配电变压器温升试验方法的实现

杨孝志，叶飞，吴少雷，冯玉，赵爱华，汪茂彦国网安徽省电力公司电力科学研究院；国网安徽省电力公司；国网合肥供电公司

配电变压器温升试验方法的实现

杨孝志1，叶飞2，吴少雷1，冯玉1，赵爱华1，汪茂彦3
1国网安徽省电力公司电力科学研究院；2国网安徽省电力公司；3国网合肥供电公司

文章以典型配电变压器为例，详细展示了变压器温升试验三个阶段记录的各种数据，利用常规软件非常方便获得断电时刻绕组电阻，并提供总损耗条件下和额定电流下温升数据计算的具体公式，最后对温升试验的关键点进行了说明。

温升试验；配电变压器

变压器在运行过程中产生的损耗会使其绝缘介质温度升高，如温升超过标准及设计允许的范围,将影响变压器的安全运行和使用寿命。自2012年开展配电变压器质量抽检检测工作以来，共发现56台存在检测指标不合格，其中35台绕组或顶层油温升超标，同时变压器温升指标是衡量其带载能力的一项非常重要试验项目，因此对变压器进行温升试验是非常有必要的。

1　变压器温升试验简介

变压器温升试验为了验证变压器设计的结构及冷却系统是否合理。配电变压器温升试验主要是检测顶层油温升和高、低压绕组的温升大小是否符合规范或技术协议书的要求。

国标GB 1094.2—2013规定测量油浸式变压器的稳态温升的标准方法是短路接线的等效试验法。施加总损耗和额定电流2个阶段，分别测量2个阶段终了的顶层油温、底层油温（散热器出口温度）和环境温度；再测量断电时刻开始固定时间间隔的一系列离散的高、低压绕组热电阻值。最后基于上述测量数据，计算出变压器额定频率、额定电压和额定电流条件下顶层油温升和高、低压绕组平均温升值[1][2]。

2　变压器温升试验过程及数据记录

文章以常见的S11-M-315/10型配电变压器为例详尽展现变压器温升试验算法的实现过程。

2.1变压器基本参数及温升试验前需要实测参数

开展温升试验前首先确定变压器的电压电流基本参数，测量冷态电阻值以及空载损耗和75℃负载损耗值。

1）变压器基本参数

该台变压器高低压侧试验档位额定电压和电流以及冷态电阻值如表1所示。

表1　额定电压电流以及电阻值

2）变压器实测损耗值

该台变压器空载和75℃负载损耗以及总损耗值如表2所示。

2.2加热过程记录

1）施加总损耗过程

温升加热过程需要施加总损耗（空载损耗与75℃负载损耗之和）所对应的功率值，加热过程一般比较长，待每小时油面温度温升小于1k时，则认为油温度稳定，此时需要连续记录3个小时施加功率值、油面温度和室内温度。施加损耗功率和油面温度见表3所示，表格记录数据功率测量为2瓦特表法，散热片上部和底部温度值见表4和表5，油面和环境温度见表6。

表3　总损耗条件下施加功率及油面温度

表4　总损耗条件下散热片上部四点温度

表5　总损耗条件下散热片底部四点温度

表6　总损耗条件下油面和环境三点温度

2）施加额定电流过程

表7　额定电流条件下施加电流及油面温度

总损耗过程结束后，降低电流至额定电流阶段，施加1个小时，记录电流值和油面温度见表7所示，其它需要记录的表格信息与总损耗过程类似，见表8、9、10所示。

表8　额定电流条件下散热片上部四点温度

表9　额定电流条件下散热片底部四点温度

表10　额定电流条件下油面和环境三点温度

1.5分测量第一个数据，Ri-R20为当前电阻值与第20分钟时电阻的差值，用于后面拟合方程计算断电时刻电阻值。

3　变压器温升数据处理的实现

3.1断电时刻绕组电阻计算

基于表11中热态高、低压绕组电阻值与其20分钟电阻的差值和时间轴，通过EXCEL2007实现指数趋势线拟合，拟合图及方程如图1所示，从图中可以看出高压侧绕组断电时刻与20分钟电阻差值ΔR1为0.3126Ω，低压绕组断电时刻与20分钟电阻差值ΔR2 为0.2884mΩ。

图1　高、低压绕组断电时刻电阻值拟合图形

式中R1_0和R2_0分别表示高、低压绕组断电（0时刻）电阻值。

3.2总损耗条件下温升数据计算

油温度矫正系数：

K1=需要施加的总损耗/实际施加的总损耗

油顶层温升：

油平均温度：

油平均温升：

式中ΔTc为总损耗条件下散热片上端与底部平均温度的差值。

3.3额定电流下温升数据计算

绕组温度矫正系数：

K2=（需要施加的电流/实际施加的电流）2

油平均温度：

高压绕组平均温度：

低压绕组平均温度：

高压绕组对油平均温升：

低压压绕组对油平均温升：

式中ΔTc'为额定电流条件下散热片上端与底部平均温度的差值，R1、R2为常态下高、低压电阻值。

3.4最终温升结果计算

高压绕组平均温升：

低压绕组平均温升：

油平均温升：

4　变压器温升试验关键点说明

绕组冷态电阻的测量。通过以上公式显然可以看出绕组冷态电阻对最终变压器绕组温升大小有着决定性的影响，故在绕组测量过程中需要注意准确记录测量绕组电阻时顶层油温，并且绕组冷态电阻的测量和热态电阻测量需用同一台直流电阻测试仪测量，以较小测量误差和不确定性。同时如果温升结果有异常时，建议重新测量绕组冷态电阻值，再次核实上次测量结果。

[1]李建明，朱康.高压电气设备试验方法[M].四川：中国电力出版社，2008：163-165

[2]王正官.变压器试验技术（35）[J].变压器，2001,38（10）：41-43

杨孝志（1976-），男，硕士，工程师，从事电力设备质量检测、试验工作。