提高变压器变比测试工作效率与安全性的探讨
变压比测试试验是电力变压器交接试验中的一个必做项目，测量变比的目的是：1、检查变压比是否与铭牌相符，以保证达到要求的电压变换；2、检验电压分接开关的状况；3、检查变压器绕组匝数比的正确性；4、变压器发生故障后，常用测量变比来检查变压器是否存在匝间短路；5、提供变压比的准确程度，以判断变压器能否并列运行。国标GB1094－79规定：“电力变压器的变压比，除电压在35kV 以下且小于3的变压器允许偏差为±1%外，其它所有变压器(额定分接) 允许偏差为±0.5%。” 对变压器变比的测试，我所在班组一般采用单相双电压表法。变压器变压比测试的单相法，是根据三相变压器的不同连接组别，将200V 单相电压依次施加在高压侧的两个端子上，同时测量低压侧对应端子上的电压，然后计算出变压比。使用单
相法试验的接线和计算方法如表1：
由于日常工作中较多接触到的是10kV 中小型配电变压器，而且变压器的类型不多，同时变压器变压比的变化也有限，所以，在实际工作中，本人根据这些数据制作了一份表格，见表2及表3。以下两个表格是工作现场使用的简化版，在拟制变压器整体试验报告时，所使用的参数是已进一步细分了的表格。表2：Y.yn0变压器变比测试数据对照表
表3：D.yn11变压器变比测试数据对照表
把不同组别的变压器及其相应各个变压比试验数据归纳在一起，用测试数据与该表对比一下，只要低压侧测试电压与相应的标准电压相差不超过±0.03V，就可以知道测试结果是否正确。在变比测试工作中，我发现使用这种方法不但试验接线较麻烦、操作程序繁琐，工作效率低(工作速度慢、操作人员多) ，而且在对D.yn11型变压器进行测试时接线较容易出错和不安全。这是因为在对变压器两相施加试验电压时，需要对相应的端子进行短接，如果不小心接错了线，就很容易造成短路，损坏设备，所以有必要对这种测试方法进行改进。经过分析，
如果不考虑试验数据的分析处理和打印功能的话，利用现成的设备和技术，使用较少的资金对现有的设备进行实用性改造，完全可以使测试工作的效率和安全性达到使用专用仪器的水平。因此，我以此为课题：探索如何充分利用现有的试验设备和用较少的资金，来提高变压器变压比测试工作的效率与安全性。
在日常工作中，进行这项工作需要3个试验员，具体的任务分配是：1个人负责加试验电压及记录试验数据，2个人分别站在被试变压器的高、低压侧更换试验接线(换相和更换分接开关) 以及在施加电压时作监护人。
我把变压器变比试验工作的操作程序进行了分解(其中的步骤1称为变压器极性测试) ，对每一项步骤进行详细地分析，具体试验工作的流程如下步骤1：确定被试变压器的接线组别；步骤2：根据变压器的接线组别连接试验设备；步骤3.1：检查试验接线，确认正确无误后，把电压调升至要求值，记录试验数据；步骤3.2：数据符合到试验要求，进行换相、换档工作，直至所有相位、档位全部测试完毕；步骤4：解除试验接线，恢复变压器至使用状态，试验工作结束。经统计分析，2001年6—8月份，我班组一共对23台配电变压器进行了交接试验，其中有3档位的Y.yn0变压器5台，3档位的
D.yn11变压器10台。5档的D.yn11变压器8台。试验过程中，步骤3占了变压器变比试验的大部分时间，是造成变压比测试效率低的主要原因。针对这一问题，对此进行进一步的分析发现：尽管3种变压器的档数不同、试验接线也不尽相同，但步骤3每档换相的耗时是相
