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【摘 要】大型变压器的温升试验由于损耗高，电流大，对中間变压器及电源设备有较高的要求，在实际出厂试验中，可能出现试验设备不能满足温升试验需要的情况。需要设计一些特殊的试验方法，在电源设备不变的情况下满足温升试验要求。本文结合真实的案例，介绍了一种中间变压器试验的特殊接线方法。该方法巧妙利用三相变压器铁芯磁通守恒原理，通过设计解决方案及模拟仿真的验证，对中间变压器试验过程中可能存在单相过励磁、局部过热、电压畸变等分险的分析，再到试验过程空载及负载状态下的一步步验证，最终成功完成了大型变压器温升试验，结果和设计值一致。
【关键词】中间变压器;试验变压器;温升试验;特殊接线方法;风险分析;
Abstract：As high current and losses applied in temperature rise test of large transformer，matching transformer and power supply need higher capacity to meet test requirement.Practically some ultra-high capacity products can’t reach required condition because of test facilities limit.Therefore it is meaningful to design special setup to meet test requirement without updating devices usually bringing much cost.This article introduces a special setup method of matching transformer with real cases.The method is based on flux conservation in iron core of three phases transformer，design solution and simulate verification，analyze possibly single phase over excitation，partial overheat，voltage distortion and so on，test verification at no load and load condition，finally successfully perform ultra-high capacity transformer temperature rise test，and test results meet design value.
1引言
中间变压器是变压器试验室广泛使用的试验设备。通常中间变压器电压档位调整范围很大，试验电源通过中间变压器的合适档位，变换出试验需求的电压、电流，并施加到被试变压器上。中间变压器（以下简称中变）低压侧连接试验电源，高压侧连接有电压、电流互感器，补偿电容器、电抗器等，组成试验系统。
大容量、高电压等级的变压器试验，尤其是温升试验，需要的电压、电流值非常高，可能出现超过试验电源和中变调整范围的情况。此时，一种方案是改用更大容量的电源、中变，相应的线路连接也要随之改换，工作量较大，也需要足够的空间;另一种方案是在原有中变高压侧到试品间再加一台临时中变，此时需考虑临时中变的容量、体积，补偿电容器，电压、电流互感器和功率分析仪的接入点。如果设备位置、接线基本固定，更改同样极为困难。
本文描述了一种中变改用特殊接线的方案，满足一台大型变压器温升试验要求。通过对试验现象、试验结果分析，评估此方案对试验数据、设备安全的影响，提出了该方法灵活使用试验设备，扩充试验系统能力的可行性。
2问题提出
3设计解决方案
因被试变压器是单相，考虑改变常规的中变接线，提高中变高、低压侧的变比，降低试验电源的输出电压，使其低于额定值。设计如图2所示的回路连接方式：
在新方案中，电源单相输入，两相串接输出。即电源从中变低压侧oa（oc亦可）输入，短接高压侧OB，从高压AC输出。此时，主磁通无法通过B相磁柱，经由A、C两柱闭合。通过对低压oa施加电压u，在A、C两相中感应出大小相等、方向相反的电压U=u*k，则AC相间电压为2u*k。
通过此接线，可以使输出电压与输入电压比增大一倍，即试验时电源输出电压降为6.1kV，在设备额定范围内。
3.1这种回路连接是否影响电源波形，如导致电压波形畸变或电压波动，从而影响试验结果的准确。
4试验过程验证
4.1中变空载状态
按图2设置回路连接电源、中变，施加中变高压侧AC电压到试品温升试验电压148kV，维持1小时，期间监测A、C端局部放电信号，中变本身的噪音、过热情况，外部线路状况。
空载状态下，实测变比和计算变比一致，中变AC两相电压几乎相等，波形良好。中变未出现明显局放信号，也无异常噪声、过热。外部线路除个别连接尖端位置有电晕放电外，无其他异常。
带负载状态
