一种自动调档换相型变压器直流电阻测试仪研制与应用

吴灏+冯超+赵峻峰

摘要：近年来，电网建设节奏加快，变电设备逐步增多，变压器试验现场点多面广，在试验人员不足的情况下，如何保证现场试验安全，减少单次试验人数，成为现阶段急需解决的问题。本文介绍了一种新型的自动调档换相型变压器直流电阻测试仪研制与应用过程。

关键词：自动调档换相；直流电阻测试

1、传统测试仪器存在问题

单相测量需要在试验过程中反复倒换接线，以进行变压器各相间的数据测量及分析比对。而倒换接线的过程中又存在一定风险因素，如：误接线、接线端子间短路等，轻者造成仪器损坏，重者可能造成人员触电。在试验过程中，经常需要进行数据绕组相、线间和温度换算，由于公式复杂，计算工作量大，因此常出现人工手易出错率高的问题。

现阶段大型主变压器直流电阻试验存在的问题主要表现为以下几个方面。

（一）有效试验时间短，试验效率较低

（二）有载开关机构箱经常无法电动操作

（三）同继电保护专业交叉作业时，相互等待造成窝工

（四）试验过程中需倒换接线，存在一定的风险因素

（五）传统试验仪器自动化水平不高

2、创新研制自动调档换相

本成果由有载开关远程操控装置、相别程控切换装置和直阻测量仪三部分组成，再经过集中整合，通过仪器面板的键盘及显示装置实现人机交互。

2.1.有载开关远程操控装置

有载开关远程操控装置由操作装置与监控装置两部分组成：

操作装置通过固定座固定在有载开关机构箱上，调节固定座的位置及拉杆的长度可调整传动轴的位置，以适应不同型号的机构箱尺寸。工作中控制电机转动，带动传动轴驱动机构箱达到进行分接变换的目的。

进行档位调节时通过装设在机构箱上的摄像头，将分接指示牌的图像传送至仪器处，对有载开关状态进行实时监控。

远程操控装置通过传动轴同有载开关机构箱手摇操作孔对接，采用机械装置驱动，不改动机构箱结构，不改接二次回路，不改变测量原理，不影响测试数据的准确性。

远程操控装置通过自身的动力装置对有载开关机构箱进行驱动，不受有载开关机构箱现场电源条件及控制回路的限制，解决了有载开关无法电动操作影响试验工作的问题。

2.2.相别程控切换装置

试验中，通过试验线将变压器各相别同时引至仪器接线端子处，试验中通过相别程控切换装置控制不同接触器的吸合，实现绕组线间或相间的切换。该技术已取得发明专利。以下为切换电路原理图：

2.3.直阻测量仪

仍沿用传统直阻测量仪的原理及方案，避免因使改变测量方法导致的测量数据失准，无法与历史数据对比。

2.4.人机交互界面

该直阻仪的人机交互界面设计在仪器的前面板，根据仪器本身及上述三大功能单元需要，配置以下功能：

①接线端子：试验前按相别一次完成各相接线，检查无误后进行试验；试验过程中通过相别程控切换装置对各相间进行切换，不再需要倒换试验接线端子。

②档位显示器：显示由有载开关档位显示设置的摄像头传回的图像。

③档位控制区：对有载开关的档位升降进行控制。

④液晶显示器：为大屏幕的点阵图形液晶显示器，显示测试连接相别和测试数据。

⑤键盘：对相别程控切换装置及测量仪器进行选择与控制。

2.5.实现设备控制与测量仪器的一体化

将上述有载开关远程操控装置及相别程控切换装置同变压器直阻测试仪进行集中整合，形成国内首创的集有载开关监视控制、自动换相、直阻测量三大功能于一体设计的直流电阻测试仪。试验时，仅需布置好直阻测试仪，即可同时实现对变压器有载开关远程操控及相别切换功能。使现场工作更加便捷，操作过程更加明晰。

