在電網(wǎng)安全運(yùn)行體系中，繼電保護(hù)裝置堪稱(chēng)守護(hù)電力系統(tǒng)的“急診醫(yī)生"。當(dāng)短路、過(guò)載等異常狀況出現(xiàn)時(shí)，繼電保護(hù)裝置能迅速響應(yīng)，精準(zhǔn)“診斷"并及時(shí)切斷故障，防止停電范圍擴(kuò)大，守護(hù)電力設(shè)備安全。繼電保護(hù)整定計(jì)算則如同這位“急診醫(yī)生"的大腦。相關(guān)人員會(huì)依據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備參數(shù)和運(yùn)行規(guī)律，為每臺(tái)繼電保護(hù)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(dāng)平行線(xiàn)路間存在零序互感阻抗時(shí)，故障信號(hào)會(huì)通過(guò)電磁感應(yīng)誤導(dǎo)相鄰的繼電保護(hù)裝置，導(dǎo)致“診療方案"失準(zhǔn)。因此，在繼電保護(hù)整定計(jì)算中，通過(guò)測(cè)試獲取精確的零序互感阻抗參數(shù)來(lái)調(diào)整保護(hù)定值是保障電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。

傳統(tǒng)的零序互感阻抗參數(shù)測(cè)試方法需要在所有相關(guān)線(xiàn)路全部停電的情況下進(jìn)行，不僅會(huì)增加電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，還面臨停電操作難度大等問(wèn)題。此前，一些輸電線(xiàn)路零序互感阻抗參數(shù)測(cè)試工作難以開(kāi)展，制約了電網(wǎng)精益化管理。

新疆正在打造國(guó)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(fù)雜，安全穩(wěn)定要求很高。對(duì)國(guó)網(wǎng)新疆電力而言，攻克零序互感阻抗參數(shù)帶電測(cè)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(yīng)的當(dāng)務(wù)之急。21年，該公司開(kāi)啟了長(zhǎng)達(dá)四年的技術(shù)攻堅(jiān)。

一、概述（YDQC新型電力設(shè)備“交直流高壓試驗(yàn)變壓器"可靠耐用的品質(zhì)）

是在同類(lèi)產(chǎn)品高壓試驗(yàn)變壓器的基礎(chǔ)上，按試驗(yàn)變壓器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ZBK41006—89要求，經(jīng)改進(jìn)后生產(chǎn)的一種新型產(chǎn)品，本系列產(chǎn)品具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、功能齊全、使用方便等特點(diǎn)。實(shí)用于電力、工礦、科研等部門(mén)，對(duì)各種高壓電氣設(shè)備、電氣元件、絕緣材料進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)和直流泄漏試驗(yàn)，是高壓試驗(yàn)中不能少的儀器。

二、結(jié)構(gòu)（YDQC新型電力設(shè)備“交直流高壓試驗(yàn)變壓器"可靠耐用的品質(zhì)）

鐵芯為單框式。線(xiàn)圈采用同芯圓筒多層塔式結(jié)構(gòu)，初級(jí)低壓繞組繞在鐵芯上，次級(jí)高壓繞組繞在低壓繞組外側(cè)，這種同軸布置減少了繞組間的藕合損耗。高壓硅堆用特殊工藝封裝在套管內(nèi)，產(chǎn)品的外殼制成與器芯配合較佳的八角形結(jié)構(gòu)，整體外型美觀大方。其內(nèi)外部結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

1-均壓球；2-硅堆短路桿；3-高壓套管；4-油閥；5-殼體；6、7-調(diào)整電壓輸入a、x端子；8、9-儀表測(cè)量E、F端子；10-高壓尾X端子；11-變壓器外殼接地端；12-高壓輸出A端子；13-高壓整流硅堆；14-內(nèi)部均壓環(huán)；15-變壓器鐵芯；16-初級(jí)低壓繞組；17-測(cè)量?jī)x表繞組；18-二次級(jí)高壓繞組；19-變壓器油。

三、工作原理（YDQC新型電力設(shè)備“交直流高壓試驗(yàn)變壓器"可靠耐用的品質(zhì)）

為單相變壓器，聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)II。單臺(tái)高壓試驗(yàn)變壓器的工作過(guò)程，用交流220V（10KVA以上為380V）電壓接入電源控制箱（臺(tái)），經(jīng)電源控制箱（臺(tái)）內(nèi)自藕調(diào)壓器（50KVA以上調(diào)壓器外附）調(diào)節(jié)0~200V（10KVA以上0~400V）電壓至試驗(yàn)變壓器的初級(jí)繞組，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在試驗(yàn)變壓器高壓繞組可獲得試驗(yàn)所需的高電壓。其工作原理圖見(jiàn)圖2所示。

