新型電力設備“變壓器容量特性測試儀”功能介紹

近日，南方電網(wǎng)廣東電網(wǎng)能源發(fā)展公司面對50000皮法超大附加電容量、復雜的電磁環(huán)境，在廣東省內(nèi)第1次自主完成了帶有近千米GIL管500千伏電磁式電壓互感器的誤差測試。本次試驗實現(xiàn)了對超大附加電容量的超高壓電壓互感器誤差測量試驗從“理論可行"到“實踐落地"的跨越，標志著公司電力互感器現(xiàn)場誤差試驗技術(shù)已躋身先進水平。

從工藝來說，通過約908米無開口的GIL管道直接連接項目的500千伏開關(guān)場變高側(cè)電磁式電壓互感器與主變壓器可以大大保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但對于試驗人員，這是從未有過的挑戰(zhàn)，為攻克難題，南方電網(wǎng)廣東電網(wǎng)能源發(fā)展公司檢測試驗研究所創(chuàng)新采用“高精模擬"攻關(guān)模式。首先，精確構(gòu)建電容—電感匹配模型，推演出需“（200±10）亨等效電感"的工頻諧振條件，創(chuàng)造理論條件。然后，在南方電網(wǎng)廣東電網(wǎng)能源公司石馬基地的高壓大廳搭建模擬平臺，通過“6組耦合電容器并聯(lián)+分壓器組合"精準復現(xiàn)（50000±100）皮法電容環(huán)境，并串聯(lián)2臺100亨電抗器成功匹配50赫茲諧振。通過成功的模擬試驗為現(xiàn)場實操積累了寶貴經(jīng)驗并奠定了扎實基礎(chǔ)。

一、產(chǎn)品概述（LUBYR6000新型電力設備“變壓器容量特性測試儀"功能介紹）

1、可精準測量各種配電變壓器的容量，無源測量，方便、準確。

2、內(nèi)部自帶電源、自動產(chǎn)生三相大功率測試電源。

3、內(nèi)置高性能鋰離子充電電池，容量大，充滿電可連續(xù)測試500臺以上。

4、可測量各種類型的變壓器的空載電流、空載損耗、短路電壓、短路損耗。

5、可自動進行波形畸變校正，溫度校正，電壓校正（非額定電壓下的空載試驗），電流校正（非額定電流條件下的短路試驗），操作人員只需根據(jù)變壓器類型輸入校正指數(shù)儀器即可自動計算出校正后的結(jié)果，非常適合沒有做稍大容量變壓器短路試驗條件的單位。

6、電壓回路寬量限：電壓極大可測量到750V，不用切換檔位即可保證精度。不會因電壓檔位選錯而對儀器本身有所損壞。

7、容量測量范圍：20KVA~100000KVA。

8、電池剩余電量百分數(shù)指示功能，絕非簡單的虧電報警。

9、大屏幕、高亮度的液晶顯示，全漢字菜單及操作提示實現(xiàn)友好的人機對話，導電硅膠觸摸按鍵使操作更簡便，按鍵壽命更長。

10、用戶可隨時將測試的數(shù)據(jù)通過微型打印機將結(jié)果打印出來。

11、測試結(jié)果存儲功能，可存儲200組容量測試數(shù)據(jù)。

二、技術(shù)指標（LUBYR6000新型電力設備“變壓器容量特性測試儀"功能介紹）

輸入特性

有源部分：

電壓測量范圍：0~10V

電流測量范圍：0~10A

無源部分：

電壓測量范圍：0~750V 寬量限。

電流測量范圍：0~100A內(nèi)部全部自動切換量程。

準確度

電壓：±0.3%

電流、功率：±0.5%（CosΦ>0.1），±1.0%（0.02<CosΦ<0.1）

工作溫度：－10℃~ +40℃

充電電源：交流160V~260V

絕緣：⑴、電壓、電流輸入端對機殼的絕緣電阻≥100MΩ。

         ⑵、工作電源輸入端對外殼之間承受工頻2KV（有效值），歷時1分鐘實驗。

體積：32cm×24cm×13cm

重量：3Kg

三、結(jié)構(gòu)外觀（LUBYR6000新型電力設備“變壓器容量特性測試儀"功能介紹）

由主機和配件箱兩部分組成，其中主機是儀器的核心，所有的電氣部分都在主機內(nèi)部，其主機外箱采用高強度進口防水注塑機箱，堅固耐用，配件箱用來放置測試導線及工具。

