11月上旬，西电西变“220kV集成式智能变压器研究”项目通过了集团验收。这项成果满足了国网公司“系统集成、装备先进、节能环保、调控一体”的要求，达到了预期目标。

智能变电站是智能电网的重要组成部分,而变压器是变电站中非常重要的一次设备，因此智能变压器的研制成功是智能变电站的关键，智能变压器的关键技术是变压器智能组件的研制。同时，变压器小型化、快捷化安装也是智能化变压器的重要组成部分。这个课题的研究内容就是研制智能组件及智能组件与变压器设备的有机结合，以及变压器小型化、快捷化安装，完成智能变压器的研制，满足“智能电网”的建设需求。 

一、概述（YDQ交流耐压机设计精巧，结构简单）

YDQ系列高压试验变压器是根据《试验变压器》标准，在油浸式试验变压器的基础上而设计生产的。SF6气体具有良好的电气绝缘性能及优异的灭弧性能，其耐压强度为同一压力下氮气的2.5倍，击穿电压的空气的2.5倍。在0.25MPa下与油的击穿电压相等，在0.45MPa压力下是油的击穿电压的2倍，是一种优于油的新一代超高压绝缘介质材料。该产品技术要求完全符合《ZBK-41006-89》标准，它是油浸式轻型试验变压器的换代产品。该产品具有体积小、重量轻、不受气候变化影响、电晕小、现场搬运无需静止可使用，使用寿命长、免维修等特点。适用于电力系统、工矿企业、科研部门等对各种高压电气设备、电气元件、绝缘材料进行工频或直流高压下的绝缘强度试验。

二、产品结构（YDQ交流耐压机设计精巧，结构简单）

YDQ系列高压试验变压器采用单框芯式铁芯结构，初级绕组绕在铁芯上，高压绕组在外，这种同轴布置减少了漏磁通，因而增大了绕组间的耦合。产品的外壳为圆柱灌式容器结构，能耐受0.8MPa以上压力。其结构见图1：

三、工作原理（YDQ交流耐压机设计精巧，结构简单）

YDQ系列高压试验变压器为单相变压器，联结组标号Ⅰ.Ⅰ. 用工频220V(10kVA以上为380V)电源接入 (为本公司生产的试验变压器配套专用设备，详细资料请见其具体使用说明书)系列操作箱(台)，经操作箱内自偶调压器(50kVA以上调压器外附)调节至0～200V(或0～400V)电压输出至YDQ试验变压器的初级绕组，根据电磁感应原理，在试验变压器高压绕组可获得试验所需的高电压。

单台YDQ系列高压试验变压器的工作原理图见图2。

单台YDQ系列交直流高压试验变压器的工作原理图见图3，图中高压套管中装有高压硅堆，串接在高压回路中作半波整流，以获得直流高电压。当用一短路杆将高压硅堆短接时，可获得工频高电压，作为交流输出状态；取消短路杆时，作为直流输出状态。

试验变压器高压套管中的高压硅堆未画出，其原理与上图相同。

三台试验变压器串级获得更高电压的接线原理见图4。串级高压试验变压器有很大的优越性，因为整个试验装置由几台单台试验变压器组成，单台试验变压器容量小、电压低、重量轻，便于运输和安装。它既然可串接成高出几倍的单台试验变压器输出电压组合使用，又可分开成几套单台试验变压器单独使用。整套装置投资小，经济实惠。图5中，在第1级和第2级的每个单元试验变压器中都有一个励磁绕组A1、C1和A2、C2。在三台串级试验变压器基本原理中，低压电源加在试验变压器Ⅰ的初级绕组a1x1上，单台试验变压器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的输出电压都是V。励磁绕组A1、C1给第2级试验变压器Ⅱ的初级绕组供电；第2级试验变压器Ⅱ的励磁绕组A2、C2给第3级试验变压器Ⅲ的初级绕组供电。第2级试验变压器Ⅱ和第3级试验变压器Ⅲ的箱体分别处在对地为1V和2V的高电位上，所以箱体对地是绝缘的，试验变压器Ⅰ的箱体是接地的。这样第1级、第2级、第3级试验变压器对地的额定输出电压分别为1V、2V、3V；其额定容量分别为3P、2P、1P。