4.2按图2设置回路，连接试品，进行温升试验。缓慢升压，并监测试验线路各部分状态。输出电压波形良好，AC、oa间电压符合变比，但A、C两相间电压存在偏差。施加电压约100kV时，中变出现明显噪音，此时A、C相间电压偏差约3kV，波形未畸变。OB短接线上电流约1A。
4.3改变电容器的补偿数量，使其从欠补变为过补状态，即通过中变的电流由感性变为容性。至148kV时，中变有明显噪音，约70db，A、C相间电压偏差约5kV，波形未畸变。OB短接线上电流约2A。 4.4打开中变平衡绕组的短接环，再次试验。升压至约70kV，中變出现明显噪音，但A、C相间电压偏差减小至1kV以下。
4.5调整电容器补偿，使电流过补程度减小，再次试验。至148kV时，A、C相间电压偏差约3kV，波形未畸变。OB短接线上电流约2A，中变噪音65db。此时中变低压侧电流也在允许值内。
4.6在5.4的设置下测量损耗，并与正常回路连接（图1）时测量值对比，没有明显偏差。按5.4设置进行试验，持续关注中变状态。经过约24小时后，试验完成。期间中变状态稳定，噪音、过热未出现异常变化。试验后取油样分析，结果正常。
5结论
根据试验结果分析，与设计计算结果接近，说明此试验方法可行。从中间变压器运行状态，发电机出口电压、电流的关系来看，此方法不能改变设备输出的总容量，但可以调整电压、电流的配比关系。当试验所需电压超过正常方式下中间变压器的额定电压时，可以通过提高中变高低压侧的变比，使输出电压达到试验要求值。但需注意，此时中变属于三相不平衡运行。因此，应仔细计算、选择电容器补偿，使中变输出的无功电流尽量小，且处于容性状态更佳，这时，中变负载更小，且容性电流产生的容升有利于降低中变本身励磁程度，减小中变长时间不平衡运行的风险。
参考文献：
[1] 张显忠，李世成，任晓红，等。电力变压器第2部分：液浸式变压器的温升[S].中国国家标准化管理委员会，2014-12-17.
[2] 李德波，李冰阳，刘耀云，等。电力变压器振动噪声的多物理场耦合分析[J].广东电力，2017-07-13.
[3] 傅旭，李想，张鹏宇。一种快速恢复潮流解的联动切负荷算法[J].广东电力，2018-11-14.
[4] 李辉。变压器劢磁涌流现象分析及应对措施[J].城市建设理论研究，20170（09）
[5] 肖远文，彭小兰。特变压变压器温升试验[J].山东工业技术，2019-03-20
[6] 褚志祥，孙少华，张明昭。发电机温升试验方法分析[J].电工技术，2019-01-25
作者简介：
叶衡，1983，男，江西景德镇，学士学位，初级电气工程师，从事大型电力变压器、换流变压器出厂试验。电话：13828470320，E-mail：[email protected]。
阮炜，1983，男，湖北咸宁，学士学位，初级电气工程师，从事大型电力变压器、换流变压器出厂试验。电话：13724148989，E-mail：[email protected]。
李林达，1987，男，山西运城，工程硕士学位，电气工程师，从事变压器设计研发。电话：15018761855，E-mail：[email protected]。
（作者单位：广州西门子变压器有限公司）
【关键词】中间变压器;试验变压器;温升试验;特殊接线方法;风险分析;
Abstract：As high current and losses applied in temperature rise test of large transformer，matching transformer and power supply need higher capacity to meet test requirement.Practically some ultra-high capacity products can’t reach required condition because of test facilities limit.Therefore it is meaningful to design special setup to meet test requirement without updating devices usually bringing much cost.This article introduces a special setup method of matching transformer with real cases.The method is based on flux conservation in iron core of three phases transformer，design solution and simulate verification，analyze possibly single phase over excitation，partial overheat，voltage distortion and so on，test verification at no load and load condition，finally successfully perform ultra-high capacity transformer temperature rise test，and test results meet design value.