1、結(jié)構(gòu)尺寸

2、面板布置

面板布置圖（圖二）

如圖二所示：*上方從左到右依次為特性測試用輸入端子（Ia正負輸入端子、Ib正負輸入端子、Ic正負輸入端子、Ua、Ub、Uc、）、充電電源插座及開關(guān)、RS232通訊接口、接地端子、容量測試用航空插頭和打印機。注意在操作時一定要確保所接的端子正確，否則有可能會影響測試結(jié)果甚至損壞儀器；面板左下方為液晶顯示屏；液晶右側(cè)為鍵盤。

3、鍵盤說明

鍵盤共有30個鍵，分別為：F1~F5，數(shù)字0~9、小數(shù)點、↑、↓、←、→、存儲、查詢、退出、設置、切換、自檢、幫助。

數(shù)字鍵：0～9，在輸入?yún)?shù)時做為相應的數(shù)字使用。

小數(shù)點：在輸入?yún)?shù)是做為小數(shù)點使用。

↑、↓、←、→鍵：上下左右鍵

在主界面中用來移動光標，使其指向需要進行的項目功能條（功能條反色顯示）。

上下鍵在容量測試屏和參數(shù)設置屏中用來移動光標，使其指向需要要更改的參數(shù)（包括：容量設置部分的試品編號、當前溫度、阻抗電壓、高額電壓、試品類型、分接檔位、聯(lián)結(jié)組別、參比容量和特性測試部分的PT變比、CT變比、高額定電壓、低額定電壓、當前溫度、設置日期、設置時間、變壓器容量、接線方式等）。

上下鍵在記錄瀏覽功能屏中用來翻閱記錄。

左右鍵在容量測試參數(shù)設置功能屏中用來切換可選的項目，如分接檔位、聯(lián)接組別、參比容量，可根據(jù)屏幕上方的提示用左右鍵在這些檔位中連續(xù)切換，選至需要的數(shù)值。

鍵：確定鍵，在開機后按下此鍵進入主菜單。主菜單下按下此鍵即進入當前指向的功能選項（反色顯示的功能條），在輸入?yún)?shù)時，作用是開始輸入和結(jié)束輸入并使剛鍵入的數(shù)字有。

退出鍵：返回鍵，按下此鍵均直接返回到主菜單；如果正在測試過程中、測試結(jié)束時按此鍵則同時返回主界面。

存儲鍵：在容量測試結(jié)果下，按存儲鍵可存儲當前容量測試結(jié)果。

查詢鍵：在主菜單下按下查詢鍵，可查詢以存儲的容量數(shù)據(jù)。

設置鍵：在主菜單下按下設置，可快速進入?yún)?shù)設置屏

F1~F5鍵：輔助功能鍵。F4是打印功能鍵。

切換、自檢、幫助、開關(guān)鍵：現(xiàn)為保留按鍵，無實際用途。

四、液晶界面（LUBYR6000新型電力設備“變壓器容量特性測試儀"功能介紹）

液晶顯示界面主要有十二屏，包括開機界面、主菜單和十個功能界面，下面分別加以詳細介紹。

1．開機界面如圖三所示：

在開機界面下長按確定鍵可進入主菜單，主菜單圖四所示：

主菜單共有十個可選項，分別為：容量測試、參數(shù)設置、有源負載、單相空載、三線空載、四線空載、單相短路、三線短路、四線短路、結(jié)果查詢。當光標指向哪一個功能選項時，哪個圖標就變?yōu)榉窗罪@示，可見圖四界面中選中項為‘容量測試’功能，按上下左右鍵可改變光標指向的選項。此時，按‘確定’鍵進入選中的功能顯示屏。

2．在選中‘容量測試’功能時首先進入容量測試參量設置屏，測試完畢后顯示測試結(jié)果屏，再按下確定鍵又恢復到容量測試參量設置屏；容量測試參量設置屏及容量測試結(jié)果屏如圖五、圖六所示：

