能源2022034變壓器鐵心接地電流現(xiàn)場測試導則編制說明

電力行業(yè)標準《變壓器鐵心接地電流現(xiàn)場測試導則》編制說明1.工作內(nèi)容1.1任務來源電力行業(yè)標準《變壓器鐵心接地電流現(xiàn)場測試導則》（以下簡稱本《標準》）是根據(jù)《國家能源局綜合司關于下達2022年能源領域行業(yè)標準制修訂計劃及外文版翻譯計劃的通知》（國能綜通科技【2022】96號）而編制的，計劃編號：能源20220345，由電力行業(yè)高壓試驗技術標準化技術委員會現(xiàn)場檢測分技術委員會歸口組織編寫工作。本標準為首次制定。1.2主要參加單位本文件由國網(wǎng)湖北省電力有限公司電力科學研究院牽頭編制，主要參加起草單位包括：國網(wǎng)湖北省電力有限公司電力科學研究院、國網(wǎng)山東省電力有限公司電力科學研究院、國網(wǎng)山西省電力有限公司電力科學研究院、西安熱工研究院有限公司、特變電工沈陽變壓器集團有限公司、吳江變壓器有限公司、廣州西門子變壓器有限公司、蘇州華電電氣股份有限公司、廣東電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院。起草人12人：賀家慧、汪濤、吳彤、謝齊家、朱文兵、俞華、何信林、王相中、孫健、呂曉東、姜杏輝、馬志欽；本文件由國網(wǎng)上海市電力公司電力科學研究院徐鵬擔任主審專家，負責全程指導本文件的編制工作。1.3起草過程（1）2022年11月15日，標委會組織在線上召開了標準工作組啟動會并對初稿進行了第一次討論，主要對標準的范圍、標準的章節(jié)安排等提出了修改意見，確定了標準的整體框架。主要技術意見如下：a）標準框架由11部分構成：范圍、引用文件、術語定義、測試原理、測試裝置技術要求、測試技術要求、測試數(shù)據(jù)處理及結果判定、測試報告、附錄A鐵心狀態(tài)與接地電流相關性分析、附錄B鐵心接地電流實測波形、附錄C測試記錄及測試報告；b）標準范圍為“適用于變壓器（電抗器）鐵心及夾件接地電流的現(xiàn)場測試”；c）條款中不涉及“在線監(jiān)測”的技術內(nèi)容。（2）2022年11月-2023年4月，編寫組按照分工要求開展了調(diào)研、試驗驗證，對標準進行了修改，形成了標準征求意見討論稿初稿。（3）2023年4月20日，標委會組織召開了編制工作組第二次工作會議，并組織專家對標準技術內(nèi)容進行了審查。會議經(jīng)過討論，形成如下技術意見：a）術語和定義中，增加“鐵心和夾件的合成電流”；b）細化測試裝置的電磁兼容技術要求；c）完善測試裝置的功能和性能要求；d）結合現(xiàn)行標準，修改“測試數(shù)據(jù)分析和異常結果處理”的條款描述。（4）2023年4月-5月，國網(wǎng)山東電科院、國網(wǎng)山西電科院、特變電工沈變、西安熱工院，按分工安排搜集了典型的鐵心和夾件接地電流現(xiàn)場測試案例；國網(wǎng)湖北電科院、廣州西門子變壓器有限公司、蘇州華電，開展了變壓器鐵心接地電流的驗證試驗，主要包括：測試裝置的性能試驗、變壓器空載實驗時鐵心和夾件接地電流與試驗電壓的同步測量。結合調(diào)研和試驗結果，國網(wǎng)湖北電科院完成了標準征求意見稿，提報標委會審查后進入征求意見環(huán)節(jié)。2.編寫原則和主要內(nèi)容2.1編寫原則本文件是首次制定，編制遵循“統(tǒng)一性、協(xié)調(diào)性、適用性、一致性和規(guī)范性”的原則，嚴格按照GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》進行編制，并與相關標準協(xié)調(diào)統(tǒng)一。