1、單臺(tái)工作原理示意圖

圖2 ：?jiǎn)闻_(tái)工作原理示意圖
在試驗(yàn)變壓器中：a、x為低壓輸入端；A、X 為高壓輸出端；E、F為儀表測(cè)量端。
    2、單臺(tái)交直流兩用型高壓試驗(yàn)變壓器工作原理見(jiàn)圖3。圖中所示：高壓套管內(nèi)裝有高壓硅堆，串接在高壓回路中作高壓整流，以獲得直流高電壓。當(dāng)用一短路桿將高壓硅堆短接時(shí)，可獲得交流高電壓，其狀態(tài)為交流輸出；反之在抽出短路桿時(shí)，其狀態(tài)為直流輸出。
    3、三臺(tái)高壓試驗(yàn)變壓器串激獲得更高電壓原理見(jiàn)圖4，串激高壓試驗(yàn)變壓器有很大的好處，因?yàn)檎麄€(gè)試驗(yàn)裝置由多個(gè)單臺(tái)串激式試驗(yàn)變壓器組成，單臺(tái)試驗(yàn)變壓器有著體積小、重量輕、便于運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，它既可以串接成高出幾倍的單臺(tái)試驗(yàn)變壓器輸出電壓組合使用，又可以分開(kāi)單獨(dú)使用。整套試驗(yàn)裝置投資小、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。圖3所示：在三臺(tái)串激式試驗(yàn)變壓器串激使用中，單臺(tái)試驗(yàn)變壓器B1、B2、B3的輸出電壓都是U，第1、2級(jí)的試驗(yàn)變壓器內(nèi)部都有一個(gè)激磁繞組，分別為A1、C1 和A2、C2。當(dāng)控制電壓加在第1級(jí)試驗(yàn)變壓器B1的初級(jí)繞組a1、x1上，激磁繞組A1、C1給予試驗(yàn)變壓器B2初級(jí)繞組供電，第2級(jí)試驗(yàn)變壓器B2的激磁繞組A2、C2給試驗(yàn)變壓器B3的初級(jí)繞組供電。由于第1級(jí)試驗(yàn)變壓器B1的高壓尾及殼體接地，第2、3級(jí)的試驗(yàn)變壓器B2和B3對(duì)地有絕緣支架的隔離，這樣試驗(yàn)變壓器B1、B2、B3對(duì)地輸出電壓分別為1U、2U、3U。

圖3：三臺(tái)高壓試驗(yàn)變壓器串激工作原理示意圖
B1、B2、B3- 串激式高壓變壓器；1U、2U、3U-各級(jí)對(duì)地電壓；
PV- 高壓示值表（KV）； ZJ1、ZJ2-絕緣支架。

四、使用方法及注意事項(xiàng)（YDQC新型電力設(shè)備“交直流高壓試驗(yàn)變壓器"可靠耐用的品質(zhì)）

1.做工頻耐壓試驗(yàn)使用接線(xiàn)方法見(jiàn)圖5。做工頻耐壓試驗(yàn)前，先根據(jù)試驗(yàn)變壓器的額定容量選擇好限流電阻，(水電阻)的阻值，再根據(jù)被試品需加的高壓電壓值調(diào)整好放電球隙的球間距，為了提高對(duì)被試品施加電壓的測(cè)量精度，應(yīng)在高壓側(cè)接入FRC阻容分壓器來(lái)測(cè)量電壓。

