油浸式接地变压器的温升试验

产品简介

1. 引言

接地变压器主要应用在无中性点或中性点未引出的三相电力系统中,为系统提供的人为的中性点,因此也称作中性点耦合器。通过该变压器提供的中性点，系统可以采用直接接地、电阻接地、消弧线圈接地等接地形式，达到限制单相接地故障电流和抑制非故障相电压升高的目的。

接地变压器根据其所在的电力系统的运行状况和变电所的需求不同，有不同的结构形式，制造厂通常是根据客户提出的实际需求进行设计，现有资料对接地变压器的试验介绍较少，本文结合不同情况下接地变压器的运行状态，对接地变压器的温升试验进行简单分析和探讨。

2.中试控股详细讲解运行状态与温升试验

2.1 规定了额定持续中性点电流且带有二次绕组的接地变压器

中试控股详细讲解如图一所示，该类接地变压器在用户在采购时根据系统的三相负荷的情况估算了中性点的电位偏移，并结合采用的中性点接地方式给出了额定持续中性点电流的数值，要求接地变压器在该持续电流下正常运行。

另外考虑到变电所所用电源的要求，增加了二次绕组，在系统正常情况下接地变压器的运行方式主要包括三相负荷平衡中性点不发生偏移的正常状态、三相负荷不平衡的中性点偏移状态，二次侧带额定负载的状态。

三相负荷平衡的正常状态下，接地变系统中性点电位接近于地电位，一次绕组中仅流过很小的励磁电流，接地变压器所产生的损耗为铁芯的损耗和很小的一次绕组直阻损耗，在这种情况下仅铁损使温升升高，绕组对油的温升几乎等于零。

如果系统三相负荷不平衡导致中性点电位发生偏移，该电位的存在将在接地回路中产生一个持续的零序电流，该电流将在的接地变压器一次绕组中产生电阻损耗以及零序磁通在器身中产生的附加损耗，如果接地变压器二次侧带有负载，还需要在以上两种运行状态的同时考虑低压侧负载电流在二次绕组中产生的直阻损耗和附加损耗对绕组和变压器油温升的影响。

以上运行形式中正常状态和中性点偏移状态不会同时出现，二次侧带负载状态可能与任意状态进行叠加，因此温升试验要考虑以上各种组合中Zui严酷的组合。

例如一台接地变压器技术参数如下表：

针对此变压器，温升试验以按如下步骤进行：

1. Zui大总损耗阶段油顶温升和油平均温升的测量

本阶段试验的难点是Zui大总损耗的确定，由于该产品规定了额定中性点持续电流为70A，因此要考虑到在流过该电流的同时变压器二次侧带有200kVA额定负载的情况。此时变压器的损耗应包括如下三部分：

1) 70A额定持续中性点电流在变压器内部产生的损耗PkN(75℃)。

2) 高压侧的电网电压在变压器上产生的空载损耗P0。

3) 低压侧的负载电流在低压绕组产生的直阻损耗Pr（75℃）

此阶段需要注意的有如下两点：

1、额定持续中性点电流下产生的损耗需要以实测值为准。温升试验开始前，将二次绕组开路，高压绕组ABC-O之间施加额定持续中性点电流70安培，测量得到损耗PkN，按负载试验折算方法折算至参考温度75℃。

2、Pr（75℃）为低压绕组的在额定负载电流288.7A下产生的直阻损耗。由于低压负载电流所需要的高压侧电流3.5A已经包含在每相70/3的电流内，因此此处不能直接使用负载试验测量的负载损耗，否则将使高压直阻损耗重复施加，导致温升测量结果偏高。

根据以上数据，第一阶段试验施加的Zui大总损耗为：

Pmax= PkN(75℃)+ P0+ PL（75℃）=4930+1337+754=7021（W）

总损耗数据确定之后，按图二对变压器进行加电：

其它关于温升试验的要求参照GB1094.2，该阶段结束后得到变压器油顶层温升和油平均温升。

2. 降至额定电流下高压绕组铜油温差的确定

此阶段的试验要点是高压侧额定电流的确定，GB1094.6-2011第10.9.6.1条规定该阶段的电流应包括额定持续中性点电流与二次绕组额定容量相应的高压电流之和的电流。针对本例，与二次绕组额定容量相对应的高压绕组相电流为3.5A，因此此阶段施加的试验电流：

I=3IH+IN=3×3.5+70=80.5A

降至该电流持续一小时，测量高压绕组BO的热电阻，得到高压绕组的铜油温差进而得到高压绕组的温升。

3. 低压绕组铜油温差的确定

此阶段的试验可以把接地变压器看做是一台配电变压器，温升试验采用短路法，将低压绕组短路，高压侧三相对称施加对应于二次侧额定容量的额定电流3.5安培，试验持续时间一小时。

测量低压绕组的热电阻和油平均温度，计算得到低压绕组的铜油温差，将该铜油温差值与第一阶段试验测得的Zui大总损耗下的油平均温升相加，即可得到低压绕组的绕组温升。

2.2 规定了额定持续中性点电流不带有二次绕组的接地变压器

此类型变压器的运行状态包括了第一类接地变压器的前两种运行情况即正常状态和中性点偏移状态，因此借用上面的例子，温升试验应测试的是中性点偏移状态，试验参数如下：

Zui大总损耗阶段Pmax= PkN(75℃)+ P0

额定电流阶段I=IN

2.3 接地变压器与消弧线圈组合的温升试验

该类接地变压器的与上述接地变的不同之处在于，在变压器的中性点上直接集成了消弧线圈，如图四所示。对于该变压器温升试验接地变应和消弧线圈同时进行，如果消弧线圈是可调整的，则温升试验应在其Zui高损耗位置上进行。

温升试验的Zui大总损耗和额定电流的确定方法与2.1所述的变压器确定方法相同。此变压器的热电阻的测量应进行两次，一次是在一个线端和消弧线圈的接地端子间（通常为BO）进行,另一次在接地变两个线端（通常为AC）间进行，通过上述两次的测试，可以确定变压器主绕组的温差和消弧线圈绕组的温差。

3.结束语

接地变压器的温升是影响其安全运行和电气寿命的重要性能指标，由于该类变压器结构和运行方式的多样化，制造厂进行的温升试验如果方法有偏差，则可能得到完全错误的结果，本文针对几种常见结构的油浸式接地变压器的运行状态和温升试验方法进行了简要的分析和阐述，力求Zui大程度在制造厂模拟出接地变压器的运行状态，在试验阶段测得较为准确的温升数据。

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