2.2主要內(nèi)容按照電力行業(yè)標準規(guī)范性編制要求，本文件內(nèi)容結構上主要包含目次、前言、引言、范圍、規(guī)范性引用文件、術語和定義、測試原理、測試儀器/裝置技術要求、測試技術要求、測試數(shù)據(jù)處理及結果判定、測試報告、附錄A鐵心異常狀態(tài)與接地電流的相關性分析、附錄B變壓器鐵心接地電流實測波形、附錄C測試記錄模板。本文件是發(fā)電廠、變電站相關運維、試驗人員規(guī)范開展變壓器鐵心接地電流現(xiàn)場測試的指導性文件。2.3編制目的及要解決的問題變壓器鐵心接地電流是反映變壓器內(nèi)部鐵心狀態(tài)的重要特征參量，通過測量和分析鐵心接地電流可以判斷變壓器是否存在鐵心多點接地、直流偏磁等缺陷。但是，行業(yè)內(nèi)缺乏變壓器鐵心接地電流現(xiàn)場測試的方法標準；運維人員在開展鐵心接地電流現(xiàn)場測量時，一般采用鉗型電流表測量接地電流，根據(jù)測量的電流幅值是否超標，來判斷鐵心是否正常。由于測試方法粗放、測試程序隨意、測試位置不統(tǒng)一、未考慮電流諧波和空間電磁干擾影響等，導致測量結果的置信度低，無法有效判斷變壓器鐵心狀態(tài)。而不同電壓等級、不同鐵心結構的變壓器，在正常運行時鐵心接地電流呈現(xiàn)不同的諧波特征的；實測數(shù)據(jù)表明，大量的變壓器鐵心接地電流甚至以3次諧波為主、基波電流為輔；而鐵心發(fā)生多點接地、位移形變、硅鋼片短路等故障，會在接地電流上呈現(xiàn)不同的變化特征。目前相對粗放的測試方法、籠統(tǒng)地關注接地電流的基波有效值，會淹沒鐵心異常狀態(tài)的各種信息，導致無法準確有效地開展鐵心狀態(tài)評估，不利于變壓器安全穩(wěn)定運行。因此，有必要制定本文件，規(guī)范鐵心接地電流現(xiàn)場測試方法，獲得更加豐富的鐵心接地電流特征波形和測量數(shù)據(jù)，進一步分析鐵心接地電流波形特征與鐵心各種異常狀態(tài)之間的關聯(lián)性，為開展變壓器鐵心狀態(tài)評估奠定基礎。3.主要試驗驗證情況及預期達到的效果國網(wǎng)湖北電科院、國網(wǎng)山西電科院、蘇州華電等單位開展了本文件的試驗驗證工作，保障了標準中各項技術條款的合理性和科學性。已開展的試驗驗證，主要包括：1）對不同電壓等級、不同結構形式的變壓器鐵心及夾件接地電流的現(xiàn)場測量；分別對110kV、220kV、500kV、1000kV的交流變壓器和±800kV換流變壓器開展了現(xiàn)場鐵心接地電流測試，其中220kV和500kV分別選取了單相變壓器和三相一體變壓器進行了現(xiàn)場測試，±800kV換流變壓器現(xiàn)場測試時，同步對鐵心接地電流、夾件接地電流、中性點電流進行了同步采樣和分析；通過這些驗證試驗，給出了不同電壓等級、不同結構形式的鐵心接地電流典型波形和實測數(shù)據(jù)，并驗證了本文件規(guī)定的現(xiàn)場測試方法的合理性、適用性；2）鐵心接地電流測試裝置的性能試驗，主要是針對鐵心接地電流測試的電流傳感單元和數(shù)據(jù)采集分析單元開展了性能驗證；通過驗證，進一步證明了本文件中關于鐵心接地電流測試裝置技術要求和性能參數(shù)指標的合理性和適宜性。4.采用國際標準和國外先進標準情況，與國際、國外同類標準水平的對比情況本文件無采用國際標準和國外先進標準的情況。5．