大型电力变压器损耗带电测试技术研究

郭景文

摘要：昀近这几年，我国经济实力不断增强，耗电量呈现逐年增长趋势，人们对电力能源的依赖性越来越强。电力变压器作为电网核心设备之一，其运行可靠性直接关系到电力系统的安全稳定，对运行中的变压器的健康状况进行检测和评估，确保设备安全可靠运行是非常有意义的。空载和负载损耗是变压器的两个重要参数，既可以反映变压器在实际运行中的效率，在一定程度上又能反映其铁心和绕组的状态。传统变压器离线损耗测试需要把变压器停运进行空载和短路试验，影响供电的连续性。离线试验时，变压器电压、电流和其内部磁路、温度和运行时不同，不能反映其运行的真实情况。且大型变压器损耗测试对试验电源容量要求高，现场试验有诸多困难。因此，开展变压器损耗的带电测试技术研究具有重要意义。

关键词：大型电力变压器;损耗;带电测试技术

引言

变压器是电力系统中的主要设备之一，在电力系统中承担着重要的任务，随着国网公司状态检修的深入开展，对变压器带电运行状态的检测提出了更高要求。状态检修可以在设备不停电的情况下及时发现一些早期潜伏性缺陷，节约了时间成本，减少了停电损失和维护费用。由于变压器故障大多是由于绝缘中局部放电引起，因此针对变压器的带电检测工作主要是变压器局部放电的检测。

1局部放电机理

局部放电是指在绝缘介质电极间发生且未击穿整个绝缘介质的放电现象。局部放电通常发生在绝缘介质局部电场畸变严重或电场强度较高，且介质绝缘强度较低的绝缘介质的表面、内部或两种绝缘介质的交界面。

常见局部放电现象主要包括：绝缘介质内杂质的击穿;高场强条件下绝缘固体或液体介质内部的局部击穿;光滑金属表面的边缘，毛刺，附着颗粒物等部位由于局部场强过于集中造成的局部绝缘介质击穿的放电现象等。

通过局部放电原理及试验室试验得出产生局部放电的条件主要有以下两点：

均匀强电场或稍不均匀电场条件下，绝缘强度不够的绝缘介质内部或表面，如固体绝缘介质中的空腔，裂隙;液体、胶体（液溶胶）绝缘介质中的气泡，或不同绝缘介质间存在的弱绝缘强度介质。

不均匀电场或及不均匀电场条件下，在导体边缘、尖端等电场集中的部位或受损的绝缘介质表面，如带电金属构件边缘，尖角，毛刺，或直径过细的导线表面等。

2大型电力变压器损耗带电测试技术

所研制的系统经实验室抗干扰测试后，信号采集器可以稳定正常工作。设备在计量检定中心进行了测量检定，结果表明，测量空载电流专用的 3路电流信号通道的准确度等级为 0.1级;负载损耗测量的 9路电压信号通道和 9路电流信号通道的准确度等级为 0.2级，符合设定目标。昀后对现场电力变压器进行了空载和负载损耗带电测试。

2.1空载损耗带电测试

根据变压器铭牌信息可知，待测变压器为 110kV三相三绕组变压器，额定容量为 40000kV·A，空载损耗为 30.381kW，空载电流为 0.19%。空载损耗测量利用高精度电流采集器测量空载电流，从高压侧母线电压互感器测量高压绕组电压。测试前将变压器三侧开关转为检修状态，打开变压器高压侧 A、B、C三相套管引流线接线板，将三支高精度空载电流互感器分别套在三相套管导电杆上，然后恢复引流线连接，打开电流互感器电源开关。将 110kV母线电压互感器二次侧 A、B、C三相电压信号接入测量系统高压侧电压端口。上述接线完成后，将变压器高压侧开关转为热备用状态，合上变压器高压侧开关，使变压器空载运行，开始空载损耗测量。现场测量结束后，断开变压器高压侧断路器，将高压侧断路器转为检修状态，由操作人员将高精度空载电流互感器取下。测量得到变压器空载时高压侧的电压电流信号后，通过前述的加窗插值算法对采集到的离散值进行处理，得到电流、电压信号的幅值和相位，三组数据分散性小，进一步印证了本文算法的精确性。根据空载运行时的电压和电流信息，可计算得到空载损耗的结果，可以看出，C相的空载损耗比其他两相略大，但差别不大，变压器三相都处于正常工作状态。该变压器空载损耗实测值为

32.64kW、33.18kW和 33.66kW。空载损耗平均值为 33.16kW。该变压器空

载损耗铭牌值为 30.381kW，实测值与铭牌值的相对偏差为 9.15%。110kV的电力变压器，相对地的额定电压为 63.51kV，测量时的实际电压为

67.3kV。根据之前的分析，变压器的空载损耗主要与电压相关，由于带电测量时电压比离线测量时的电压高，所以测得的空载损耗比铭牌标注的要大。

2.2负载损耗带电测试

试验在变电站室内进行，变压器运行时的电压电流信号由计量屏得到。计量屏中的三相电流和电压信号，按照高压侧、中压侧、低压侧分别连入变压器损耗测量系统。通过变压器损耗测量系统的调理和采集，得到的电流和电压信号经由串口通信传输到计算机。计算机对电压电流信号进行分析和负载损耗计算。进行测试时，变压器低压侧未连接負载，处于空载状态，只有高压侧和中压侧有功率的流动。从带电测试结果中可以得出，在进行测量的过程中，由于测量时间较短，变压器负载变化不大，其负载损耗也没有明显变化。变压器基本处于三相平衡的状态。将变压器每一相的负载损耗进行对比，可以看出 B相的负载损耗较大，但在合理范围内。B相负载损耗大，有可能是由于 B相变压器位于 A相和 C相中间，散热没有两边的 A相和 C相好，导致 B相变压器内部温度稍高，损耗较大。变压器三相负载总损耗三次测量值分别为 317.32kW、321.31kW和 311.92kW。负载损耗测量平均值为 316.85kW。在进行测量时，高压侧连接系统电源，中压侧连接负载，低压侧无负载。根据变压器铭牌上的负载损耗信息，高压侧 中压侧的负载损耗为 684.3kW，如果按照测量时的负荷情况进行折算，则负载损耗为 348.96kW，带电测量值与离线测量折算值相比，偏差为 9.2%。变压器铭牌上的离线测得的负载损耗，是在离线测量后，将损耗折算到 75℃得到的，而变压器实际运行时，其内部温度可能比折算温度高，就会造成偏差。变压器运行时，其负载损耗包括绕组上的铜耗和杂散损耗，杂散损耗与变压器负载无关，将负载损耗按照负载情况进行折算，就会造成误差。

结语

通过变压器各种局部放电测量方法的分析和讨论，可以发现，在发生不同位置、不同类型的局部放电时，通过选择合适的检测方法可以对变压器的状态做出综合的评估。同时，每一种方法都有其优越性和局限性，需要多项检测技术相互配合、综合分析，才能准确地对变压器状态做出判断，以便加强运维，避免发生事故。

参考文献

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