變壓器套管CT安裝后極性測(cè)試方法的研究

廖志鵬++梁如平

摘 要：變壓器套管CT的極性正確與否直接關(guān)系到保護(hù)的可靠性，也將直接影響著變壓器投運(yùn)后的安全穩(wěn)定運(yùn)行。文章針對(duì)變壓器套管CT安裝后傳統(tǒng)試驗(yàn)方法難以準(zhǔn)確、靈敏測(cè)試極性的弊端展開研究，自主研發(fā)了四通道極性測(cè)試儀，并應(yīng)用于套管CT安裝后的極性測(cè)試，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用操作方便、結(jié)果準(zhǔn)確、效率高。

關(guān)鍵詞：變壓器套管CT極性；極性自保持裝置；多繞組極性測(cè)試

在變壓器安裝完畢后，變壓器的一次阻抗很大。目前廣泛采用的試驗(yàn)方法是針對(duì)套管CT安裝前置于地面上完成變比及極性試驗(yàn)，而在安裝后參照套管CT安裝前的試驗(yàn)報(bào)告及套管的朝向?qū)O性進(jìn)行判斷，二次回路則通過二次升流或核對(duì)線芯的方法檢驗(yàn)。該試驗(yàn)方法由于安裝過程可能將套管CT裝反或在拆接線時(shí)接錯(cuò)二次回路，容易造成極性錯(cuò)誤。

因此，在套管CT安裝后，如何正確判斷套管CT的極性的正確性是一項(xiàng)十分重要的工作。

1 安裝后傳統(tǒng)極性試驗(yàn)方法分析

1.1 電磁感應(yīng)法

由于變壓器的各側(cè)電磁感應(yīng)及各側(cè)電流互感器變比不一致，二次繞組感應(yīng)電流較小且不統(tǒng)一，串接電流表難以選擇，采用靈敏性低的指針表偏轉(zhuǎn)不明顯，而采用靈敏性高的指針表則可能因某側(cè)二次繞組感應(yīng)電流較大超出指針表的量程甚至燒毀電流表。此外，該試驗(yàn)方法在回路接通瞬間產(chǎn)生很大的沖擊電流，而在斷開回路瞬間因電感電流不能突變引起斷開處產(chǎn)生拉弧，危及調(diào)試人員的人身安全。

1.2 一次加壓升流法

直接在變壓器某側(cè)三相加入380V電壓，將其他側(cè)短接，形成短路電流，通過對(duì)二次繞組帶負(fù)荷測(cè)試六角圖校驗(yàn)其極性。隨著我國建設(shè)的高速發(fā)展，系統(tǒng)的負(fù)荷及短路電流不斷增大，變壓器的容量及變比亦隨之增大，該試驗(yàn)方法在二次繞組感應(yīng)電流越來越小，已經(jīng)無法滿足普通伏安特性表的精度要求。而一次加壓危險(xiǎn)性高、接線難度大、試驗(yàn)效率低，所以該試驗(yàn)方法難以推廣。

2 新極性試驗(yàn)方法技術(shù)原理

2.1 研究思路

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)與不足，設(shè)計(jì)一種極性測(cè)試準(zhǔn)確度高、測(cè)試效率高、便于攜帶和使用方便快捷的CT極性測(cè)試儀；該測(cè)試儀能同時(shí)進(jìn)行多個(gè)繞組的極性測(cè)試，與傳統(tǒng)的測(cè)試儀相比，提高準(zhǔn)確率，縮短極性測(cè)試的時(shí)間，從而提高工作測(cè)試效率。

