整的檢測系統(tǒng),經(jīng)過多次現(xiàn)場試驗(yàn),如表1所列工作數(shù)據(jù),在短時(shí)工作的情況下,設(shè)備容量與電流均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。