國網(wǎng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院有限公司對國家電網(wǎng)有限公司所屬十余家省級電力公司開展調(diào)研，梳理配電變壓器階梯式輪換的場景，結(jié)合地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、自然環(huán)境差異及配電變壓器輪換業(yè)務(wù)量等因素提出分析觀點及應(yīng)用建議。
基于在各省份的調(diào)研情況，國網(wǎng)經(jīng)研院將配電變壓器階梯式輪換場景分為季節(jié)性輪換、趨勢性輪換、應(yīng)急性輪換等三類。季節(jié)性輪換是針對上一年度冬、度夏用電負(fù)荷時段分析，結(jié)合用戶負(fù)荷特性以及利舊變壓器的庫存容量、運行年限、運輸條件等各項要素，在年初進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，根據(jù)規(guī)程規(guī)范，制訂配電變壓器增容（減容）方案，解決配電變壓器重過（輕）載運行及線損率偏高問題。趨勢性輪換是因農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展變化快，地區(qū)產(chǎn)業(yè)規(guī)?？焖贁U(kuò)大或片區(qū)變遷等情況導(dǎo)致配電網(wǎng)規(guī)劃期變壓器容量預(yù)測出現(xiàn)偏差，需要結(jié)合地區(qū)發(fā)展，及時調(diào)整變壓器容量，優(yōu)化設(shè)備負(fù)載率和利用率。多數(shù)地區(qū)會將利舊配電變壓器暫時列入備品備件庫，當(dāng)在運變壓器發(fā)生故障或臨時需要擴(kuò)容時，投入利舊變壓器參與輪換，以提高設(shè)備、線路運行能力及供電可靠性。這種情況屬于應(yīng)急性輪換。
配電變壓器輪換一般以容量適用為目標(biāo)，采取“以大換中、以中換小、以節(jié)能型換耗能型、就近輪換"的原則，開展階梯式輪換。相關(guān)人員一般在年初統(tǒng)計分析1～2年內(nèi)設(shè)備平均負(fù)載率，基于輕載、重過載情況及備品備件庫存情況制訂本年度變壓器輪換計劃，根據(jù)國家政策、當(dāng)?shù)啬芎臉?biāo)準(zhǔn)和相關(guān)規(guī)程規(guī)范制訂具體輪換方案。對于不滿足能耗標(biāo)準(zhǔn)的變壓器，應(yīng)制訂設(shè)備更新計劃，逐步消除設(shè)備耗能高等問題。若根據(jù)變壓器輕載情況適當(dāng)降低容量，應(yīng)保證調(diào)整后的變壓器容量滿足最大負(fù)荷用電需求。
一、產(chǎn)品概述（SHHZYD耐壓試驗裝置量身打造，品種齊全）
YDQC系列輕型交直流高壓試驗變壓器是在同類產(chǎn)品YDJ（G）型高壓試驗變壓器的基礎(chǔ)上，按試驗變壓器國家標(biāo)準(zhǔn)ZBK41006—89要求，經(jīng)改進(jìn)后生產(chǎn)的一種新型產(chǎn)品，本系列產(chǎn)品具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、功能齊全、使用方便等特點。實用于電力、工礦、科研等部門，對各種高壓電氣設(shè)備、電氣元件、絕緣材料進(jìn)行工頻耐壓試驗和直流泄漏試驗，是高壓試驗中*的儀器。
