變壓器的“模擬醫(yī)院”——國網江蘇省電力有限公司電科院自主研發(fā)的變壓器典型缺陷模擬真型試驗平臺在該院投入使用，在電力行業(yè)的更新發(fā)展之路上留下了濃墨重彩的一筆，為電力行業(yè)的更新發(fā)展注入了強勁動力，也為眾多企業(yè)和科研機構樹立了更新典范。
一直以來，變壓器作為電力系統(tǒng)的關鍵設備，其運行的穩(wěn)定性和可靠性至關重要。然而，傳統(tǒng)外置傳感器在捕捉變壓器早期缺陷信號時面臨諸多難題，故障信號易受干擾，保護機制被動滯后，一旦故障發(fā)生，往往難以有效控制。國網江蘇電力電科院敏銳地捕捉到這一行業(yè)痛點，沒有在困境中退縮，毅然踏上技術攻堅之路。從23年3月到2024年底，經過不懈努力，成功研發(fā)出變壓器典型缺陷模擬真型試驗平臺，打破了行業(yè)發(fā)展的瓶頸，為變壓器的可靠穩(wěn)定運行保駕護航，這一突破無疑是對更新精神的生動詮釋。它不僅解決了長期困擾行業(yè)的技術難題，更開啟了變壓器故障診斷與研究的新篇章。
它集成了眾多先進的系統(tǒng)和設備，包括110千伏油浸式變壓器、局部放電模擬試驗系統(tǒng)等多個部分，內置5類典型放電模型，能夠精準模擬變壓器長期帶電運行中可能出現的放電、發(fā)熱等典型缺陷；通過精準捕捉故障信號，結合先進的內外置傳感器及監(jiān)測裝置，對故障參量進行深度特征分析，為變壓器的設計優(yōu)化和故障診斷提供堅實的科學依據，極大地提升變壓器運行的可靠性和保障性；他們還對“光學麥克風”這一國家重點研發(fā)計劃項目進行性能驗證，進一步增強在缺陷定位及診斷方面的能力，不斷優(yōu)化完善性能，加速在實際場景中的示范應用和推廣，為電力行業(yè)帶來全新的技術變革和發(fā)展契機。
一、概述（YDQSF6氣體高壓變壓器操作更加簡便，功能更完備）
YDQ系列高壓試驗變壓器是根據《試驗變壓器》標準，在油浸式試驗變壓器的基礎上而設計生產的。SF6氣體具有良好的電氣絕緣性能及優(yōu)異的滅弧性能，其耐壓強度為同一壓力下氮氣的2.5倍，擊穿電壓的空氣的2.5倍。在0.25MPa下與油的擊穿電壓相等，在0.45MPa壓力下是油的擊穿電壓的2倍，是一種優(yōu)于油的新一代超高壓絕緣介質材料。該產品技術要求完全符合《ZBK-41006-89》標準，它是油浸式輕型試驗變壓器的換代產品。該產品具有體積小、重量輕、不受氣候變化影響、電暈小、現場搬運無需靜止可使用，使用壽命長、免維修等特點。適用于電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、科研部門等對各種高壓電氣設備、電氣元件、絕緣材料進行工頻或直流高壓下的絕緣強度試驗。
二、產品結構（YDQSF6氣體高壓變壓器操作更加簡便，功能更完備）
YDQ系列高壓試驗變壓器采用單框芯式鐵芯結構，初級繞組繞在鐵芯上，高壓繞組在外，這種同軸布置減少了漏磁通，因而增大了繞組間的耦合。產品的外殼為圓柱灌式容器結構，能耐受0.8MPa以上壓力。其結構見圖1：
三、工作原理（YDQSF6氣體高壓變壓器操作更加簡便，功能更完備）
YDQ系列高壓試驗變壓器為單相變壓器，聯(lián)結組標號Ⅰ.Ⅰ. 用工頻220V(10kVA以上為380V)電源接入 (為本公司生產的試驗變壓器配套專用設備，詳細資料請見其具體使用說明書)系列操作箱(臺)，經操作箱內自偶調壓器(50kVA以上調壓器外附)調節(jié)至0～200V(或0～400V)電壓輸出至YDQ試驗變壓器的初級繞組，根據電磁感應原理，在試驗變壓器高壓繞組可獲得試驗所需的高電壓。
單臺YDQ系列高壓試驗變壓器的工作原理圖見圖2。