YDQ系列高压试验变压器做被试品的工频耐压试验使用接线原理图见图5。

图中：R1—限流电阻       FRC—阻容分压器     RF—球间隙保护电阻     G—球间隙          CX—被试品

注：高压尾必须可靠接地

工频耐压试验中限流电阻R1应根据试验变压器的额定容量来选择。如高压侧额定输出电流在100～300mA时，可取0.5～1Ω/V(试验电压)；高压侧额定输出电流为1A以上时，可取1Ω/V(试验电压)。常用水电阻作为限流电阻，管子长度可按150kV/m考虑，管子粗细应具有足够的热容量(水阻液配制方法：用蒸馏水加入适量硫酸铜配制成各种不同的阻值)。

球间隙及?；さ缱瑁旱钡缪钩蚣湎墩ㄖ凳?/span>(一般取试验电压的110%~120%)，球间隙放电，对被试品起到?；ぷ饔谩Ｇ蚣湎侗；さ缱杩砂?/span>1Ω/V(试验电压)选取。

在工频耐压试验中，低电压侧测量电压(仪表电压)不是非常准确的，其原因是由于试验变压器存在着漏抗，在这个漏抗上必然存在着压降或容升，使试品上的电压低于或高于低压侧测量电压表上反映出来的电压。工频耐压试验时，被试品上的电压高于试验变压器的输出电压，也就是所谓容升现象。感应耐压试验时，试验变压器的漏抗必然存在着压降。为了准确测量被试品上所施加的电压，因此常在高压侧接入FRC阻容分压器来测量电压(见图5)。

工频耐压试验操作注意事项

1）试验人员应做好分工，明确相互间联系方法。并有专门人监护现场保障及观察试品状态。

2）被试品应先清扫干净，并优良干燥，以免损坏被试品和试验带来的误差。

3）对于大型试验，一般都应先进行空升试验。即不接试品时升压至试验电压，校对各种表计，调整球间隙。

4）升压速度不能太快，并必须防止突然加压。例如调压器不在零位时突然合闸。也不能突然切断电源，一般应在调压器降至零位时拉闸。

5）当电压升至试验电压时，开始计时，到1min后，迅速降压到1/3试验电压以下时，才能拉开电源。

6）在升压或耐压试验过程中，如发现下列不正常情况时，应立即降压，切断电源。停止试验并查明原因：①电压表指针摆动很大；②发现绝缘烧焦或冒烟；③被试品内有不正常的声音。

7）耐压试验前后应测量绝缘电阻，检查绝缘情况。

试验变压器在做被试品的直流耐压或泄露试验时接线原理图如图6。

注：此试验应先抽出短路杆“D”，图6中所示。

图中：VD—高压硅堆     R1—限流电阻      C1—高压滤波电容    FRC—阻容分压器     CX—被试品    μA—带?；の脖?/span>

泄露试验中限流电阻R1选择在额定输出电压时，输出端短路电流不超过高压硅堆的*大整流。如电压硅堆的*大整流电流为100mA时用于60kV的试验装置中，限流电阻按R1=60/0.1=600kΩ选择。限流电阻还应具有足够的容量和沿面放电距离。

高压滤波电容C1一般选择在0.01~0.1μF，当被试品的电容量很大时，C1可省略不用。

泄露试验的操作及注意事项

1）试验前应先检查被试品是否停电，接地放电，一切对外连线是否擦干净。要严防将试验电压加到有人工作的部位上去。

2）接好试验装置的接线后，应复查无误后才可加压。应特别注意检查高压设备及引线与地、与操作人员的可靠距离，被试品的外壳是否可靠接地，要按保障规程中所规定的内容进行试验。

3）对于大电容量设备应缓慢升压，防止被试品的充电电流烧坏微安表。必要时应分级加压，分别读取各级电压下微安表的稳定读数。

4）试验过程中，应密切监视被试品、试验装置、微安表，一旦发生击穿、闪烁等异常现象应立即降压，切断电源，并查明原因，详细记录。

5）试验完毕，降压，切断电源后应将被试品及试验装置本身充分放电。

四、注意事项（YDQ交流耐压机设计精巧，结构简单）

1、按照您所进行的试验接好工作线路。试验变压器的外壳以及操作系统的外壳必须可靠接地。试验变压器高压绕组的X端(高压尾)以及测量绕组的F端必须可靠接地。

2、做串级试验时，第2级、第3级试验变压器的低压绕组的X端，测量绕组的F端以及高压绕组的X端(高压尾)均接本级试验变压器的外壳。第2级、第3级试验变压器的外壳必须通过绝缘支架接地。

