大型电力变压器损耗带电测试技术研究
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海南电网有限责任公司电力科学研究院、西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室的研究人员张荣伦、王帅、穆海宝、张冠军、黄松，在2019年第4期《电工技术学报》上撰文指出，电力变压器的损耗特性可以反映其运行状态，关系到电力系统的安全稳定。传统变压器损耗测试需进行离线试验，影响供电连续性且不能反映真实情况。
本文提出电网系统供电的变压器空载及负载损耗带电测试新方法，并采用加窗插值算法处理数据以减小频谱泄漏和栅栏效应的影响。基于测量方法，开发变压器损耗带电测试系统，包括空载损耗测量和负载损耗测量两部分，以解决空载电流测量精度、电压电流采集同步性及复杂现场的干扰等问题。对现场变压器损耗进行测试，取得了较好结果，验证了系统带电测试变压器损耗的可行性。
电力变压器作为电网核心设备之一，其运行可靠性直接关系到电力系统的安全稳定，对运行中的变压器的健康状况进行检测和评估，确保设备安全可靠运行是非常有意义的。空载和负载损耗是变压器的两个重要参数，既可以反映变压器在实际运行中的效率，在一定程度上又能反映其铁心和绕组的状态。
传统变压器离线损耗测试需要把变压器停运进行空载和短路试验，影响供电的连续性。离线试验时，变压器电压、电流和其内部磁路、温度和运行时不同，不能反映其运行的真实情况。且大型变压器损耗测试对试验电源容量要求高，现场试验有诸多困难。因此，开展变压器损耗的带电测试技术研究具有重要意义。
近年来，国内外学者也开展了在线测试电力变压器损耗的研究。重庆大学的何为等通过分析变压器的工作原理和等效电路模型，提出针对配电变压器损耗的在线检测方法，适用于损耗较大的配电变压器损耗测量。
陈民铀等建立配电变压器短路阻抗与其一次、二次电压、电流的关系，采用线性拟合方法，计算得到负载及空载损耗，若变压器负荷变化小，不能得到较好的结果。Fuchs等通过对单相变压器一次、二次电压、电流实时量的运算来实现对变压器损耗的测量。
对上述方法分析后发现，现在各种方法存在测量精度低及现场应用难度大等问题。
本文提出采用电网供电的变压器空载及负载损耗的带电测试方法。在处理数据时，采用加窗插值的改进谐波分析法，减小信号处理中频谱泄漏和栅栏效应的影响，提高了测量的准确度。在此基础上，设计并研制了变压器空载及负载损耗带电测量系统，利用所研制的系统对现场变压器进行空载及负载损耗带电测试，验证了其可行性。
图8 空载损耗测试接线图
图9 负载损耗测试接线图
1）针对电力变压器损耗传统离线测试带来的问题，本文提出了变压器空载及负载损耗带电测试新方法。采用电网系统对高压端供电，解决了现场变压器离线损耗测量方法对电源容量的要求；并采用基于加窗插值算法的改进谐波分析法进行数据处理，有效减少频谱泄漏和栅栏效应带来的误差。
2）开发了电力变压器损耗带电测试系统。空载损耗测量部分包括空载电流采集单元、GPS时间同步模块、无线传输模块等。所研制的高精度空载电流采集器安装在变压器高压侧出线处，能够承受变压器合闸浪涌冲击，通过GPS实现电压、电流的同步采集，并通过射频模块实现测量数据的无线传输，实现变压器的空载损耗测量。负载损耗测量部分可以在变压器运行时同步采集三绕组变压器高中低三侧的9路电压信号和9路电流信号，在不影响供电连续的情况下，实现变压器的负载损耗测量。
3）对所开发的变压器损耗带电测试系统进行了抗干扰测试和信号采集通道的准确度等级检定，满足损耗测量的要求。采用该系统对现场电力变压器进行了空载和负载损耗测试，测量结果表明本系统具备带电测试现场变压器损耗的能力。