二、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（SHHZYD耐壓試驗裝置量身打造，品種齊全）
YDQC系列輕型高壓試驗變壓器鐵芯為單框式。線圈采用同芯圓筒多層塔式結(jié)構(gòu)，初級低壓繞組繞在鐵芯上，次級高壓繞組繞在低壓繞組外側(cè)，這種同軸布置減少了繞組間的藕合損耗。高壓硅堆用特殊工藝封裝在套管內(nèi)，產(chǎn)品的外殼制成與器芯配合較佳的八角形結(jié)構(gòu)，整體外型美觀大方。其內(nèi)外部結(jié)構(gòu)見圖1。
產(chǎn)品型號含義
1-均壓球；2-硅堆短路桿；3-高壓套管；4-油閥；5-殼體；6、7-調(diào)整電壓輸入a、x端子；8、9-儀表測量E、F端子；10-高壓尾X端子；11-變壓器外殼接地端；12-高壓輸出A端子；13-高壓整流硅堆；14-內(nèi)部均壓環(huán)；15-變壓器鐵芯；16-初級低壓繞組；17-測量儀表繞組；18-二次級高壓繞組；19-變壓器油。
三、工作原理（SHHZYD耐壓試驗裝置量身打造，品種齊全）
YDQC系列輕型高壓試驗變壓器為單相變壓器，聯(lián)結(jié)組標(biāo)號II。單臺高壓試驗變壓器的工作過程，用交流220V（10KVA以上為380V）電壓接入電源控制箱（臺），經(jīng)電源控制箱（臺）內(nèi)自藕調(diào)壓器（50KVA以上調(diào)壓器外附）調(diào)節(jié)0~200V（10KVA以上0~400V）電壓至試驗變壓器的初級繞組，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在試驗變壓器高壓繞組可獲得試驗所需的高電壓。其工作原理圖見圖2所示。
1、單臺YDQC高壓試驗變壓器工作原理示意圖
在試驗變壓器中：a、x為低壓輸入端；A、X 為高壓輸出端；E、F為儀表測量端。
2、單臺交直流兩用型高壓試驗變壓器工作原理見圖3。圖中所示：高壓套管內(nèi)裝有高壓硅堆，串接在高壓回路中作高壓整流，以獲得直流高電壓。當(dāng)用一短路桿將高壓硅堆短接時，可獲得交流高電壓，其狀態(tài)為交流輸出；反之在抽出短路桿時，其狀態(tài)為直流輸出。
3、三臺高壓試驗變壓器串激獲得更高電壓原理見圖4，串激高壓試驗變壓器有很大的*性，因為整個試驗裝置由多個單臺串激式試驗變壓器組成，單臺試驗變壓器有著體積小、重量輕、便于運輸?shù)奶攸c，它既可以串接成高出幾倍的單臺試驗變壓器輸出電壓組合使用，又可以分開單獨使用。整套試驗裝置投資小、經(jīng)濟(jì)實惠。圖3所示：在三臺串激式試驗變壓器串激使用中，單臺試驗變壓器B1、B2、B3的輸出電壓都是U，一、二級的試驗變壓器內(nèi)部都有一個激磁繞組，分別為A1、C1 和A2、C2。當(dāng)控制電壓加在一級試驗變壓器B1的初級繞組a1、x1上，激磁繞組A1、C1給予試驗變壓器B2初級繞組供電，第二級試驗變壓器B2的激磁繞組A2、C2給試驗變壓器B3的初級繞組供電。由于一級試驗變壓器B1的高壓尾及殼體接地，第二、三級的試驗變壓器B2和B3對地有絕緣支架的隔離，這樣試驗變壓器B1、B2、B3對地輸出電壓分別為1U、2U、3U。
B1、B2、B3- 串激式高壓變壓器；1U、2U、3U-各級對地電壓；
PV- 高壓示值表（KV）； ZJ1、ZJ2-絕緣支架。
四、使用方法及注意事項（SHHZYD耐壓試驗裝置量身打造，品種齊全）