容量測試設置屏中可見，需設置項目有：當前溫度、高額定電壓、變壓器類型、分接檔位、阻抗電壓、聯(lián)結(jié)組別、參比容量、被試品編號。顯示屏*下一行為開始測試，當手形指針指到此項目時按確定即開始測試，各項參數(shù)的含義和作用如下：

當前溫度：輸入當前的被測變壓器的本體溫度（可通過紅外測溫儀測出），用于對測試結(jié)果做溫度校正，因容量判斷主要的依據(jù)為變壓器的短路試驗的數(shù)據(jù)包括阻抗電壓和短路損耗；為了準確判斷容量，必須將測試結(jié)果校正到75℃時因此當前溫度的準確直接影響容量的判斷結(jié)果。

高額定電壓：指被試變壓器施壓側(cè)的額定電壓值，用于區(qū)別不同電壓等級的變壓器；相同容量、不同電壓等級變壓器的短路試驗參數(shù)值是不同的；要做到準確判斷，就必須輸入被試變壓器的高壓側(cè)額定電壓。

變壓器類型：指變壓器的不同類型。按鐵芯能耗等級，分為JB64、SJ（73）、S7、S9（S11）、S13等標準級別，還包括非標類型，按絕緣形式又分為油浸式和干式變壓器，注意在測試非標類型變壓器時需要輸入被測變壓器的阻抗電壓；不同能耗等級的變壓器的短路損耗可能不一致，儀器可自動判出變壓器型式是否與銘牌一致。

分接檔位：指變壓器分接開關(guān)當前位置；配變通常都有三個分接位置，通常在2分接測量，如果分接位置不在標準檔位，而又不愿改變分接位置，必須輸入當前的正確位置。

被試品編號：為了區(qū)分所測試的變壓器，人為的為其編號（共6位數(shù)，可為0~9數(shù)字或26個英文字母），以便在查閱時不會將幾組結(jié)果混淆。

阻抗電壓：當測試非標變壓器時，需輸入此項參數(shù)，才可測出實際容量。

聯(lián)結(jié)組別：根據(jù)變壓器的內(nèi)部接線方式可分為Yyn0、Dyn11和Yzn11三種情況，因不同聯(lián)結(jié)組別的變壓器損耗參數(shù)是不同的，因此只有明確變壓器的聯(lián)結(jié)組別才可準確判斷出被測變壓器的型式。

參比容量：當被測變壓器容量為500或630時，需輸入此項參數(shù)；因為這兩種容量的變壓器的阻抗電壓處于交替區(qū)，造成容量判定的交叉區(qū)，也就是說同一臺變壓器按照不同的阻抗電壓進行測試，有可能出兩種結(jié)果；因此只有設置了參比容量，才能保證測出的容量準確。

圖六所示為容量測試判別結(jié)果，包括：當前測試條件下實測的短路損耗（負載損耗）總和數(shù)值、判定的變壓器參數(shù)下國標規(guī)定的短路損耗數(shù)值、校正到額定試驗條件下的短路損耗數(shù)值、校正后的短路損耗數(shù)值與國標參數(shù)下短路損耗值的百分數(shù)誤差。當前條件下實測阻抗電壓數(shù)值、判定的國標阻抗電壓數(shù)值、判定容量、實測容量、判定型式和變壓器的實測阻抗；如果在判定容量顯示為“No type"說明實測容量值在兩相臨容量之間，無法歸檔；如果判定型式顯示為“no"說明變壓器的型式也在兩種型式之間，無法歸檔。顯示屏*下一行仍為提示行，圖六中可見，提示行提示操作人員下一步有三種可選擇的操作，可選擇保存將測試結(jié)果保存到內(nèi)部存儲器中、打印將測試結(jié)果通過打印機打印出來,選擇取消退出當前的測試界面返回到主界面；當結(jié)果中短路損耗超標時儀器會提示“損耗異常"，說明所輸入的形式不正確。