2.6.新增试验数据无线传输智能分析功能

利用蓝牙装置将直流电阻数据无线传输到笔记本电脑中，通过自主研发的数据分析系统，对试验数据自动的计算和换算。

3、应用效果对比分析

该直阻仪适用于变压器的各项交接、例行、诊断、有载开关检修等现场，广泛应用于变压器直流电阻测试试验项目，并取得了良好的效果。

3.1提高有效试验时间比重，提高试验效率

采用本成果后，过去两人完成的测试工作，现在仅需一人即可完成试验仪器及有载开关分接档位的变换操作，而且省去了人员间的呼应环节及倒换接线的时间，并且避免了由于工作人员间呼应不畅导致的返工现象，使有效试验时间在总工作时间中所占的比重增加，提高了试验效率。以下为应用前后的有效时间比重对比，可以清晰地看到试验效率的提升

3.2试验过程中无需倒换接线，杜绝了触电风险

变压器各相别的接线在试验前一次完成，试验过程中，相别的切换通过相别程控切换装置进行。不仅提高了各相间的转换速度，也彻底杜绝了人工倒换试验接线的过程中存在的风险因素，使人员误触电的概率降为零，也减少了误操作导致仪器过载损坏的可能，减少了仪器的维修费用。

3.3有载开关机构箱电动操作不受外界因素限制

由于一些特殊原因，有时有载开关机构箱无法电动操作，如基建现场有载开关机构箱未接电源或全站停电时，这时就需靠人工手摇操作，费时费力，应用本成果这种情况彻底解决。

该直阻仪采用自身的电源及动力系统驱动有载机构箱，即使在有载机构箱未接电源线的情况下，也可方便地进行电动操作。

目前大部分有载机构箱手摇一个分接需摇动手柄30～33圈，约耗时30秒，而电动操作仅需5秒。一次直阻测试仅花在有载开关操作上的时间，电动操作即可比手动操作节省约30分钟。

按照2013年试验工作开展情况进行统计调查：2013年共进行变压器试验工作102台，其中约40%的现场由于各种原因无法进行电动操作。应用本成果后，仅有载开关操作即可节省约75%的时间，大大降低了劳动强度。

3.4主变试验与继电保护工作同时进行，不必相互等待

该直阻儀同有载开关机构箱之间通过机械传动装置连接，不对电气回路进行改造，因此不影响保护校验及二次回路上的工作。将原先同保护专业的串行作业模式改为并行，避免了相互间等时窝工的现象。

3.5减少了现场工作人员数量

应用本成果，工作人员可直接通过该直阻仪实现对有载开关的远程操控、相别转换。不再需要其他工作人员配合进行有载开关操作及试验接线倒相等工作，进行直阻测量所需工作人员由原先的最少2人1小时降低至最少1人0.5小时，而其他特性试验项目如变比、短路阻抗等整体节约时间达到1.5小时，效率得到了提升。

3.6减轻了班组工作量

应用本成果后，不仅直阻测量工作量大幅减少，效率大幅提高。变压器的变比、短路阻抗、有载开关切换波形等涉及有载开关的特性试验也可使用有载开关操控装置进行有载开关操作以提高工作效率。

以有载开关检修一项工作为例，按照国家电网公司《十八项电网重大反事故措施》条文9.4.1之规定：“有载开关检修后，应测量全程的直流电阻和变比，合格后方可投运”。 据我班组管辖的有载开关设备总量测算，平均每年需进行60台有载开关的检修工作，应用该直阻仪后，仅此一项工作每年平均每人减少工作量240小时，减少用工40人。初步缓解了班组人员不足同现场工作量激增的矛盾。

4、结束语

该直阻仪的应用，减少了试验现场工作人员、提高了工作效率，同时避免了现场机构箱无法电动操作、同保护专业交叉作业等问题，取得了良好的应用效果。

该项成果为国内首创的集设备操控、相别切换、直阻测量等功能于一体的新型测试仪器。同时，变比、短路阻抗、有载开关切换波形等试验项目的仪器也可采用其远程操控装置进行集成，实现对有载开关的远程监视控制，使其试验更加简便快捷。该成果具有良好的安全及经济效益，应用前景广阔，极具推广价值。endprint