1、YDQC高壓試驗變壓器做工頻耐壓試驗使用接線方法見圖5。做工頻耐壓試驗前，先根據(jù)試驗變壓器的額定容量選擇好限流電阻，(水電阻)的阻值，再根據(jù)被試品需加的高壓電壓值調(diào)整好放電球隙的球間距，為了提高對被試品施加電壓的測量精度，應(yīng)在高壓側(cè)接入FRC阻容分壓器來測量電壓。
R1、R2- 限流電阻； Qx- 放電球隙； Zx- 被試品；
FRC- 阻容分壓器； V- 分壓器高壓表。
按照圖4、結(jié)合圖2所進(jìn)行的工頻耐壓試驗接好工作線路，試驗變壓器的高壓繞阻的X端（高壓尾）、儀表測量繞組的F端、試驗變壓器的外殼以及電源控制箱（臺）的外殼必須可靠接地。
用三臺試驗變壓器串激做工頻耐壓試驗時、第二、三級試驗變壓器的初級繞組X端，儀表測量繞組的F端，以及高壓繞組的X端（高壓尾）均接本級試驗變壓器的外殼，第二、三級試驗變壓器的主體必須放置在絕緣支架上。除一級以外、第二、三級試驗變壓器的主體不要接地線。其接線方式見圖3所示。
接電源前，電源控制箱（臺）的調(diào)壓器必須調(diào)到零位。接通電源后，綠色指示燈亮，按一下啟動按鈕，紅色指示燈亮，表示試驗變壓器已接通控制電源，開始升壓。
從零位開始按順時針方向勻速旋轉(zhuǎn)調(diào)壓器手輪升壓。（升壓方式有：快速升壓法，即20S逐級升壓法，慢速升壓法，即60S逐級升壓法，極慢速升壓法供選用）電壓從零開始按選定的升壓速度升到您所需額定試驗電壓的75%后，再以每秒2%額定試驗電壓的速度升到您所需試驗電壓，并密切注意測量儀表的指示以及被試品的情況，被試品施加電壓的時間到后。應(yīng)在數(shù)秒內(nèi)勻速將調(diào)壓器返回，高壓降至1/3試驗電壓以下，按一下停止按鈕，高壓、低壓輸出停止，然后切斷電源線，試驗完畢。
工頻耐壓試驗操作過程注意事項
1、試驗人員應(yīng)做好責(zé)任分工,設(shè)定好試驗現(xiàn)場的安全距離,仔細(xì)檢查好被試品及試驗變壓器的接地情況,并設(shè)有專人監(jiān)護(hù)安全及觀察被試品狀態(tài)工作。
2、被試品主要部位應(yīng)清理干凈，保持干燥，以免損壞被試品和帶來試驗數(shù)值的誤差。
3、對大型設(shè)備的試驗，一般都應(yīng)先進(jìn)行試驗變壓器的空升試驗，即不接試品時升壓至試驗電壓，以便校對好儀表的指示精度，調(diào)整好放電球隙的球間距。
4、做耐壓試驗時升壓速度不能過快，并防止突然加壓，例如調(diào)壓器不在零位的突然合閘，也不能突然斷電，一般應(yīng)在調(diào)壓器降至零位時分閘。
5、在升壓或耐壓試驗過程中，如發(fā)現(xiàn)下列不正常情況，1 電壓、電流表指針擺動很大，2 被試品發(fā)出不正常響聲，3 發(fā)現(xiàn)絕緣有燒焦或冒煙現(xiàn)象，應(yīng)立即降壓，切斷電源，停止試驗并查明原因。
6、使用本產(chǎn)品做高壓試驗時，除熟悉本說明書外，還必須嚴(yán)格執(zhí)行國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)程。
2、YDQ交直流兩用高壓試驗變壓器做直流耐壓和泄漏試驗使用接線方法見圖5。由于是交直流兩用高壓試驗變壓器，應(yīng)把高壓硅堆短路桿從套管中抽出，使試驗變壓器為直流輸出狀態(tài)。做直流泄漏試驗前，先根據(jù)泄漏試驗中輸出端斷路電流不超過高壓硅堆的大整流為宜，選擇好限流電阻（水電阻）的阻值，再根據(jù)被試品對直流高壓波形的要求選擇好高壓濾波電容的電容值。為了提高對被試品施加電壓的測量精度，應(yīng)在高壓側(cè)接入FRC阻容分壓器來測量電壓。