3．參數(shù)設置屏如圖七、圖八所示：

圖中可見**行為提示行，提示行提示‘上下鍵移動選項，左右鍵改變當前選項’如圖所示，此時上下按鍵可將手形指針指向其他選項，共六行代表六種參數(shù)，包括：變壓器容量、高額定電壓、低額定電壓、接線方式、變壓器類型、當前溫度，光標指向哪一項，可對哪項進行改變，圖九中選中項為變壓器容量，按左右鍵能改變當前變壓器容量數(shù)值。圖十中選中項為當前溫度；按左右鍵可改變當前溫度的數(shù)值，此時按確定鍵可改變調(diào)節(jié)步長，粗調(diào)步長為5℃，細調(diào)步長為1℃；

各項參數(shù)的具體說明如下：

變壓器容量：被測變壓器的額定容量值，單位KVA；

高額定電壓：被測變壓器的高壓側(cè)額定電壓，單位KV；

低額定電壓：被測變壓器的低壓側(cè)額定電壓，單位KV；

接線方式：指被測變壓器的內(nèi)部接線方式（即聯(lián)結(jié)組別），包括Y/Yn0，Dyn11/Yzn11幾種方式；

當前溫度：當前測試環(huán)境溫度值，用于變壓器短路試驗（測量短路損耗）時將測試功率測試結(jié)果校正到75℃（短路試驗的額定條件為75℃），不做此項校正時輸入75即可（校正公式為：PK75=K×PK  ，其中K代表電阻溫度系數(shù)，其算法為K=(235+75)/(235+t)，式中t為測試時實際溫度，對于阻抗電壓的校正，也是根據(jù)公式用實測值進行自動校正，公式如下： 

式中UKT代表當前溫度實測阻抗電壓百分比，PKT代表當前溫度下實測短路損耗，SN表示被測變壓器的額定容量；

PT變比：外接PT進行電壓測量時，輸入所接PT的比值，如無，則輸入1；

CT變比：外接CT進行電流測量是，輸入所接CT的比值，如無，則輸入1；

3．在選中‘有源負載’功能時首先進入有源負載試驗（短路試驗）操作提示屏，測試完畢后顯示測試結(jié)果屏；有源負載試驗提示屏及有源負載測試結(jié)果屏如圖九、圖十所示：

有源負載試驗提示屏顯示出應進行的接線操作，應為“測試鉗接在被試變壓器的高壓側(cè)，低壓側(cè)要良好短接"接好線后，按開始鍵測試；測試完畢后結(jié)果顯示在液晶屏上，圖十中可見，測試結(jié)果包括：三相測試電壓值（Ua、Ub、Uc）及平均值（Up）、三相測試電流值（Ia、Ib、Ic）、三相實測損耗值（Pa、Pb、Pc）、校正到額定試驗條件下（額定電流、溫度校正到75℃）的短路損耗數(shù)值、校正到額定條件的阻抗電壓，被測變壓器的高壓電阻和高壓電抗。注意：有源負載試驗的設置數(shù)值都以第2個項目‘參數(shù)設置’中的數(shù)值為依據(jù)，在測試之前一定要確保參數(shù)設置屏中的數(shù)據(jù)都設置正確，具體各項參數(shù)的設置方法和含義在前面的參數(shù)設置屏的說明中已有詳細的介紹。

5．單相空載顯示如圖十一和圖十二所示：

單相法測空載需要經(jīng)過四個步驟才能完成測試，a、設好被測變壓器的參數(shù)；b、測試被測變壓器A相的空載數(shù)據(jù)；c、測試被測變壓器B相的空載數(shù)據(jù)；d、測試被測變壓器C相的空載數(shù)據(jù)，并自動算出總的空載損耗及判定形式，還可根據(jù)判定結(jié)果查出國標規(guī)定的空載數(shù)值，被測變壓器的空載損耗誤差；圖十一表示測試過程中的數(shù)據(jù)，包括已測出相的實際電壓、電流和功率（不刷新）和當前正在測試相的實際電壓、電流和功率（刷新）；圖十二表示全部測完后的所有數(shù)據(jù)及判定結(jié)果，包括：各單相的試驗電壓、電流、功率；折算到三相的空載損耗及校正到額定條件的實際損耗、查表查出的標準損耗、實測損耗對國標損耗的百分比誤差。

