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變壓器損耗檢測的電源設備設計

       為加強變壓器質量管理與控制,促使變壓器生產企業嚴格執行變壓器技術標準,提高產品質量水平,電網公司普遍開展10-220kV變壓器質量抽檢工作。抽檢的重點是加強變壓器空載損耗和負載損耗檢測,以往由于試驗容量、現場操作難等原因,運行單位較少開展該項工作,檢測手段也往往相對落后。
      針對現在的試品容量,傳統方法已不能滿足測量要求,必須找到一套可靠實用的技術方案,各有關企業也意識到這一點,加快這方面的技術革新。作者參與本地區的變壓器抽檢項目,開展得較成功,因此總結了一些經驗,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:變壓器的空載試驗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,并符合國家及行業標準。方法是從變壓器任意一側繞組(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%,試驗電源容量約為變壓器額定容量與空載電流百分數的乘積。
1.2 變壓器的負載試驗:變壓器的負載試驗主要檢測繞組流過額定電流時的有功損耗以及附加損耗(鐵損和漏磁),要求負載損耗和阻抗電壓符合對應容量的國家及行業標準。試驗方法在變壓器任意一側(一般為高壓繞組)加電壓,另一側短路,并達到額定電流。負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%,試驗容量較大。
1)檢測要求:對于上述檢測項目,有許多專用的測試儀器,但電源輸出系統考慮甚少,現場中僅能滿足10kV、200kVA左右的變壓器的全電壓檢測,更高容量時采用降壓檢測,公式計算獲得。筆者認為對于如今較大容量變壓器普遍使用,多數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.電源設備輸出功率分析
      變壓器的空載試驗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%,而試驗容量也相對增加不多。經計算,S11M-2000/10變壓器的試驗容量約為12kVA,電壓為400V,普通的設備即可滿足。負載試驗電壓高,電流大,試驗容量增加很快,一般的試驗裝置遠遠不能達到其要求,如圖1所示。
3.設計方案
     經過反復的討論,我們把目標定于10kV2000kVA及以下變壓器的全電壓檢測,其他1/2電壓或1/4電壓,選用自動計算的變壓器損耗測試儀,把檢測誤差控制在較低范圍內。電源回路沒有現成的產品,必須與廠家合作專門設計定制。
3.1 設備方案:為了盡量減少自身損耗,電源設備應簡單實用,不宜使用升壓變壓器,利用三相空氣開關加特殊調壓器輸出即可。調壓器不宜采用移圈式調壓器,因其波形畸變較大、效率較低等特性。我們采用自耦式調壓器,通過改造,直接輸出足夠的電壓,功率損耗小,波形質量好,初步解決試驗電壓問題。
3.2 參數計算:針對10kV2000kVA變壓器,以S9M-2000/10型為目標。變壓器主要技術參數:高壓側(額定電壓10kV,額定電流115.5A),低壓側(額定電壓0.4 kV,額定電流2886A),空載損耗2520W,空載電流0.6%,負載損耗17820W,短路阻抗4.5% 。做負載試驗時,從高壓側加壓,低壓側短路:調壓器輸出電流達到115.5A,按照調壓器的短時過載特性,可以按0.625倍計算,即115.5×0.625=72.2(A);調壓器輸出電壓:US=10000×4.5%=450(V);調壓器輸入功率: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,則調壓器輸出功率:S1=√3UeI=√3×600×72.2=75(kVA) Ue:調壓器輸出額定電壓。
3.3 電源系統設計:按照上面計算結果,選用380V三相空氣開關,開關及電源連接線額定電流120A。定制專用特殊調壓器,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,并有一定過載能力。訂制專用的變壓器低壓側短路線與線夾,短時過流能力3000A。
     據此方案,我們配置了一套完整的檢測系統,經過多次現場試驗,如表1所列工作數據,在短時工作的情況下,設備容量與電流均能達到設計要求。穩定,保障廣大電力用戶的利益。筆者參與并積累了點滴經驗,愿與同行共同探討。

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