电力变压器电气试验培训方法概述

刘源晶，徐炎斌，黄帅军

（广东电网有限责任公司有限公司江门供电局，广东 江门 529000）

1 变压器电力培训现状

电力变压器是维系电力系统持续稳定供电的重要设备，为了保证其安全稳定运行，必须对变压器进行定期的试验，检测各部件性能是否达到规程要求，是否具备继续投入运行的能力。电力变压器试验所涉及的试验设备价格昂贵，试验的过程具有一定的危险性，对试验人员的专业素质提出了较高的要求。为了提高现场试验人员的专业素质，培养更多符合电力系统发展的专业素质人才，电力部门普遍加大了培训工作力度，投入巨资建立了培训基地。然而，目前电力企业关于变压器的电力培训还存在很多问题。图1 为电力变压器。

图1 电力变压器

现行的电气设备高压试验培训主要是集中在室内进行理论培训和现场作业或培训基地进行技能培训等形式。传统的模式授课，“培训师讲，学员听”，容易产生枯燥、效果不好的弊病；在作业现场培训，其优点是提供了现场试验背景，但出于对运用中的设备安全的考虑，加之受限于试验周期长、工作时间短，使得培训人员不能灵活选择时间、项目进行培训，实操练习的机会非常有限，效果不佳，很难实现真正意义的培训；通过建设专用培训基地，利用残旧设备开展集中培训，往往只能对变压器常规定检实操技能进行培训，对故障的分析、判断只停留在假设或口述理论分析，无法模拟变压器出现故障时进行试验的培训。另一方面，设备及培训场地占用空间大，耗资巨大，培训场地通常远离办公区，组织一次培训需要搬运各种沉重的试验仪器，缺乏灵活性，一定程度上打消了对学员参加培训的积极性。

2 变压器电力培训新方法概述

针对上述问题，一些培训单位开始尝试新的培训方法，以期提高培训的质量和效果。文献[1-2]利用虚拟仿真技术，构建了变压器的结构和基本原理仿真培训系统，对变压器的结构和各个部件进行了高精度建模和仿真，学员足不出户就可以详细了解和学习变压器的结构和基本原理；文献[3]基于绝缘电阻测量原理和判据计算方法，设计了一套电力变压器高压试验虚拟仿真实验教学系统，包括系统架构、实验考评点、高压试验操作流程等。系统依托开放式虚拟仿真实验教学管理平台运行，将传统实验教学延伸至互联网终端。实验内容涵盖变电站场景漫游、主设备认知、故障判别、试验操作、数据采集记录等环节，作业流程紧密联系工程实际。该种方法能减少电气专业实验室建设成本，提升课堂和实验教学效率，比较适用于学校教学，但对电力企业而言，上述文献[1-3]提供的虚拟仿真系统却无法解决在实操培训方面“知易行难”的问题。

文献[4]公开了一种变压器模拟培训设备，该变压器模型由绕组组件模型和油箱模型组成，绕组组件模型设置在油箱模型的内部，油箱模型选用透明材质。培训人员可通过透明的油箱模型直观看到油箱模型内部的，例如绕组组件模型等模型的结构形式和连接关系，该种方法虽然从文献[1-3]中过渡到了实物仿真，通过模拟培训与内部构造的讲解能够有助于快速提升学员的感性认知能力，但缺乏试验实操技能的培训功能。文献[5]公开了一种培训用变压器绕组直流电阻模拟装置，该装置由高压侧模拟绕组和低压侧模拟绕组组成。其中，模拟绕组是通过一系列的电阻、电感和切换开关等电子元件构成，通过切换开关切换为正常直流电阻状态或故障直流电阻状态实现模拟变压器设备正常情况直流电阻或故障情况下直流电阻的情况。该种装置简单便携，有利于培训灵活开展，但是只能模拟单一技能培训。

文献[6]公开了一种变压器培训模型，模型主要由变压器、导线、转换开关、高低压侧引出线组成，高低压侧引出线通过3 只转换开关位置的不同组合，改变高低压绕组同名端、相别组合、首末端的连接顺序等，可以把模型转换成Yn/d 接线的全部6 种不同组别，一改文献[5]中固定连接组别的缺点，从而让员工学习到不同的连接组别情况下的电压、变比的变化情况、高低压侧的相量图，以及根据所测的向量图判断连接组别，同时还可以学习到绕组连同套管的直流电阻、电压比、组别、感应耐压等的实际测试；还可模拟绕组连同套管的绝缘电阻、绕组连同套管的介质损耗角正切值tanδ、测量与铁芯绝缘的各紧固件及铁芯绝缘电阻、绕组变形试验接线等等。通过对培训模型的模拟接线、操作和测量，掌握运行中主压器的工作原理及其试验方法，但该方法却未提及变压器故障模拟的相关培训实现，同时，实物尺寸较大，或将受到场地、环境等因素限制。

