大型油浸式变压器空、负载综合试验设备及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高压电气设备试验技术领域，尤其涉及IlOkV和220kV电压等级油浸 式变压器空载和负载试验的现场应用装置。
【背景技术】
[0002] 变压器空载和负载试验是油浸式电力变压器的重要试验项目。空载试验一般从电 压较低的绕组施加额定电压、额定频率的正弦波，其他绕组开路，在此条件下测量变压器损 耗和励磁电流。通过空载试验可以检验变压器磁路上是否存在缺陷。负载试验一般在变压 器高压绕组施加额定频率的交流电压，使该绕组内的电流达到额定值，低压侧绕组短路，其 他绕组(如果有）开路，测量变压器的负载损耗和短路阻抗。负载试验可以确定变压器的运 行指标是否满足标准、技术协议的要求，同时，负载试验也为变压器的温升试验奠定基础。
[0003] 但在实际现场中，由于被试变压器容量较大，尤其对大型油浸式电力变压器来说， 所需现场试验电源的容量很大，因此每次试验都需要庞大的试验设备投入，不仅占地面积 大，而且运输、搬运、接线都很不方便，同时也增大了试验测量和计算的误差。近几年国内外 有研究机构对油浸式变压器空负载试验成套设备进行了尝试性研究，但由于试验设备容量 不够、测量精度不高以及控制系统不完善等原因，未见广泛推广于实际生产中。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种大型油浸式变压器空、负载综合试验设备及方法，能 够对IlOkV和220kV电压等级电力变压器现场进行空、负载损耗测量试验，具有空、负载损 耗测量试验试验结果自动计算功能，以及补偿电容器组投入电压组合及容量组合的自动计 算、控制功能。
[0005] 本发明的技术方案是： 大型油浸式变压器空、负载综合试验设备，大型油浸式变压器空、负载综合试验设备分 为试验电源部分和测量系统；试验电源部分包括通过线路依次连接的感应调压器、中间变 压器、油浸式密集型补偿电容器组及试验控制系统；测量系统包括精密测量电流互感器、电 压互感器及功率分析仪。
[0006] 采用所述的大型油浸式变压器空、负载综合试验设备的综合试验方法： 采用油浸式密集型补偿电容器组进行感性无功补偿，降低试验电源的容量；负载试验 电容器组补偿方案步骤如下： 1、 确定被试品的短路阻抗_及试验额定电流I1H; 2、 根据试验额定电流的百分数/&%来确定要施加的电压(7^及电流%，gp
3、 根据|§的值选择中间变压器的档位、PT的档位、电容器电压档位，根据|^的值选择 CT的档位； 4、 选择调压器容量=电源容量/I. I (本发明方案考虑10%的容量裕度)，则调压器容量 百分数=选择调压器容量/调压器额定容; 5、 调压器输出电流=调压器额定电流X调压器容量百分数； 6、 中间变压器输出电流=调压器输出电流/中间变压器变比； 7、 电容器需要补偿的电流=? -中间变压器输出的电流； 8、 选择电容器的补偿容量X电容器需要补偿的电流X步骤3中选择的电容器 档位下额定电压。
[0007] 通过空载试验，测量变压器的空载损耗_和空载电流百分比·同时可以求 取：变压器的变比?、变压器的励磁参数茂和;空载试验可以在变压器的任何一 侧进行；把电流表串联在变压器线圈侧； 空载试验时，调节外加电压为额定值读取电压表读数?ρ?υ;电流表读数 功率表读数g;在忽略相对较小的空载直流电阻损耗和绝缘介质损耗条件下，变压器 的空载损耗等于铁心损耗，即;在忽略相对较小的漏阻抗压降||_条 件下，空载阻抗即为励磁阻抗； 因此，根据空载测量结果可以得到：
对于三相变压器，根据试验测得的三相功率、线电压和线电流，分别求出每相的数值 后，再用式（1)~(6)来计算变压器的励磁参数，变压器变比用相电压来计算。
[0008] 空载试验在低压侧进行，即低压侧加电压，高压侧开路。