R- 限流電阻； C- 高壓濾波電容； Zx- 被試品； G- 硅堆短路桿；
FRC- 阻容分壓器；V- 分壓器高壓表；uA- 微安表；D- 高壓整流硅堆。
按照圖5、結(jié)合圖3所進(jìn)行的直流泄漏試驗接好工作線路。試驗變壓器的高壓繞組的X端（高壓尾）、儀表測量繞組的F 端、試驗變壓器的外殼以及電源控制箱（臺）的外殼必須可靠接地。
YDQC試驗變做交流試驗接線原理圖
YDQC試驗變做交流泄漏試驗接線原理圖
接電源前、電源控制箱（臺）的調(diào)壓器必須調(diào)到零位。接通電源后，綠色指示燈亮，按一下啟動按鈕，紅色指示燈亮，表示試驗變壓器已接通控制電源，開始升壓。
從零位開始按順時針方向勻速旋轉(zhuǎn)調(diào)壓器手輪升壓。（升壓方式有：快速升壓法即20S逐級升壓法；慢速升壓法，即60S逐級升壓法；級慢速升壓法供選用）電壓從零開始按選定的升壓速度升到您所需額定試驗電壓或額定直流電流下的參考電壓。試驗中應(yīng)嚴(yán)密注意直流高壓表、泄漏電流表指示以及被試品的情況。試驗完畢后，應(yīng)訊速均勻?qū)⒏邏航抵亮阄?，按一下停止按鈕，高壓、低壓輸出停止，然后切斷電源。此時應(yīng)用直流高壓放電棒給被試品及試驗裝置本身充分放電。
在經(jīng)濟(jì)性分析方面，國網(wǎng)經(jīng)研院以配電改造工程實際造價為基礎(chǔ)，采用電網(wǎng)技術(shù)改造工程計價體系相應(yīng)的取費標(biāo)準(zhǔn)等，綜合考量配電變壓器設(shè)備費、運輸費、利舊設(shè)備庫房管理費、利舊設(shè)備試驗費等，對變壓器梯級輪換項目綜合分析測算得知：在縣級以下區(qū)域內(nèi)，若變壓器梯級輪換運輸距離在100千米以內(nèi)，使用利舊變壓器的總費用約為新購變壓器費用的31%～40%，對于預(yù)算有限地區(qū)，就近實施變壓器輪換作為短期應(yīng)急性、臨時性方案，有較強(qiáng)經(jīng)濟(jì)性；在全壽命周期下，若利舊變壓器的能耗較新變壓器高出約20%，且利舊變壓器處于實時備用狀態(tài)，需額外投入管理成本、檢修運維成本等，服役到期后仍需新購變壓器，實施變壓器輪換經(jīng)濟(jì)性不強(qiáng)。
國網(wǎng)經(jīng)研院結(jié)合以上研究和分析，給出關(guān)于配電變壓器輪換的應(yīng)用建議：在預(yù)算受限地區(qū)，設(shè)備換代較慢，考慮現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)，在縣級區(qū)域內(nèi)制訂變壓器輪換方案，可實現(xiàn)地區(qū)容量配置優(yōu)化、配備資源效益極大化；在預(yù)算相對充足地區(qū)，更多關(guān)注降低設(shè)備能耗，優(yōu)先選擇購置符合新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的變壓器進(jìn)行擴(kuò)容；應(yīng)遵循“因地制宜、就近輪換、能耗與容量配置并重"的原則，統(tǒng)籌考慮梯級輪換規(guī)劃，減少不必要的輪換操作，原則上只更換一次；如配電變壓器重過載時長較短（全年累計小于10個小時，單次小于3小時），建議不急于調(diào)整，繼續(xù)監(jiān)測負(fù)荷變化情況，基于重過載情況的發(fā)展制訂下一步計劃。
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