近的—约为39秒，而在对D.yn11变压器的试验接线中存在的短接线是导致工作不安全的因素。所以，要提高变压器变压比测试的工作效率与安全性，关键是要缩短换相时间和取消短接线，而采用三相变压比测试法就可以达到这个目的。根据三相变压比测试法的要求，对此我设计了三个方案：方案一、购置有关变压器变压比测试的专用设备以替代现有的试验设备；方案分析：现在的变压器变压比测试专用设备采用了单片机技术，操作简单，读数方便，功能强大，但其价格昂贵——金迪科仪公司的变压器变压比测试仪售价3万多元，而据有关使用该设备的班组反映，其实用效果并不理想；另一种测试设备——QJ35型变压比电桥，其价格亦不菲，而且这种设备测量倍率窄，操作繁琐。因此，这个方案不可取。方案二、以现有的三相调压器为核心制作三相法测试操作箱：方案分析：这种方案的试验接线如图1。采用这种方案试验时，对三相电源电压的平衡性和稳定性要求较高，但是一方面由于试验现场一般是没有三相电源的，要取得三相电源比较困难，即使能取到三相电源，但由于工地其他工作机械的影响使得电压难以平衡和稳定(我用作验证试验的三相电源是由本公司的三相发电机提供的，但不可能为了此项测试工作而成天把这台体大而笨重的发电机放在班组的工程车) ；另一方面，测试使用三相调压器的重量达到20多公斤，体积为600×250×250mm3(其重量和体积与一瓶充满了气的液化石油罐差不多) ，这对于我们每天都不断更换工作场所的班组来说，它的块头也略嫌大了点，使用起来不方便。基于以上两个原因，亦放弃了这个方案。
图1 双电压表法测量三相变压比试验接线图
U-交流380V 电源 T1-三相调压器 V1-高量程电压表 QK-三相刀闸开关 T-被试三相变压器 V2-低量程电压表方案三、应用现代电力电子技术，制作以单进三出(1AC－INPUT/3AC－OUTPUT) 的交—交变频电路为核心的三相法测试操作箱；方案分析：电力电子技术是一种电力变换技术，它使用功率半导体器件对电能进行控制和变换——包括电压、电流、频率和波形等方面的变换，而市面大量销售的变频器具备了单相交流电源输入、三相交流电源稳定平衡输出的能力，所以我设计了这个以单进三出变频器为核心的三相法测试操作箱。三相法测试操作箱的电气原理如图2：
图2 三相法变压比试验箱原理图
图中的单进三出变频器采用是的是三菱公司FR －S520S －0.75K －CH 型变频器。它具有过流、过压保护装置和软启动功能——开机后，按启动键，输出电压能在5秒内从0V/0HZ上升到200V/50HZ，按关机键，在电压可以5秒内从00V/50HZ下降到0V/0HZ。由于采用了两个多功能电压转换开关SA1和SA2，换相的工作可以在操作箱上带电进行，而不必断开电源和更改变压器上试验接线的步骤，
减少了重复的
工作，提高了工作效率；由于采用三相测试法，所以在对D.yn11型变压器测试时就不必使用接线，而且操作箱提供了完善的防止在工作中误触电的装置和信号，提高了换相和换档工作的安全性。根据在现场对800kVA 变压器变压比测试的数据，对变压器变高压施加200V 电压时，试验回路中的电流只有76mA ，设COS φ为1，则使用三相法所需要的功率为200×0.076×1.732×1=26.3W。消耗的功率之所以这么小，是因为这相当于用2%的额定电压对变压器做空载试验，这个电流是变压器的励磁电流。在工作中接触的配电变压器的容量一般不超过2500kVA ，而变压器的励磁电流的大小与变压器的容量并不是等倍数增长的。因为26.3×2500/800=82.2W，所以，估计用100W 功率的变频器已能基本满足进行三相测试工作的需要；考虑到变频器的容量应为负载的五倍时，输出的三相电压波形才会最接近正弦波，因此，把变频器的容量定为不小于500W 。制作这种操作箱是不存在什么技术困难的，所花费的人力和时间也不多。因此，我决定采用这个方案并顺利地制作出这个变压比测试箱。 2001年10月下旬开始，使用该变压比测试箱对16台配电变压器进行了变压比测试工作，测试数据统计如下：
由上表可以看出，使用测试变比箱后，试验人数由3人减少至2人，而换档工作所花费的时间由原来的平均39秒下降至现在的22秒，而且在操作上更方便、更安全可靠，完全达到了预期的设备技术改造的目标。