與現(xiàn)行法律、法規(guī)、政策及相關標準的協(xié)調(diào)性本文件引用了如下現(xiàn)行有效標準：GB/T4208外殼防護等級（IP代碼）GB/T6587-2012電子測量儀器通用規(guī)范GB/T17626.2電磁兼容試驗和測量技術靜電放電抗擾度試驗GB/T17626.3電磁兼容試驗和測量技術射頻電磁場輻射抗擾度試驗GB/T17626.4電磁兼容試驗和測量技術電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗GB/T17626.5電磁兼容試驗和測量技術浪涌(沖擊)抗擾度試驗GB/T17626.6電磁兼容試驗和測量技術射頻場感應的傳導騷擾抗擾度GB/T17626.8電磁兼容試驗和測量技術工頻磁場抗擾度試驗GB/T17626.11電磁兼容試驗和測量技術電壓暫降、短時中斷和電壓變化的抗擾度試驗GB/T24846-20181000kV交流電氣設備預防性試驗規(guī)程DL/T273-2012±800kV特高壓直流設備預防性試驗規(guī)程DL/T393-2021輸變電設備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程DL/T596-2021電力設備預防性試驗規(guī)程DL/T1798-2018換流變壓器交接及預防性試驗規(guī)程其中，對測試儀器環(huán)節(jié)適應性、電磁兼容性的技術要求，主要引用：GB/T4208、GB/T6587、GB/T17626系列標準。對不同電壓等級的交流變壓器、換流變壓器的鐵心及夾件接地電流的測試數(shù)據(jù)分析及判據(jù)，主要引用：GB/T24846、DL/T273、DL/T393、DL/T596、DL/T1798中的相關條款。本文件與現(xiàn)行法律、法規(guī)、政策沒有抵觸，與現(xiàn)行有效的相關標準協(xié)調(diào)。6．重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)本文件在編制過程中，未產(chǎn)生重大分歧意見。7．貫徹標準的要求和措施建議本文件作為一種推薦性的指導文件，提出了變壓器鐵心接地電流現(xiàn)場測試方法、儀器技術要求、測試步驟及注意事項、結果分析判定等，能有效指導變壓器鐵心接地電流現(xiàn)場測試工作的規(guī)范開展。因此在本文件的貫徹過程中應組織各省市、自治區(qū)發(fā)電、變電運維和試驗機構等從事變壓器現(xiàn)場試驗工作的人員，以及鐵心接地電流測試儀器生產(chǎn)企業(yè)相關人員學習宣貫，對相關技術條款進行詳細明確解讀，保證條款內(nèi)容執(zhí)行的正確性和規(guī)范性。8．廢止現(xiàn)行行業(yè)標準的建議無。9．標準涉及的技術創(chuàng)新，知識產(chǎn)權處置、實驗驗證、產(chǎn)業(yè)化推進、推廣應用等情況無10.標準名稱與計劃項目名稱發(fā)生變化的主要原因無11.其它應予說明的事項。無12.重要條款解釋（1）范圍由于鐵心接地電流現(xiàn)場測試的先決條件是被測變壓器的鐵心或夾件有外引接地線，因此在范圍中明確“適用于有接地引出線的變壓器的鐵心及夾件接地電流的現(xiàn)場測試”。同時，油浸式電抗器的測試過程與變壓器一致，因此說明“油浸式電抗器可參照執(zhí)行”。（2）規(guī)范性引用文件主要引用測試儀器的環(huán)境適應性、電磁兼容性相關的國家標準；同時引用行業(yè)內(nèi)廣泛使用關于鐵心接地電流和夾件接地電流測試要求及判據(jù)相關的電力行業(yè)標準。（3）術語和定義為了便于本標準更好使用，規(guī)范提出鐵心接地電流、夾件接地電流、中性點電流、直流偏磁電流、多點接地、空間磁場干擾、參考信號等術語。