單臺YDQ系列交直流高壓試驗變壓器的工作原理圖見圖3，圖中高壓套管中裝有高壓硅堆，串接在高壓回路中作半波整流，以獲得直流高電壓。當用一短路桿將高壓硅堆短接時，可獲得工頻高電壓，作為交流輸出狀態(tài)；取消短路桿時，作為直流輸出狀態(tài)。
試驗變壓器高壓套管中的高壓硅堆未畫出，其原理與上圖相同。
三臺試驗變壓器串級獲得更高電壓的接線原理見圖4。串級高壓試驗變壓器有很大的優(yōu)越性，因為整個試驗裝置由幾臺單臺試驗變壓器組成，單臺試驗變壓器容量小、電壓低、重量輕，便于運輸和安裝。它既然可串接成高出幾倍的單臺試驗變壓器輸出電壓組合使用，又可分開成幾套單臺試驗變壓器單獨使用。整套裝置投資小，經濟實惠。圖5中，在第1級和第2級的每個單元試驗變壓器中都有一個勵磁繞組A1、C1和A2、C2。在三臺串級試驗變壓器基本原理中，低壓電源加在試驗變壓器Ⅰ的初級繞組a1x1上，單臺試驗變壓器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的輸出電壓都是V。勵磁繞組A1、C1給第2級試驗變壓器Ⅱ的初級繞組供電；第2級試驗變壓器Ⅱ的勵磁繞組A2、C2給第三級試驗變壓器Ⅲ的初級繞組供電。第2級試驗變壓器Ⅱ和第三級試驗變壓器Ⅲ的箱體分別處在對地為1V和2V的高電位上，所以箱體對地是絕緣的，試驗變壓器Ⅰ的箱體是接地的。這樣第1級、第2級、第三級試驗變壓器對地的額定輸出電壓分別為1V、2V、3V；其額定容量分別為3P、2P、1P。
YDQ系列高壓試驗變壓器做被試品的工頻耐壓試驗使用接線原理圖見圖5。
圖中：R1—限流電阻 FRC—阻容分壓器 RF—球間隙保護電阻 G—球間隙 CX—被試品
注：高壓尾必須可靠接地
工頻耐壓試驗中限流電阻R1應根據試驗變壓器的額定容量來選擇。如高壓側額定輸出電流在100～300mA時，可取0.5～1Ω/V(試驗電壓)；高壓側額定輸出電流為1A以上時，可取1Ω/V(試驗電壓)。常用水電阻作為限流電阻，管子長度可按150kV/m考慮，管子粗細應具有足夠的熱容量(水阻液配制方法：用蒸餾水加入適量硫酸銅配制成各種不同的阻值)。
球間隙及保護電阻：當電壓超過球間隙整定值時(一般取試驗電壓的110%~120%)，球間隙放電，對被試品起到保護作用。球間隙保護電阻可按1Ω/V(試驗電壓)選取。
在工頻耐壓試驗中，低電壓側測量電壓(儀表電壓)不是非常準確的，其原因是由于試驗變壓器存在著漏抗，在這個漏抗上必然存在著壓降或容升，使試品上的電壓低于或高于低壓側測量電壓表上反映出來的電壓。工頻耐壓試驗時，被試品上的電壓高于試驗變壓器的輸出電壓，也就是所謂容升現象。感應耐壓試驗時，試驗變壓器的漏抗必然存在著壓降。為了準確測量被試品上所施加的電壓，因此常在高壓側接入FRC阻容分壓器來測量電壓(見圖5)。
工頻耐壓試驗操作注意事項
1）試驗人員應做好分工，明確相互間聯(lián)系方法。并有專門人監(jiān)護現場保障及觀察試品狀態(tài)。
2）被試品應先清掃干凈，并優(yōu)良干燥，以免損壞被試品和試驗帶來的誤差。
3）對于大型試驗，一般都應先進行空升試驗。即不接試品時升壓至試驗電壓，校對各種表計，調整球間隙。
4）升壓速度不能太快，并必須防止突然加壓。例如調壓器不在零位時突然合閘。也不能突然切斷電源，一般應在調壓器降至零位時拉閘。
5）當電壓升至試驗電壓時，開始計時，到1min后，迅速降壓到1/3試驗電壓以下時，才能拉開電源。
6）在升壓或耐壓試驗過程中，如發(fā)現下列不正常情況時，應立即降壓，切斷電源。停止試驗并查明原因：①電壓表指針擺動很大；②發(fā)現絕緣燒焦或冒煙；③被試品內有不正常的聲音。
7）耐壓試驗前后應測量絕緣電阻，檢查絕緣情況。
試驗變壓器在做被試品的直流耐壓或泄露試驗時接線原理圖如圖6。
注：此試驗應先抽出短路桿“D”，圖6中所示。