6．三相空載顯示如圖十三和圖十四所示：

三相空載測試過程分兩步：a、接好測試線，用調(diào)壓器慢慢升壓，直至達到額定電壓值；b、按下確定鍵，儀器自動將測試結(jié)果和判定結(jié)果計算出來。其中圖十三顯示的是測試過程中的實時數(shù)據(jù)，不斷在刷新；包括各相實測的電壓、電流、功率、三相平均電壓、空載電流百分比、空載損耗等。圖十四顯示的是按下確定鍵后的判定結(jié)果，首先是判定形式（變壓器的能耗等級），包括實測空載損耗、校正到額定條件的空載損耗、查表得來的標準損耗、校正損耗對國標損耗的百分比誤差、空載電流百分比、校正到額定條件的空載電流百分比數(shù)值、國標規(guī)定的空載電流百分比數(shù)值、實測空載電流百分比對國標空載電流百分比的誤差。

6．單相短路顯示如圖十五所示：

單相短路屏顯示出當前測試的實際電壓Ua、電流Ia和功率Pa（換算電壓和電流變比系數(shù)，但未經(jīng)校正）；同時顯示出校正后的短路電壓Uk、校正后的功率Pk（這里的校正是指非額定電流條件下短路試驗時將測量的功率損耗和空載電流校正到額定電流條件時的數(shù)值）。單相短路試驗主要用來測試單相變壓器的短路損耗。

7．三線短路顯示如圖十六所示：

此屏分別顯示出當前各相的實際電壓、電流、功率，以及各相電壓的平均值U、校正后的短路電壓百分比Uk%、校正后的負載損耗 Pk（非額定電流條件下短路試驗時將測量的功率損耗和短路電壓校正到額定電流條件時的數(shù)值）。

8．結(jié)果查詢：

在此屏查閱所保存的變壓器容量測試結(jié)果，數(shù)據(jù)格式與容量測試結(jié)果相同，在此不詳細列出。

9．聯(lián)機通訊：

將存儲的變壓器容量測試結(jié)果傳輸?shù)胶笈_管理計算機。

10．系統(tǒng)設置功能暫時保留。

五、使用方法（LUBYR6000新型電力設備“變壓器容量特性測試儀"功能介紹）

以下將分為二部分來介紹：有源容量負載損耗、無源損耗測量部分。

（一）．有源變壓器容量、負載損耗測量部分

1．基本概念

有源容量試驗：通過一些必要的數(shù)據(jù)來確定某個變壓器的實際容量值；從而檢查出被試變壓器銘牌容量是否真實。

2．測試方法

容量測試儀配有三把測試鉗（黃、綠、紅），每只鉗子分別引出兩根測試線，一根粗線、一根細線，鉗表通過轉(zhuǎn)接線與面板的航空插頭連接；按照相應的顏色和粗細接到轉(zhuǎn)接線相應的顏色和粗細的插孔上，然后將鉗頭按顏色分別夾在被試變壓器的高壓側(cè)各相接線柱上，變壓器的低壓側(cè)要用專用短接線良好短接。如圖十九所示：

接好線后，在主界面選擇容量測試項目，此時進入容量參數(shù)設置屏，按下列操作步驟進行設置：

設定當前溫度，通過上下鍵將手型指針指到‘當前溫度’選項，用左右鍵調(diào)節(jié)溫度數(shù)值，要求盡量準確，*好以溫度計的示值為準。

設置高壓側(cè)額定電壓，通過上下鍵將手型指針指到‘高額定電壓’選項，用左右鍵調(diào)節(jié)高額定電壓檔，例如被測變壓器是10KV/400V的配變，則將本項設置為10KV

設置變壓器類型，通過上下鍵將手型指針指到‘變壓器類型’選項，用左右鍵調(diào)節(jié)該選項，使之與銘牌相符。

設置分接檔位，通過上下鍵將手型指針指到‘分接檔位’選項，用左右鍵調(diào)節(jié)該選項，通常將分接打到2分接位置，如遇被測變壓器分接在其他位置，則將該選項設置到正確位置。