同時，由于實際測試時，可測量鐵心和夾件接地的合成電流，來判斷鐵心和夾件之間是否存在絕緣損傷，因此提出“鐵心和夾件的合成電流”的術語。（4）測試原理變壓器鐵心和夾件接地電流為帶電測試，在變壓器運行時，采用電流傳感單元采集電流、分析單元分析電流，即可完成測試。但需注意的是，鐵心和夾件接地電流一般需分開測量、特殊工況下增加合成電流量。因此，根據(jù)上述測量原理，給出了測試回路示意圖，便于使用者理解。（5）測試儀器測試儀器為戶外使用，其環(huán)境條件、供電電源、外殼防護、環(huán)境適應性、電磁兼容性，與通用的帶電檢測儀器一致。在功能方面，除常規(guī)的電流顯示、超閾值提醒、數(shù)據(jù)存儲等功能要求外，還基于以下考慮，提出傳感器結構、測量帶寬、同步采樣等方面的技術要求：a）為了便于現(xiàn)場測試，電流傳感單元需采用開口設計，且開口需能使傳感器卡在常用的接地扁鋼上，因此參考變電站內(nèi)接地扁鐵的主要尺寸，對傳感器的開合口徑提出了建議要求。b）經(jīng)過大量現(xiàn)場實測，變壓器鐵心接地電流中含有豐富的諧波。對于交流變壓器，主要以1、3、5、7、9、11、13、15、17、19次為主，因此建議交流變壓器的鐵心接地電流測量單元的帶寬不低于1kHz；而換流變壓器，由于閥側(cè)存在豐富的諧波，實測的鐵心接地電流中往往有高次諧波分量，因此，結合實際測試情況，提出其測量帶寬不低于10kHz。c）為了便于后續(xù)分析，鐵心接地電流、夾件接地電流宜具備同步采樣（同時記錄和分析）的功能；為了進一步分析鐵心接地電流中的有功分量（與內(nèi)部異常損耗有關）、無功分量（與內(nèi)部寄生電容變化有關），可與參考信號（繞組電壓信號）進行同步采樣和關聯(lián)分析。在性能方面，主要提出測量范圍、允許誤差外，還基于以下考慮，提出采樣率、抗干擾設計等方面的性能要求：a）采樣率的要求，為0.2MS/s,與前述測量帶寬的要求協(xié)調(diào)一致，目的是為了確保波形測量有足夠的還原度。b）抗干擾性，提出在典型的工頻磁場干擾（50μT均勻磁場，來源于不同電壓等級變電站內(nèi)、變壓器附近的工頻磁場強度實測的典型值）條件下，電流測量的變化量不應超過允許誤差的1/3-1/2。c）電流傳感單元的相位允許誤差，需控制在一定范圍內(nèi)，確保電流傳感單元在采集不同頻率的信號時，不會導致時域波形失真或發(fā)生畸變。結合對高精度鉗型傳感器的調(diào)研，和實際現(xiàn)場測量面臨的諧波分析的要求，綜合提出電流傳感單元在0~500Hz、500Hz-10kHz頻率范圍內(nèi)的相位誤差要求。（6）測試技術要求測試技術要求，主要規(guī)范了現(xiàn)場測試的步驟和注意事項，包括：測試位置的選擇（盡量減少空間磁場干擾）、多次測量取平均值、分別測試和記錄鐵心和夾件接地電流，必要時測試合成電流等。同時，還規(guī)范了測試結果的記錄事項。（7）測試數(shù)據(jù)處理及結果判定首先結合不同電壓等級、不同結構形式的變壓器，提出了鐵心和夾件接地電流需關注的測試參數(shù)。然后，根據(jù)GB/T24846-2018、DL/T273-2012、DL/T393-2021、DL/T596-2021、DL/T1798-2018的相關要求，分別提出了不同電壓等級的交流、換流變壓器鐵心接地電流和夾件接地電流的合格判據(jù)。最后，結合現(xiàn)場測試經(jīng)驗，給出了異常結果的處理建議。本文件的目的是規(guī)范鐵心和夾件接地電流的現(xiàn)場測試方法