浅谈油浸变压器温升实验及补偿电容器塔的设计

摘要：PLC又称可编程控制器，它主要是通过控制隔离开关来对电容器容量的参数以及电容器塔电压参数进行调整的，该控制器不仅接线灵活，小巧简洁，而且在刀闸的操作方面非常方便，安全智能，对于一些大型的变电压器厂所进行的各种变压器产品的温升试验，它都能够有效满足试验的要求。因此，本文针对这一控制器，在简要介绍变电压器的温升试验常用方法以及补偿方案的选择这一基础上，进一步分析采用了PLC的电容器补偿塔的结构以及工作原理。

关键词：油浸变压器；补偿；温升试验；电容器塔；设计

中图分类号：TM4 文献标识码：A 文章编号：

正常工作条件下，变压器在进行功率的传输过程中，本身也要消耗部分负载损耗以及空载损耗这两个方面的电能，而这部分电能在一定条件下会转化成热能，这就是变压器在工作情况下出现温度上升情况最主要的原因。针对这一问题，通常情况下，都是通过增加变压器结构的散热面来对变压器进行温升控制，从而使其能够保持在一定限度内。尤其是大型的变压器产品，通过相关的温升实验，不仅可以明确了解变压器的升温是否与其标准规定的限制相符，而且也有利于使升温实验以及验证方面的设计数据得到明确。大型变压器的温升实验不能直接通过电网进行电源的供应，因为该项试验具有很低的功率因素以及很大的容量要求，如果直接使用电网进行实验的电源供应，很容易就降低了电源的质量，所以，很多生产商在进行产品的温升试验过程中都是采用发电机组来提供电源的，但由于该机组的容量比较小，要使得机组能够满足实验的要求，必须要对机组的电容量进行扩大，这样一来就大大提高了运行投资的费用，造成了投资的困难。而此时，通过采用电容补偿的方式就能有效解决了这一问题，由于在升温实验过程中，输入到变压器的电流大部分都是感性无功电流，因此，电容补偿能使得电源输出容量降低，从而让变压器的电流符合了试验的要求。

1油浸变压器温升实验中的短路法

变压器的温升实验可以采用各种各样的方法。首先在负载方法上，可分为相互负载法以及直接负载法；其次在电流方面，又可以分为零序法和循环电流法，再者就是短路法等等。而对于油浸变压器的温升试验，通过分析长期以来的实验数据以及试验情况可得，该项试验比较适合采用短路法。所谓的短路法，即通过对变压器的一边进行供电操作，另一边进行短路操作，在实验的线路方面，它主要是借助了负载试验法的接线方式。而在整个温升实验过程中，变压器的铁心并不发热而只有绕组才会出现发热的现象，针对这种情况，要使得铁心不发热这一缺陷得到弥补，可以通过利用绕组所发出的的耗能来将油进行加热的方式完成。而油浸变压器的铁心升温以及结构件升温最终将在油的升温过程中得以表现出来。因此，当变压器没有出现局部过热的情况时，只需要考核绕组以及油的升温情况即可。总得来说，通过短路法能使实验获得有效的温升实验数据。

2补偿方案的选择

针对中间变压器，温升实验的补偿方案可分为两种，一种是对高压侧进行补偿；另一种就是对低压侧进行补偿。对于中间变压器容量来说，高压侧补偿的方案并不需要很大的容量，只要能和电源的容量保持一致便可；而低压侧的补偿方案，其变压器的容量必须要大于试品变压器在进行试验过程中所需要的容量。尤其是对于那些比较大型的变压器而言，其温升实验需要变压器具有很大的容量，而这样一来就需要投资大量的成本进行大容量试变压器的制作，不仅耗资大，而且使用起来也不方便。通过上述分析可得，采用高压侧的补偿方案为最优选择。