圖4：工頻耐壓試驗(yàn)使用接線(xiàn)原理示意圖
R1、R2- 限流電阻； Qx- 放電球隙； Zx- 被試品；
FRC- 阻容分壓器； V- 分壓器高壓表。 
    按照?qǐng)D4、結(jié)合圖2所進(jìn)行的工頻耐壓試驗(yàn)接好工作線(xiàn)路，試驗(yàn)變壓器的高壓繞阻的X端（高壓尾）、儀表測(cè)量繞組的F端、試驗(yàn)變壓器的外殼以及電源控制箱（臺(tái)）的外殼必須可靠接地。
    用三臺(tái)試驗(yàn)變壓器串激做工頻耐壓試驗(yàn)時(shí)、第2、3級(jí)試驗(yàn)變壓器的初級(jí)繞組X端，儀表測(cè)量繞組的F端，以及高壓繞組的X端（高壓尾）均接本級(jí)試驗(yàn)變壓器的外殼，第2、3級(jí)試驗(yàn)變壓器的主體必須放置在絕緣支架上。除第1級(jí)以外、第2、3級(jí)試驗(yàn)變壓器的主體不要接地線(xiàn)。其接線(xiàn)方式見(jiàn)圖3所示。
    接電源前，電源控制箱（臺(tái)）的調(diào)壓器必須調(diào)到零位。接通電源后，綠色指示燈亮，按一下啟動(dòng)按鈕，紅色指示燈亮，表示試驗(yàn)變壓器已接通控制電源，開(kāi)始升壓。
    從零位開(kāi)始按順時(shí)針?lè)较騽蛩傩D(zhuǎn)調(diào)壓器手輪升壓。（升壓方式有：快速升壓法，即20S逐級(jí)升壓法，慢速升壓法，即60S逐級(jí)升壓法，極慢速升壓法供選用）電壓從零開(kāi)始按選定的升壓速度升到您所需額定試驗(yàn)電壓的75%后，再以每秒2%額定試驗(yàn)電壓的速度升到您所需試驗(yàn)電壓，并密切注意測(cè)量?jī)x表的指示以及被試品的情況，被試品施加電壓的時(shí)間到后。應(yīng)在數(shù)秒內(nèi)勻速將調(diào)壓器返回，高壓降至1/3試驗(yàn)電壓以下，按一下停止按鈕，高壓、低壓輸出停止，然后切斷電源線(xiàn)，試驗(yàn)完畢。

工頻耐壓試驗(yàn)操作過(guò)程注意事項(xiàng)

    1、試驗(yàn)人員應(yīng)做好責(zé)任分工,設(shè)定好試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的可靠距離,仔細(xì)檢查好被試品及試驗(yàn)變壓器的接地情況,并設(shè)有專(zhuān)人監(jiān)護(hù)**及觀察被試品狀態(tài)工作。
    2、被試品主要部位應(yīng)清理干凈，保持優(yōu)良干燥，以免損壞被試品和帶來(lái)試驗(yàn)數(shù)值的誤差。
    3、對(duì)大型設(shè)備的試驗(yàn)，一般都應(yīng)先進(jìn)行試驗(yàn)變壓器的空升試驗(yàn)，即不接試品時(shí)升壓至試驗(yàn)電壓，以便校對(duì)好儀表的指示精度，調(diào)整好放電球隙的球間距。
    4、做耐壓試驗(yàn)時(shí)升壓速度不能過(guò)快，并防止突然加壓，例如調(diào)壓器不在零位的突然合閘，也不能突然斷電，一般應(yīng)在調(diào)壓器降至零位時(shí)分閘。
    5、在升壓或耐壓試驗(yàn)過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)下列不正常情況，1 電壓、電流表指針擺動(dòng)很大，2 被試品發(fā)出不正常響聲，3 發(fā)現(xiàn)絕緣有燒焦或冒煙現(xiàn)象，應(yīng)立即降壓，切斷電源，停止試驗(yàn)并查明原因。
    6、使用本產(chǎn)品做高壓試驗(yàn)時(shí)，除熟悉本說(shuō)明書(shū)外，還必須嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)程。

    2、做直流耐壓和泄漏試驗(yàn)使用接線(xiàn)方法見(jiàn)圖5。由于是交直流兩用高壓試驗(yàn)變壓器，應(yīng)把高壓硅堆短路桿從套管中抽出，使試驗(yàn)變壓器為直流輸出狀態(tài)。做直流泄漏試驗(yàn)前，先根據(jù)泄漏試驗(yàn)中輸出端斷路電流不超過(guò)高壓硅堆的*大整流為宜，選擇好限流電阻（水電阻）的阻值，再根據(jù)被試品對(duì)直流高壓波形的要求選擇好高壓濾波電容的電容值。為了提高對(duì)被試品施加電壓的測(cè)量精度，應(yīng)在高壓側(cè)接入FRC阻容分壓器來(lái)測(cè)量電壓。 

圖 5：直流泄漏試驗(yàn)使用接線(xiàn)原理示意圖
R- 限流電阻； C- 高壓濾波電容； Zx- 被試品； G- 硅堆短路桿；
FRC- 阻容分壓器；V- 分壓器高壓表；uA- 微安表；D- 高壓整流硅堆。
    按照?qǐng)D5、結(jié)合圖3所進(jìn)行的直流泄漏試驗(yàn)接好工作線(xiàn)路。試驗(yàn)變壓器的高壓繞組的X端（高壓尾）、儀表測(cè)量繞組的F 端、試驗(yàn)變壓器的外殼以及電源控制箱（臺(tái)）的外殼必須可靠接地。