文献[7]研制了一套“培训专用便携式变压器装置”，该装置也是通过电阻、自锁开关等电子元器件对变压器绕组的模拟，通过自锁开关的切换，模拟检测线路能实现变压器内部发生的4大项日常故障情况，分别是：模拟变压器高压侧的相间短路状态、模拟变压器高压侧和低压侧的短路状态、模拟变压器的接地短路故障状态、模拟变压器低压侧的断线故障状态，可以完成绝缘电阻检测、直流电阻检测、故障检测等培训项目。该装置简单便携，使得培训可以灵活开展，还可以通过模拟各种故障，提高学员对故障的分析、判断能力，但由于采用全电子元器件构建仿真模型，限制了试验电压，仅适用于配网变压器的相关培训，不适用于主网电气试验培训。此外，其故障模拟所针对的培训项目局限在绕组的绝缘和直阻测试，对于绕组连同套管的绝缘电阻、绕组连同套管的介质损耗角正切值tanδ、测量与铁芯绝缘的各紧固件及铁芯绝缘电阻、绕组变形试验等培训项目却未涉及。

文献[8]克服了文献[7]中允许试验电压低的缺点，利用10kV配电变压器改装，通过外置PLC 可编程逻辑控制器及DC-SSR直流固态继电器阵列实现正常状态与多种故障状态的自动切换设置，优化模拟故障培训变压器的操作方便性，但同样存在故障模拟所针对的培训项目局限在绕组的绝缘和直阻测试，同时，10kV 配电变大而重，不符合灵活组织培训的初衷要求。

综上，利用电力变压器培训模型组织培训已经成为当前电力企业变压器电力培训的主流，相较于传统变压器电力教学培训，变压器模型显现出极大的优势和强大的生机，是满足常态化技能培训需求、提高培训质量的方向。

3 便携式变压器培训模型的设计考量

根据我国电力变压器电力培训新方法的概述，我们不难发现现有的变压器模型存在的各种问题，为了找到行之高效的培训方法，应该对变压器电力培训模型作出如下考量。

3.1 便携与绝缘等级的综合考量

体积和总重量应符合便携的要求，同时，应该与模型的绝缘等级折中考虑，优先满足绝缘要求，根据实验仪器所能达到的最低电压的要求而定。

3.2 可培训试验项目的考量

变压器模型应该可以进行各种预防性试验、交接试验、出厂试验的项目培训。根据电力设备检修试验规程[9]中电力变压器高压试验项目的规定，这些电气试验主要包括：绕组直流电阻测试、绕组连同套管的绝缘电阻测试、绕组连同套管的介损tanδ 测试、绕组连同套管的交流耐压试验、铁芯及夹件绝缘电阻测试、绕组变形测试、绕组所有分接的电压比、校核三相变压器的组别测试、主绝缘及电容型套管末屏对地绝缘电阻、主绝缘及电容型套管对地末屏tanδ 与电容量。

3.3 模拟故障状态下的各类试验培训的考量

应涵盖电力变压器的主要故障模拟，包括断线、接地短路、相间短路、匝间短路、接触不良、绕组变形等故障。

3.4 满足技能鉴定的考量

常态或故障态的设置应该简单可靠，在各种状态下测试的结果应该符合原理。

4 结语

通过对目前电力变压器的电力培训的现状综述，看到应用电力变压器培训模型取得的成果，明确其的应用是变压器电力培训的主流方向。通过变压器模型的培训，增进学员对电力变压器及试验技术相关知识的理解和消化，练就规范化高压试验操作技能，增加试验实践经验，达到提升学习效果和强化专业能力的目标。其次，变压器培训模型的应用，满足电力变压器高压试验或检修专业的常态化技能培训和技能鉴定的需求。相信通过电力变压器培训模型的优化研制，可以很好地解决了电力企业在相关方面日益增长的技能人才需求与培训不足的矛盾。