為達(dá)到上述目的，研究通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

⑴用于提供電源的電源電路；

⑵多組與電流互感器一次線圈電連接的一次回路；

⑶多組與電流互感器二次線圈電連接的二次回路；

⑷用于采集和處理信息、顯示測(cè)試結(jié)果的CPU電路；

其中電源電路分別與每組一次回路、每組二次回路和CPU電路電連接；每組二次回路分別與CPU電路信號(hào)連接；一次回路和二次回路的數(shù)量相同。

2.2 研究成果

在上述方案的基礎(chǔ)上，通過一年多的不斷測(cè)試、總結(jié)及改進(jìn)，自主研發(fā)了四通道極性測(cè)試儀。該測(cè)試儀在每組一次回路通入高壓直流脈沖電流，將對(duì)應(yīng)每組二次回路感應(yīng)出的電流經(jīng)過波形變換后的信號(hào)傳送至CPU電路，CPU電路根據(jù)采集到的信號(hào)進(jìn)行處理，并顯示相應(yīng)的極性測(cè)試結(jié)果，從而解決傳統(tǒng)極性測(cè)試方法中容量不足、偏轉(zhuǎn)不明顯、接線復(fù)雜、效率低等問題，進(jìn)而提高該測(cè)試儀的準(zhǔn)確度和測(cè)試效率。測(cè)試儀的一次回路和二次回路的數(shù)量相同，在測(cè)試儀工作中，每個(gè)電流互感器對(duì)應(yīng)一組與其一次線圈電連接的一次回路和一組與其二次線圈電連接的二次回路。測(cè)試儀通過上述連接可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)多組變壓器套管CT的極性進(jìn)行測(cè)試，極大縮短了極性測(cè)試的時(shí)間，從而提高了工作的效率。

四通道極性測(cè)試儀如圖1所示。

2.3 儀器工作原理

2.3.1 電源電路

機(jī)內(nèi)鋰離子電池12V電源經(jīng)電源開關(guān)S0控制，送至四組通道一次回路，供電容器充電；經(jīng)DC/DC隔離，變換成±12V電源，用于給四組二次回路的放大電路和波形變換電路供電，同時(shí)還給繼電器供電。+12V經(jīng)U5降至+3.3V，用于給CPU供電；電池電壓經(jīng)電壓監(jiān)測(cè)電路監(jiān)測(cè)，當(dāng)電壓低于10.8V時(shí)，監(jiān)測(cè)電路輸出信號(hào)，經(jīng)光耦隔離，送至CPU。

2.3.2 一次回路

電池經(jīng)電阻R1給電容C充電，R1規(guī)格為5W51Ω，電容C的容量為10000μF，充電時(shí)間常數(shù)為0.51s，所以需約3s左右時(shí)間電容器可基本充電完成，最大充電電流I充=12V/51Ω=0.24A。采用電容器的好處之一可以減小電池的放電電流。當(dāng)按下試驗(yàn)按鈕，繼電器K1動(dòng)作（持續(xù)1s后返回），電容器C經(jīng)電阻R2與被測(cè)CT一次回路放電，R2規(guī)格為10W2Ω，所以CT一次側(cè)最大瞬間電流為I2=12V/2Ω=6A，由于輸出導(dǎo)線有電阻，在加上CT一次回路的電阻，一般CT一次側(cè)最大瞬間電流小于6A。采用電容器的好處之二可以縮短一次電流持續(xù)的時(shí)間，減小電池的放電量，同時(shí)繼電器返回時(shí)電容器電荷量早已放完，減小了繼電器返回時(shí)的觸動(dòng)的斷開電流（繼電器返回時(shí)的最大電流I返=12V/（51+2） Ω=0.23A）。二極管D1與CT一次線圈反向并聯(lián)，CT充電時(shí)截止，當(dāng)K1返回時(shí)，由于CT有電感，D2用于給CT續(xù)流，避免產(chǎn)生高壓反電勢(shì)。繼電器返回時(shí)，CT一次端均接地，釋放殘留在一次線圈的電量。

2.3.3 二次回路

當(dāng)電容器經(jīng)CT一次線圈放電瞬間，一次線圈中產(chǎn)生了瞬間脈沖電流，此電流會(huì)在CT二次線圈中感應(yīng)出電流。如果CT連接按減極性連接，二次電流由1S1流向1S2，電流表右偏，表示為減極性；反之電流表左偏，表示為加極性。

電流表通過開關(guān)S1切換，形成三量程電流表：當(dāng)S1至中間位置時(shí)，R3、R4均斷開，量程為50μA，當(dāng)S1與上端接通時(shí)，R3與電流表并聯(lián)，量程為100μA，當(dāng)S1與下端接通時(shí)，R4與電流表并聯(lián)，量程為500μA，以適應(yīng)不同變比的CT測(cè)試。