接線(xiàn)原理圖

接線(xiàn)原理圖
接電源前、電源控制箱（臺(tái)）的調(diào)壓器必須調(diào)到零位。接通電源后，綠色指示燈亮，按一下啟動(dòng)按鈕，紅色指示燈亮，表示試驗(yàn)變壓器已接通控制電源，開(kāi)始升壓。

     從零位開(kāi)始按順時(shí)針?lè)较騽蛩傩D(zhuǎn)調(diào)壓器手輪升壓。（升壓方式有：快速升壓法即20S逐級(jí)升壓法；慢速升壓法，即60S逐級(jí)升壓法；級(jí)慢速升壓法供選用）電壓從零開(kāi)始按選定的升壓速度升到您所需額定試驗(yàn)電壓或額定直流電流下的參考電壓。試驗(yàn)中應(yīng)嚴(yán)密注意直流高壓表、泄漏電流表指示以及被試品的情況。試驗(yàn)完畢后，應(yīng)訊速均勻?qū)⒏邏航抵亮阄?，按一下停止按鈕，高壓、低壓輸出停止，然后切斷電源。此時(shí)應(yīng)用直流高壓放電棒給被試品及試驗(yàn)裝置本身充分放電。

直流泄漏試驗(yàn)操作過(guò)程注意事項(xiàng)

    （1）試驗(yàn)人員應(yīng)做好責(zé)任分工，設(shè)定好試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的可靠距離，仔細(xì)檢查好被試品及試驗(yàn)變壓器的接地情況，并設(shè)有專(zhuān)人監(jiān)護(hù)保障及觀察被試品狀態(tài)工作。
    （2）被試品做試驗(yàn)前，應(yīng)拆除所有對(duì)外連線(xiàn)，并充分放電，主要部位應(yīng)清理干凈，保持優(yōu)良干燥，以免損壞被試品及帶來(lái)試驗(yàn)數(shù)值的誤差。
    （3）對(duì)于大容量試品（電容器、超長(zhǎng)電纜等）試驗(yàn)時(shí)應(yīng)緩慢升壓，防止被試品的充電電流過(guò)大而燒壞微安表，必要時(shí)應(yīng)分級(jí)加壓分別讀取各電壓下微安表的穩(wěn)定讀數(shù)。
    （4）試驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視被試品、微安表及試驗(yàn)裝置等，一旦發(fā)生閃爍、擊穿等現(xiàn)象應(yīng)立即降壓，切斷電源，并查明原因。

五、配套選購(gòu)產(chǎn)品（YDQC新型電力設(shè)備“交直流高壓試驗(yàn)變壓器"可靠耐用的品質(zhì)）

下列產(chǎn)品僅供選擇，購(gòu)買(mǎi)時(shí)需另行計(jì)價(jià)。
1.電源控制箱 容量:1KVA-5KVA、輸入電壓：220V
2.電源控制臺(tái) 容量:10KVA~300KVA輸入電壓：220V或380V
3.數(shù)字微安表：SWB-II
4.高壓濾波電容： 0.01MF、40 ~ 100KV
5.高壓直流放電棒： FBR— 70、140、210KV
6.放電球隙： Q—50、100、150、200、250、500
7.標(biāo)準(zhǔn)試油杯： 400ml
8.折疊式手推車(chē)： 150、300型
9.絕緣支架： 50、100、200、300、400KV
10.阻容分壓器： FRC —50、100、150、200KV
11.高壓硅堆： 2DL—150、300、450KV
12.水 電 阻： 50、100

六、主要試驗(yàn)設(shè)備的選擇

1、試驗(yàn)變壓器
    其高壓側(cè)額定電壓應(yīng)不小于被試品的*高試驗(yàn)電壓，額定電流不小于被試品的*大電容電流。被試品的電容電流和試驗(yàn)變壓器所需容量計(jì)算式為：