通過上下鍵將手型指針指到‘被試品編號’選項，用左右鍵調(diào)節(jié)該選項為某個編號值。

按開始鍵進行測試，結(jié)果自動保留在液晶上

選擇‘保存’可將結(jié)果保存到內(nèi)部存儲器中，如不需保存，則不選此項。

選擇‘打印’可將測試結(jié)果打印出來。

有源負載試驗的接線方法與容量測試全部相同，操作也同樣簡單，值得注意的是，有源負載試驗的參數(shù)設置是用主界面中的第三項‘參數(shù)設置’，一定要正確設置。

（二）．無源變壓器損耗測量部分

1．基本概念

空載試驗：從變壓器的某一繞組（一般從二次低壓側(cè)）施加正弦波額定頻率的額定電壓，其余繞組開路，測量空載電流和空載損耗。如果試驗條件有限，電源電壓達不到額定電壓，可在非額定電壓條件下試驗，這種試驗方法誤差較大，一般只用于檢查變壓器有沒故障，只有試驗電壓達到額定電壓的80%以上才可用來測試空載損耗。

短路試驗：將變壓器低壓大電流側(cè)人工短聯(lián)接，從電壓高的一側(cè)線圈的額定分接頭處通入額定頻率的試驗電壓，使繞組中電流達到額定值，然后測量輸入功率和施加的電壓（即短路損耗和短路電壓）以及電流值。

2．測試方法

根據(jù)不同的測試項目以下分別進行介紹：

⑴．單相電源分相對三相變壓器空載損耗的測量：當現(xiàn)場試驗條件無法滿足用三相電源來做空載試驗時，可用單相電源（交流220V）來進行三相變壓器的空載試驗。分別對變壓器的每相加壓試驗，試驗結(jié)果自動折算到三相電源試驗的情況。具體接線圖見附錄。

利用儀器的Ua、Ub測量電壓，用A相電流回路測量電流，依次對被測變壓器的低壓側(cè)Ao、Bo、Co加電，進行測試。

⑵．三相電源測量變壓器的空載損耗：將變壓器的非測試端開路，按圖十八方式接線

⑶．測量單相變壓器短路損耗：按圖十九接法。

⑷．三相三線電源測量變壓器短路損耗：從變壓器高壓側(cè)施加三相測試電源，低壓側(cè)用專用短接線良好短接，如圖二十接線。

注意：我們這里采用方法相當于以往的兩功率表法，電壓測量UAB、UCA和UCB三相電壓值，結(jié)果為三相的平均值；功率損耗只測量PAB和PCB兩相功率，總損耗為兩相功率損耗之和。

在電網(wǎng)安全運行體系中，繼電保護裝置堪稱守護電力系統(tǒng)的“急診醫(yī)生"。當短路、過載等異常狀況出現(xiàn)時，繼電保護裝置能迅速響應，精準“診斷"并及時切斷故障，防止停電范圍擴大，守護電力設備安全。繼電保護整定計算則如同這位“急診醫(yī)生"的大腦。相關(guān)人員會依據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、設備參數(shù)和運行規(guī)律，為每臺繼電保護裝置量身定制“診療方案"。然而，零序互感阻抗如同潛伏在系統(tǒng)中的干擾因子，當平行線路間存在零序互感阻抗時，故障信號會通過電磁感應誤導相鄰的繼電保護裝置，導致“診療方案"失準。因此，在繼電保護整定計算中，通過測試獲取精確的零序互感阻抗參數(shù)來調(diào)整保護定值是保障電網(wǎng)安全運行的重要環(huán)節(jié)。

傳統(tǒng)的零序互感阻抗參數(shù)測試方法需要在所有相關(guān)線路全部停電的情況下進行，不僅會增加電網(wǎng)運行風險，還面臨停電操作難度大等問題。此前，一些輸電線路零序互感阻抗參數(shù)測試工作難以開展，制約了電網(wǎng)精益化管理。

新疆正在打造國家能源資源戰(zhàn)略保障基地，電網(wǎng)跨度巨大且結(jié)構(gòu)復雜，安全穩(wěn)定要求很高。對國網(wǎng)新疆電力而言，攻克零序互感阻抗參數(shù)帶電測試難題不但是一次重大技術(shù)攻關(guān)，更是保障電力安全可靠供應的當務之急。21年，該公司開啟了長達四年的技術(shù)攻堅。

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