3电容器塔的结构设置

电容器塔的结构设计是一道复杂的工程。首先其结构是由多种型号的电容器组成的，每一相都可以划分为4个等级，并且每一级的额定电压为18千伏。而电容器塔主要是由三个塔架结构来构成的，每个塔架为一个相，并且其最底层的绝缘平台的电压大约为125千伏，而每一个相都是由4层结构组成的，每一层结构就是一个级别，层间所采用的绝缘平台的电压大概为400千伏。在电容器的连接方式上，主要是采用并联的方式，并把电容器分为若干个小组，通过24千伏的隔离开关来控制电容器的退出和投入。而电容器的总输出、级别之间的并联或串联、各组电容分合闸等方面的运行程序都是通过气动隔离开关来实现的。而每个隔离开关通过其两个合、开的状态机控阀来实现气动隔离开关相应的合、开执行状况的检测，从而使得开关操作机构所产生的绝缘问题得到有效的解决。而在隔离开关的组合方面，主要是采用了不同型号的分合闸，从而使得电容器能够实现三相的单星形、三角形三相以及单相等各种方式的连接。而这些连接方式都能让电容器装置实现了高达130千伏的电压等级，并且对于高压的变压器的温升实验，现行的装置电流也能使得试验的需求得到满足。

4检测系统和PLC控制器

4.1控制器及系统的组成部分

保护监控系统和气动控制的组成部分一共可以分为五个部分：一是视频监视部分；二是上位组态的计算机部分；三是可编程控制器的控制部分；四是气动位置的检测部分；五是气动电磁阀中的控制输出部分。而该系统还配备了相应的装置，主要有视频监控系统、进行远方控制的计算机、可编程控制系统的控制柜、气动检测柜以及气动控制柜等几个部分。

4.2检测系统及PLC的工作原理

无论是检测系统还是电容器塔的控制，主要都是为了使得并联电容器的感性以及励磁性质的实验和变压器温升实验的相关要求得到满足。在进行隔离开关的状态监控以及投切控制方面，主要是参照各个实验电容器中的频率、电压、容量和接线方式等各个方面的参数。关于电容器塔，主要是把PLC这一个可编程控制器作为主要的控制部分的，它不仅具有很强的抗干扰能力，而且编程方便、可靠性高以及使用简单等特点，而且在针对工业环境来说，即使环境比较恶劣，也不影响它的工作性能。而关于启动隔离开关的状态和分合控制主要是通过导气管这一介质把这两部分与检测、执行部分连接起来，从而使得整个控制系统的可靠性和安全性都得到了巨大的提升。总之，可编程控制器的整个操作界面都是很直观简洁的，使用起来也比较方便。而可编程控制器的工作原理如下图所示：

可编程控制系统的工作原理图

如上图所示，关于电容器塔，主要是由气动隔离开关来完成电容器的投切操作步骤的。而整个系统最核心的地方就是可编程控制器中的控制部分。无论是本地的触摸屏所发出的指令还是远方控制的计算机所发出的的指令，它都能接收到，并借助中间继电器这一设备把这些指令输出到气动的电磁阀当中，最终通过控制电磁阀通断方式来实现刀闸开关的控制。首先，关于刀闸开关状态的检测，还可以气动控制阀对其导气管进行检测，而气动控制阀主要是安装在刀闸上的。其次，对于气路通断的检测可由气动压力开关来完成，并进一步把刀闸中的合、开位置中出现的状态进行电信号的转变，并把这一信号输入到可编程控制器中，使得控制器对于刀闸合闸、开闸状态的判断可依照所输入的状态信号来完成，最终把这一状态直接上传到现场触摸屏或者是远方的控机当中，并让这一信号转化成图像，让其呈现于相应的画面中。

结束语

通过对可编程控制器的采用来进行补偿电容器塔的设计以及油浸变压器的温升实验可得，该设计能够完全克服传统手动操作所出现的缺点。并且这种新型的电容器补偿在大型的变压器温升实验中同样适用。

参考文献

[1] 张永刚,李誉恩.大型变压器温升实验补偿电容器塔的设计[J].电力制造,2009,11.

[2] 李楠,浅谈油浸变压器温升实验及补偿电容器塔的设计.[J].设计与研究,2011,1（32）.