被試品電容量Cx可由交流電橋測(cè)出。常用的被試品電容量按表1選取。

幾種常用被試品的電容量（pF） 表1

2、調(diào)壓設(shè)備
    （1）自藕調(diào)壓器。其調(diào)壓范圍廣、功率損耗小、波形畸變小、選擇這種調(diào)壓方式為*好。自藕調(diào)壓器的容量按0.75 ~ 1倍的試驗(yàn)變壓器的容量選擇，適用于容量為100KVA以下的試驗(yàn)變壓器的調(diào)壓。
    （2）感應(yīng)調(diào)壓器。其調(diào)壓范圍大，波形畸形小、但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較貴，當(dāng)試驗(yàn)變壓器的容量較大時(shí)（如100KVA以上）使用。
3、限流電阻
    限流電阻的作用是，當(dāng)被試品擊穿時(shí)，限制斷路電流，從而保護(hù)試驗(yàn)變壓器，防止故障的擴(kuò)大。其數(shù)值以*高試驗(yàn)電壓為準(zhǔn)，按0.5 ~ 1 Ω / V（有效值）選擇，限流電阻可用水電阻。注意水不能充滿(mǎn)玻璃管，應(yīng)留有余地，以防爆裂。
4、放電球隙
    放電球隙的布置方式有垂直和水平兩種，球隙間距S和球的直徑D的關(guān)系應(yīng)保護(hù)在0.05D ≤S ≤0.5D范圍內(nèi)，球隙上的水電阻阻值一般按0.1 ~ 1Ω/V選取,設(shè)置放電球隙的目的是為了對(duì)重要的被試品起保護(hù)作用,可以將由于誤操作或被試品擊穿引起的過(guò)電壓限制在允許的范圍內(nèi)。

七、技術(shù)指示

1、使用環(huán)境條件

環(huán)境溫度不高于+40℃、不低于—20℃；空氣相對(duì)濕度不大于90%；海拔高度不超過(guò)2000米；
2、工作電壓
電源控制箱（臺(tái)）輸入電壓為工頻220V或380V、相對(duì)誤差不超過(guò)±10%；（具體使用電壓根據(jù)用戶(hù)所定試驗(yàn)變壓器規(guī)格選?。?/span>

兩回線(xiàn)路不便同時(shí)停電，停一回線(xiàn)路總可以吧？21年6月，國(guó)網(wǎng)新疆電力調(diào)控中心組織新疆電科院、博爾塔拉供電公司和設(shè)備廠家的線(xiàn)路參數(shù)試驗(yàn)專(zhuān)家組成專(zhuān)項(xiàng)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，開(kāi)展帶電零序互感阻抗測(cè)試研究，通過(guò)頭腦風(fēng)暴和技術(shù)研討，探索只停一條線(xiàn)路就能完成參數(shù)測(cè)試的方法，盡可能降低測(cè)試對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響。

團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、新疆電科院高壓所輸電室主管張小軍查閱大量資料后發(fā)現(xiàn)，可以借鑒異頻法抗工頻干擾技術(shù)原理。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)選擇了基于異頻感知的線(xiàn)路零序互感測(cè)試技術(shù)路線(xiàn)。該技術(shù)采用異頻作為注入和提取主要信號(hào)的方法，實(shí)現(xiàn)了抗工頻干擾。團(tuán)隊(duì)還利用基于全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)授時(shí)同步的多通道數(shù)據(jù)采集技術(shù)，實(shí)現(xiàn)同一時(shí)刻線(xiàn)路數(shù)據(jù)的多端提取，最終研制出了輸電線(xiàn)路帶電互感阻抗參數(shù)測(cè)試裝置，能夠在減少停電線(xiàn)路條數(shù)的情況下開(kāi)展測(cè)試。

23年11月6日，輸電線(xiàn)路帶電互感阻抗參數(shù)測(cè)試裝置在博爾塔拉蒙古自治州220千伏口岸變電站試點(diǎn)應(yīng)用，完成了110千伏岸綜一、二線(xiàn)帶電零序互感阻抗測(cè)試。這是在新疆第1次實(shí)現(xiàn)零序互感阻抗參數(shù)不停電測(cè)試。測(cè)試在一回輸電線(xiàn)路帶電、一回輸電線(xiàn)路停電的情況下進(jìn)行，不僅減少了線(xiàn)路全停作業(yè)帶來(lái)的各種安全風(fēng)險(xiǎn)，而且操作簡(jiǎn)便、測(cè)試迅速、精準(zhǔn)度高。

2024年，國(guó)網(wǎng)新疆電力持續(xù)攻關(guān)，在克孜勒蘇柯?tīng)柨俗巫灾沃萃瓿?span>220千伏上園丁一、二線(xiàn)帶電零序互感阻抗測(cè)試。此次測(cè)試結(jié)果為13.865歐姆，而上一次兩回線(xiàn)路同時(shí)停電測(cè)試的結(jié)果為14.414歐姆，兩次結(jié)果僅相差3.8%，再次驗(yàn)證了新測(cè)試裝置的可行性、準(zhǔn)確性。此后，這種測(cè)試方法迅速在新疆推廣，截至目前已累計(jì)完成31組220千伏及以下平行線(xiàn)路測(cè)試。

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