電力變壓器作為電網(wǎng)核心設(shè)備之一，其運(yùn)行可靠性直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，對(duì)運(yùn)行中的變壓器的健康狀況進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估，確保設(shè)備安全可靠運(yùn)行是非常有意義的。空載和負(fù)載損耗是變壓器的兩個(gè)重要參數(shù)，既可以反映變壓器在實(shí)際運(yùn)行中的效率，在一定程度上又能反映其鐵心和繞組的狀態(tài)。

傳統(tǒng)變壓器離線損耗測(cè)試需要把變壓器停運(yùn)進(jìn)行空載和短路試驗(yàn)，影響供電的連續(xù)性。離線試驗(yàn)時(shí)，變壓器電壓、電流和其內(nèi)部磁路、溫度和運(yùn)行時(shí)不同，不能反映其運(yùn)行的真實(shí)情況。且大型變壓器損耗測(cè)試對(duì)試驗(yàn)電源容量要求高，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)有諸多困難。因此，開展變壓器損耗的帶電測(cè)試技術(shù)研究具有重要意義。

近年來，國內(nèi)外學(xué)者也開展了在線測(cè)試電力變壓器損耗的研究。重慶大學(xué)的何為等通過分析變壓器的工作原理和等效電路模型，提出針對(duì)配電變壓器損耗的在線檢測(cè)方法，適用于損耗較大的配電變壓器損耗測(cè)量。

陳民鈾等建立配電變壓器短路阻抗與其一次、二次電壓、電流的關(guān)系，采用線性擬合方法，計(jì)算得到負(fù)載及空載損耗，若變壓器負(fù)荷變化小，不能得到較好的結(jié)果。Fuchs等通過對(duì)單相變壓器一次、二次電壓、電流實(shí)時(shí)量的運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器損耗的測(cè)量。

對(duì)上述方法分析后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在各種方法存在測(cè)量精度低及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用難度大等問題。

本文提出采用電網(wǎng)供電的變壓器空載及負(fù)載損耗的帶電測(cè)試方法。在處理數(shù)據(jù)時(shí)，采用加窗插值的改進(jìn)諧波分析法，減小信號(hào)處理中頻譜泄漏和柵欄效應(yīng)的影響，提高了測(cè)量的準(zhǔn)確度。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并研制了變壓器空載及負(fù)載損耗帶電測(cè)量系統(tǒng)，利用所研制的系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)變壓器進(jìn)行空載及負(fù)載損耗帶電測(cè)試，驗(yàn)證了其可行性。

圖8 空載損耗測(cè)試接線圖

圖9 負(fù)載損耗測(cè)試接線圖

結(jié)論

1）針對(duì)電力變壓器損耗傳統(tǒng)離線測(cè)試帶來的問題，本文提出了變壓器空載及負(fù)載損耗帶電測(cè)試新方法。采用電網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)高壓端供電，解決了現(xiàn)場(chǎng)變壓器離線損耗測(cè)量方法對(duì)電源容量的要求；并采用基于加窗插值算法的改進(jìn)諧波分析法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，有效減少頻譜泄漏和柵欄效應(yīng)帶來的誤差。

2）開發(fā)了電力變壓器損耗帶電測(cè)試系統(tǒng)。空載損耗測(cè)量部分包括空載電流采集單元、GPS時(shí)間同步模塊、無線傳輸模塊等。所研制的高精度空載電流采集器安裝在變壓器高壓側(cè)出線處，能夠承受變壓器合閘浪涌沖擊，通過GPS實(shí)現(xiàn)電壓、電流的同步采集，并通過射頻模塊實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的無線傳輸，實(shí)現(xiàn)變壓器的空載損耗測(cè)量。負(fù)載損耗測(cè)量部分可以在變壓器運(yùn)行時(shí)同步采集三繞組變壓器高中低三側(cè)的9路電壓信號(hào)和9路電流信號(hào)，在不影響供電連續(xù)的情況下，實(shí)現(xiàn)變壓器的負(fù)載損耗測(cè)量。

3）對(duì)所開發(fā)的變壓器損耗帶電測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行了抗干擾測(cè)試和信號(hào)采集通道的準(zhǔn)確度等級(jí)檢定，滿足損耗測(cè)量的要求。采用該系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電力變壓器進(jìn)行了空載和負(fù)載損耗測(cè)試，測(cè)量結(jié)果表明本系統(tǒng)具備帶電測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)變壓器損耗的能力。