圖中：VD—高壓硅堆 R1—限流電阻 C1—高壓濾波電容 FRC—阻容分壓器 CX—被試品 μA—帶保護微安表
泄露試驗中限流電阻R1選擇在額定輸出電壓時，輸出端短路電流不超過高壓硅堆的*大整流。如電壓硅堆的*大整流電流為100mA時用于60kV的試驗裝置中，限流電阻按R1=60/0.1=600kΩ選擇。限流電阻還應具有足夠的容量和沿面放電距離。
高壓濾波電容C1一般選擇在0.01~0.1μF，當被試品的電容量很大時，C1可省略不用。
泄露試驗的操作及注意事項
1）試驗前應先檢查被試品是否停電，接地放電，一切對外連線是否擦干凈。要嚴防將試驗電壓加到有人工作的部位上去。
2）接好試驗裝置的接線后，應復查無誤后才可加壓。應特別注意檢查高壓設備及引線與地、與操作人員的可靠距離，被試品的外殼是否可靠接地，要按規(guī)程中所規(guī)定的內容進行試驗。
3）對于大電容量設備應緩慢升壓，防止被試品的充電電流燒壞微安表。必要時應分級加壓，分別讀取各級電壓下微安表的穩(wěn)定讀數。
4）試驗過程中，應密切監(jiān)視被試品、試驗裝置、微安表，一旦發(fā)生擊穿、閃爍等異?，F象應立即降壓，切斷電源，并查明原因，詳細記錄。
5）試驗完畢，降壓，切斷電源后應將被試品及試驗裝置本身充分放電。
不久前，三峽集團所屬三峽建工浙江天臺抽水蓄能有限公司（簡稱“天臺抽蓄公司”）搬了一次家，把天臺縣城的臨時辦公點搬到了毗鄰電站現場的坦頭鎮(zhèn)新營地。
長久營地與電站主體工程同步建設，有利于保障生產生活，這是三峽集團水電建設者的慣常做法。
浙江天臺抽水蓄能電站（簡稱“天臺抽蓄電站”）是國家“十四五”重點實施項目、浙江省“十四五”期間規(guī)劃的重大建設項目，也是三峽建工“十四五”期間開工建設的第1個抽蓄項目。天臺抽蓄電站是國內單機容量很大的抽水蓄能電站，計劃于2025年底實現第1臺機組投產目標，有望成為第1個在一個“五年計劃”內完成核準、發(fā)電的抽蓄項目。
天臺抽蓄電站位于天臺縣境內，項目主要由上水庫、下水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房和開關站等組成。電站單機容量42.5萬千瓦，位居國內之首；額定水頭724米、上下引水斜井長度483.4米，均為國內在建工程前列；攻克了1000兆帕級水電用高強鋼核心技術。
2025年，天臺抽蓄電站將迎來首臺機組投產發(fā)電的一系列關鍵節(jié)點——3月份下水庫蓄水，6月份上水庫蓄水，10月份首臺機組開始有水調試，12月首臺機組投產。
從位于坦頭鎮(zhèn)的營地出發(fā)，10分鐘就來到電站建設工地。放眼望去，上下水庫施工現場車輛穿行，一派忙碌景象；壓力鋼管廠機器轟鳴，六七個部位焊花飛濺，寬大的鋼板在卷板機下移動；道路邊，施工車輛正在噴射植被混凝土，對巖石邊坡進行防護和綠化。
現場工程師介紹，截至2024年12月底，庫盆開挖工程已經完成，上下水庫大壩已經填筑到頂，上水庫主壩和副壩正在緊鑼密鼓的施工，下水庫大壩面板防滲止水施工如火如荼，朝著今年3月下水庫蓄水目標沖刺。
地下廠房的隧洞里，燈光明亮，管網整潔。記者走進地下廠房，只見鋼筋綁扎和廠房裝修施工并行進行，首臺機組定子線棒正在下線施工，備倉、澆筑、裝修、下線等作業(yè)面現場干得熱火朝天。
“天臺抽蓄電站已經進入投產沖刺階段，我們正在圍繞蓄水、充排水、倒送電、專項驗收和首臺機組調試開展各項工作，確保年底投產目標不動搖。”天臺抽蓄公司工程管理部主任楊葛說，今年春節(jié)期間，上下水庫、廠房裝修和機電設備安裝、引水系統(tǒng)等均保持連續(xù)施工，以決戰(zhàn)之勢全力沖刺2025年“收官之戰(zhàn)”。
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