3、接通电源前，操作系统的调压器必须调到零位后方可接通电源，合闸，开始升压。

4、从零开始均匀旋转调压器手轮升压。升压方法有：快速升压法，即20s逐级升压法；慢速升压法，即60s逐级升压法；极慢速升压法供选用。电压从零开始按一定的升压方式和速度上升到您所需的额定试验电压的75%后，在以每秒2%额定试验电压的速度升到您所需的额定电压，并密切注意测量仪表的指示以及被试品的情况。升压过程中或试验过程中如发现测量仪表的指示及被试品情况异常，应立即降压，切断电源，查明情况。

5、试验完毕后，应在数秒内匀速的将调压器返回至零位，然后切断电源。

6、本产品不得超过额定参数使用。除试验必须外，决不允许全电压通电或断电。

7、 再升压或耐压试验过程中，如发现以下不正常情况时，应立即降压，切断电源，停止试验并查明原因。

⑴电压表指针摆动(或数字跳动)很大

⑵电流表直线上升

被试品内有不正常的声音

8、图1中第9项系压力阀及压力表，为长期关闭状态。每6个月开阀一次，以检查SF6压力，应不小于0.2MPa(检查压力后立即关闭阀门)，低于0.2MPa时应加SF6气体，以增加气绝缘。

9、耐压实验前后应测量被试设备的绝缘电阻，检查绝缘情况。

10、 当试验变压器长期不使用时，应放置于通风、干燥、无阳光直射的地方。

11、 该产品不允许在高于45℃的温度下长期存放、使用、放气。

12、 运输搬运途中不得重力冲击。

13、 产品紧固件及压力阀、压力表不得擅自松动。

14、使用本产品做高压试验时，出熟悉本说明书外，还必须严格执行国家有关标准和操作规程?？刹握?/span>GB311-83《高压输变设备的绝缘配合，高压试验技术》；《电气设备预防性试验规程》等。

五、试验变压器的容量选择（YDQ交流耐压机设计精巧，结构简单）

标称试验变压器容量Pn的确定公式：Pn=kVn 2ωCt×10-9

式中：

Pn——标称试验变压器容量(kVA)

Vn——试验变压器的额定输出高压的有效值(kV)

k ——保障系数。k≥1，标称电压Vn≥1MV时，k=2；标称电压较低时，k值可取高一些。

Ct——被试品的电容量(pF)

ω——角频率，ω=2πf， f——试验电源的频率

被试设备的电容量Ct可由交流电桥测出。Ct的变化很大，

可由设备的类型而定。

典型数据如下：

简单的棒式或悬式绝缘子             几十微法

简单的分级套管                     100～1000pF

电压互感器                         200 ～ 500pF

电力变压器       < 1000kVA         ～1000pF

                 > 1000kVA        1000～10000pF

高压电力电缆和油浸纸绝缘           250～300pF/m

气体绝缘                           ～60pF/m

封闭变电站，SF6气体绝缘            100～10000Pf;

对于不同的试验电压Vn，选择不同的(适当的)可靠系数k。

以下列出不同的Vn所选用的k值供参考。

Vn =50~100kV        k = 4

Vn =150~300kV       k = 3

Vn > 300kV          k = 2

近年来，随着我国电力需求的加大，电力设备用户对变电站设备的要求，从单一的设备需求开始向标准化、?？榛璞感枨蠓⒄?。同时，要求厂家提供快捷安装、快速互换，设备状态实时监测，保证电网可靠运行。目前，国内外集成式变电站设备主要集中在箱式变电站的研究上，电压等级主要在66kV级以下，110kV级电压以上没有研究，220kV集成式电站用智能变压器的研究还未开展。

为了满足电力事业发展的需要，西电西变220kV集成式智能变压器研究项目组在已有变压器设计制造成功经验的基础上，对智能变压器进行现场安装的快捷化、变压器小型化、智能部分集成化、主变压器智能组件及其与变压器设备的有机结合方面进行研究，改进和完善设计手段、制造技术，依据工程运行工况条件，运输条件及使用条件，完成技术方案的研究，积累集成式智能变压器的设计、制造、试验、安装等方面的经验，并形成研究报告。依托山西临汾寺庄220kV电力变压器，开发出的智能组件配置合理、现场安装便捷、产品外形尺寸紧凑、综合分析系统选用合理的集成化智能变压器，并实现变压器运行状态的数字化、信息化监测、控制。

西电西变220kV集成式智能变压器的研发，是针对电力用户未来的发展需求提出的，代表着电力设备发展的趋势，市场前景非常广阔。它的研发成功，凸显出集团在整个电力装备制造业的整体技术优势，是集团成为世界1流的电力装备制造企业的有力技术支撑。

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