[0009] 通过负载试验求取变压器的负载损耗2?和短路阻抗即变压器的短路电压百 分值比1??，同时可以得到变压器的短路参数.和g ;负载试验也可以在变压器的任 何一侧进行，为了减小电压的测量误差，接线时把电压表和功率表的电压线圈并联在变压 器线圈侧； 负载试验时，缓慢升高外加电压，直到短路电流达到额定值即4=1@，立即读取电 压表读数^、电流表读数4和功率表读数@，然后切断电源；测得的§称为负载损耗， 又称为短路损耗，它等于一、二次绕组电阻上的铜损耗，即;测得的一次 侧电压?/纟称为短路电压，又称为阻抗电压，它等于额定电流在短路阻抗上产生的压降，即 5?;??，则短路电压百分值比为
[0010] 负载试验在高压侧进行，即高压侧加电压，低压侧短路。
[0011] 本发明采用油浸式密集型补偿电容器组进行感性无功补偿，降低试验电源的容 量，使大型油浸式变压器现场进行空负载测量成为可能，本发明的控制系统采用可编程逻 辑控制器配合上位计算机的形式，以实现所有对于感应调压器、中间变压器及精密测量互 感器等试验设备的控制，满足现场测量要求。
[0012] 本发明的优点： 第一，能够对IlOkv和220kV电压等级变压器现场进行空载和负载损耗测量试验，能够 完成变压器空载电流测量、变压器空载损耗测量、变压器空载谐波测量、变压器短路阻抗测 量以及变压器负载损耗测量，并具有空、负载损耗测量试验结果自动计算功能； 第二，采用高精度功率分析仪LMG 500,实现电压和电流测量输入之间组延迟<3ns (采 样率3M/s)，在低功率因数下保证了非常高的测量水准，基本精度达：±(读数的0. 01% +量 程的0. 02%)，相角误差在50Hz时〈1 μ弧度； 第三，具有补偿电容器组投入电压组合及容量组合的自动计算、控制功能，显著降低了 对现场试验电源容量的要求； 第四，试验控制系统采用可编程逻辑控制器配合上位计算机的形式，人机界面友好，简 单易操作； 第五，设备安装改造方便，试验方式灵活多变。
【附图说明】
[0013] 图1是本发明的电气设计图； 图2是本发明的空载试验单相接线图； 图3是本发明的空载试验等效原理图； 图4是本发明的负载试验单相接线； 图5是本发明的负载试验等效原理图； 图6是图1中的一次回路原理图。
【具体实施方式】
[0014] 如图1、6所示，本发明的大型油浸式变压器空、负载综合试验设备及方法。其中， 大型油浸式变压器空、负载综合试验设备分为试验电源部分和测量系统。试验电源部分包 括感应调压器2、中间变压器3、油浸式密集型补偿电容器组4及试验控制系统；测量系统包 括精密测量电流互感器、电压互感器及功率分析仪。本发明的测量系统为大型油浸式变压 器空负载损耗测量设备。
[0015] 如图6所示，虚线部分为本发明的一次回路原理图，由开关柜1、感应调压器2、中 间变压器3、补偿电容器组4、精密测量互感器5五部分组成，整个回路在感应调压器2的输 入侧开关柜内设置了交流接触器用于远程控制主回路的通断。
[0016] 如图1所示，本发明二次控制系统采用可编程逻辑控制器配合上位计算机实现， 控制器上包含输入点与输出点。如图1所示，输入点从POO到P23共36个，输出点从P40 到P57共24个，其名称的计数方式均为16进制。输入点为外部控制器的接点，在接点与公 共端之间施加适当电压的电源后，控制器上的对应指示灯会亮起，其程序内的对应接点也 会动作，其全部36个接点平均分为2组，每组所有接点共享一个公共端即C0M，电源使用直 流24V。输入点一般用于交流接触器、限位开关及按钮等的状态指示，图1中右侧虚线框内 的内容均在开关柜外部。输出点为控制器内部编程控制的常开接点，如图1所不，其分为7 组，每组接点数量从1个到4个不等，每组内所有接点共享一个COM。
[0017] 如图1所示，其他二次控制系统包含：精密测量电流及电压互感器二次档位调节 控制及指示，补偿电容器组电压及容量分组档位调节指示，中间变压器输出档位调节控制 及指示，感应调压器升降压(变频器）控制及高低限位指示，感应调压器输入过流继电器保