D2、D3與二次回路并聯(lián)，如果二次回路輸入過大，二極管導(dǎo)通，二次側(cè)輸入最高電壓限制在0.7V以內(nèi)，用于保護(hù)電流表不被燒毀。

同時(shí)，電流表兩端的電壓信號(hào)經(jīng)信號(hào)放大電路放大后，送至波形變換電路，波形變換電路有二個(gè)，一個(gè)用于變換正信號(hào)（減極性）、一個(gè)用于變換負(fù)信號(hào)（加極性），變換后變成脈沖數(shù)字信號(hào)送至CPU。

2.3.4 CPU電路

當(dāng)試驗(yàn)按鈕按下放手彈起后，相應(yīng)的繼電器動(dòng)作，一次回路電容器放電，在一次側(cè)通入脈沖電流，在二次回路中感應(yīng)出電流，經(jīng)波形變換后送至CPU。當(dāng)接線為減極性時(shí)，減極性波形變換電路輸出信號(hào)值CPU，CPU輸出信號(hào)減極性燈亮，并保持；當(dāng)接線為加極性時(shí)，加極性波形變換電路輸出信號(hào)值CPU，CPU輸出信號(hào)加極性燈亮，并保持。

按復(fù)位按鈕后，可重新測(cè)試。

當(dāng)電池電壓高于10.8V時(shí)，電壓監(jiān)測(cè)電路輸出高電平，經(jīng)光耦后至CPU，電源指示燈亮，當(dāng)電池電壓低于10.8V時(shí)，電壓監(jiān)測(cè)電路輸出低電平，經(jīng)光耦后至CPU，此時(shí)電源指示燈閃爍，提醒給電池充電。

四通道極性測(cè)試儀原理如圖2所示。

2.4 試驗(yàn)接線及工作原理

⑴單相繞組測(cè)試原理接線及工作原理，如圖3所示。

變壓器一次側(cè)A相接四通道極性測(cè)試儀（簡稱儀器）的1P1，一次側(cè)N相接儀器的1P2，二次繞組1S1接儀器的1S1，二次繞組1S2接儀器的1S2。按下試驗(yàn)按鈕，一次回路接通，產(chǎn)生電流，經(jīng)過感應(yīng)后產(chǎn)生二次電流，送回儀器的微安表及發(fā)光二極管，對(duì)結(jié)果進(jìn)行判斷及指示。若CT繞組為“減極性”時(shí)，微安表指針右偏，同時(shí)“減極性”綠燈點(diǎn)亮且自保持；若CT繞組為“加極性”時(shí)，微安表指針左偏，同時(shí)“加極性”紅燈點(diǎn)亮且自保持。

⑵四相繞組同時(shí)測(cè)試原理接線，如圖4所示。

⑶單相四個(gè)繞組同時(shí)測(cè)試原理接線，如圖5所示。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例

在多個(gè)基建工程中使用自主研制的四通道CT極性測(cè)試儀及試驗(yàn)方法，對(duì)工程項(xiàng)目的變壓器套管CT、普通CT進(jìn)行極性測(cè)試驗(yàn)證，效果良好，正確率達(dá)到百分之百。以上工程均已順利投入運(yùn)行，所有CT帶負(fù)荷測(cè)試六角圖結(jié)果正確，得到業(yè)主的高度評(píng)價(jià)。

4 結(jié)語

新的極性試驗(yàn)方法利用大容量電容作為直流輸出電源、指針電流表與自保持發(fā)光二極管，更直觀、準(zhǔn)確地顯示結(jié)果，確保設(shè)備的可靠穩(wěn)定運(yùn)行。適用于所有500kV及以下電壓等級(jí)變電站工程的套管CT的極性測(cè)試，解決變壓器套管CT安裝后極性測(cè)試試驗(yàn)中的相關(guān)技術(shù)難題，有效確保套管CT極性的正確性，準(zhǔn)確率達(dá)到百分之百，達(dá)到降低工程成本、優(yōu)化技術(shù)工作、提高工程安全和質(zhì)量保證的目的。經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，本成果不僅適用于變壓器套管CT，還可以廣泛應(yīng)用于高抗CT及普通CT的極性測(cè)試。

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