1引言
中间变压器是变压器试验室广泛使用的试验设备。通常中间变压器电压档位调整范围很大，试验电源通过中间变压器的合适档位，变换出试验需求的电压、电流，并施加到被试变压器上。中间变压器（以下简称中变）低压侧连接试验电源，高压侧连接有电压、电流互感器，补偿电容器、电抗器等，组成试验系统。
大容量、高电压等级的变压器试验，尤其是温升试验，需要的电压、电流值非常高，可能出现超过试验电源和中变调整范围的情况。此时，一种方案是改用更大容量的电源、中变，相应的线路连接也要随之改换，工作量较大，也需要足够的空间;另一种方案是在原有中变高压侧到试品间再加一台临时中变，此时需考虑临时中变的容量、体积，补偿电容器，电压、电流互感器和功率分析仪的接入点。如果设备位置、接线基本固定，更改同样极为困难。
本文描述了一种中变改用特殊接线的方案，满足一台大型变压器温升试验要求。通过对试验现象、试验结果分析，评估此方案对试验数据、设备安全的影响，提出了该方法灵活使用试验设备，扩充试验系统能力的可行性。
2问题提出
3设计解决方案
因被试变压器是单相，考虑改变常规的中变接线，提高中变高、低压侧的变比，降低试验电源的输出电压，使其低于额定值。设计如图2所示的回路连接方式：
在新方案中，电源单相输入，两相串接输出。即电源从中变低压侧oa（oc亦可）输入，短接高压侧OB，从高压AC输出。此时，主磁通无法通过B相磁柱，经由A、C两柱闭合。通过对低压oa施加电压u，在A、C两相中感应出大小相等、方向相反的电压U=u*k，则AC相间电压为2u*k。
通过此接线，可以使输出电压与输入电压比增大一倍，即试验时电源输出电压降为6.1kV，在设备额定范围内。
3.1这种回路连接是否影响电源波形，如导致电压波形畸变或电压波动，从而影响试验结果的准确。
4试验过程验证
4.1中变空载状态
按图2设置回路连接电源、中变，施加中变高压侧AC电压到试品温升试验电压148kV，维持1小时，期间监测A、C端局部放电信号，中变本身的噪音、过热情况，外部线路状况。
空载状态下，实测变比和计算变比一致，中变AC两相电压几乎相等，波形良好。中变未出现明显局放信号，也无异常噪声、过热。外部线路除个别连接尖端位置有电晕放电外，无其他异常。
带负载状态
4.2按图2设置回路，连接试品，进行温升试验。缓慢升压，并监测试验线路各部分状态。输出电压波形良好，AC、oa间电压符合变比，但A、C两相间电压存在偏差。施加电压约100kV时，中变出现明显噪音，此时A、C相间电压偏差约3kV，波形未畸变。OB短接线上电流约1A。
4.3改变电容器的补偿数量，使其从欠补变为过补状态，即通过中变的电流由感性变为容性。至148kV时，中变有明显噪音，约70db，A、C相间电压偏差约5kV，波形未畸变。OB短接线上电流约2A。 4.4打开中变平衡绕组的短接环，再次试验。升压至约70kV，中變出现明显噪音，但A、C相间电压偏差减小至1kV以下。
4.5调整电容器补偿，使电流过补程度减小，再次试验。至148kV时，A、C相间电压偏差约3kV，波形未畸变。OB短接线上电流约2A，中变噪音65db。此时中变低压侧电流也在允许值内。
4.6在5.4的设置下测量损耗，并与正常回路连接（图1）时测量值对比，没有明显偏差。按5.4设置进行试验，持续关注中变状态。经过约24小时后，试验完成。期间中变状态稳定，噪音、过热未出现异常变化。试验后取油样分析，结果正常。
5结论
根据试验结果分析，与设计计算结果接近，说明此试验方法可行。从中间变压器运行状态，发电机出口电压、电流的关系来看，此方法不能改变设备输出的总容量，但可以调整电压、电流的配比关系。当试验所需电压超过正常方式下中间变压器的额定电压时，可以通过提高中变高低压侧的变比，使输出电压达到试验要求值。但需注意，此时中变属于三相不平衡运行。因此，应仔细计算、选择电容器补偿，使中变输出的无功电流尽量小，且处于容性状态更佳，这时，中变负载更小，且容性电流产生的容升有利于降低中变本身励磁程度，减小中变长时间不平衡运行的风险。
参考文献：
[1] 张显忠，李世成，任晓红，等。电力变压器第2部分：液浸式变压器的温升[S].中国国家标准化管理委员会，2014-12-17.
[2] 李德波，李冰阳，刘耀云，等。电力变压器振动噪声的多物理场耦合分析[J].广东电力，2017-07-13.
[3] 傅旭，李想，张鹏宇。一种快速恢复潮流解的联动切负荷算法[J].广东电力，2018-11-14.
[4] 李辉。变压器劢磁涌流现象分析及应对措施[J].城市建设理论研究，20170（09）
[5] 肖远文，彭小兰。特变压变压器温升试验[J].山东工业技术，2019-03-20
[6] 褚志祥，孙少华，张明昭。发电机温升试验方法分析[J].电工技术，2019-01-25
作者简介：
叶衡，1983，男，江西景德镇，学士学位，初级电气工程师，从事大型电力变压器、换流变压器出厂试验。电话：13828470320，E-mail：[email protected]。
阮炜，1983，男，湖北咸宁，学士学位，初级电气工程师，从事大型电力变压器、换流变压器出厂试验。电话：13724148989，E-mail：[email protected]。
李林达，1987，男，山西运城，工程硕士学位，电气工程师，从事变压器设计研发。电话：15018761855，E-mail：[email protected]。
（作者单位：广州西门子变压器有限公司）