一、概述

大電流試驗(yàn)變壓器，在工程實(shí)踐中通常被稱為大電流發(fā)生器或升流器，是一種低電壓、大電流輸出的干式試驗(yàn)變壓器。該設(shè)備主要應(yīng)用于發(fā)電廠、變配電站、電器制造廠及科研試驗(yàn)室等單位，用于對(duì)頻率50Hz的開關(guān)設(shè)備、電流互感器、母線導(dǎo)體及其他電氣設(shè)備進(jìn)行升流試驗(yàn)、連續(xù)負(fù)載試驗(yàn)和溫升試驗(yàn)。

從設(shè)備命名角度看，大電流試驗(yàn)變壓器側(cè)重于其作為變壓器的物理本質(zhì)，大電流發(fā)生器則側(cè)重于其產(chǎn)生大電流的功能定位，兩者在工程語(yǔ)境下指向同一類設(shè)備，是學(xué)名與俗稱的關(guān)系。

二、工作原理與結(jié)構(gòu)特征

2.1 工作原理

大電流試驗(yàn)變壓器的基本原理與普通變壓器相同，但設(shè)計(jì)上側(cè)重于降壓增流。其內(nèi)置微電子處理技術(shù)，接通電源后，通過操作臺(tái)控制順時(shí)針均勻旋轉(zhuǎn)調(diào)壓器，使升流器產(chǎn)生所需的大電流。

從變壓器原理分析，升流器實(shí)際上是一種專用的單相變壓器，其輸出端多工作在接近短路狀態(tài)。當(dāng)作為二次繞組的單匝線圈短路時(shí)，其短路電流為：

I? = I? × (N? / N?)

其中I?為一次側(cè)輸入電流，N?為一次繞組匝數(shù)，N?為二次繞組匝數(shù)。由于二次繞組匝數(shù)極少，甚至僅一匝，從而在低電壓下輸出高達(dá)數(shù)千至數(shù)萬安培的電流。

2.2 結(jié)構(gòu)組成

大電流試驗(yàn)變壓器通常采用一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，操作和數(shù)據(jù)讀取方便。對(duì)于4000A及以上的大容量型號(hào)，可采用分體式結(jié)構(gòu)。設(shè)備主要由儀表指示燈板和操作板組成：儀表指示燈板包括大小量程的電流表、量程選擇開關(guān)、電源信號(hào)燈和工作信號(hào)燈；操作板則包括啟動(dòng)按鈕、停止按鈕以及調(diào)壓控制系統(tǒng)。

設(shè)備采用一次接線柱輸入方式，下端設(shè)有二次輸出大電流接線端，分為開門接線式和不開門接線式兩種形式。大容量升流器在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上還需考慮鐵心選型、線圈損耗與溫升、輸出電流波形畸變率等關(guān)鍵因素。實(shí)際工程中，對(duì)于GIS設(shè)備導(dǎo)體施加電流的升流器，輸出電流總諧波畸變率需控制在3%以內(nèi)。

三、技術(shù)參數(shù)體系

根據(jù)典型產(chǎn)品的技術(shù)數(shù)據(jù)，大電流試驗(yàn)變壓器的主要參數(shù)范圍如下：

以某型號(hào)5000A升流器為例，其額定容量可達(dá)800kVA，額定輸入電壓0.38kV，額定輸出電壓160V，額定輸入電流789.5A，額定輸出電流5000A，能夠在額定電壓、額定電流下連續(xù)運(yùn)行120分鐘，繞組平均溫升不超過60K。該升流器由5臺(tái)150kVA與1臺(tái)50kVA單相升流器組合而成，各臺(tái)之間可串聯(lián)、并聯(lián)靈活接線，滿足不同試品的需求。

四、相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程

4.1 設(shè)備制造與通用標(biāo)準(zhǔn)

大電流試驗(yàn)變壓器作為干式試驗(yàn)變壓器，其制造與試驗(yàn)涉及以下基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)：

GB/T 16927.1-2011《高電壓試驗(yàn)技術(shù) 第1部分：一般定義及試驗(yàn)要求》規(guī)定了所用的術(shù)語(yǔ)、對(duì)試驗(yàn)程序和試品的一般要求、試驗(yàn)電壓和電流的產(chǎn)生、試驗(yàn)程序、試驗(yàn)結(jié)果的處理方法和試驗(yàn)是否合格的判據(jù)。該標(biāo)準(zhǔn)修改采用IEC 60060-1:2010，適用于高壓試驗(yàn)的技術(shù)人員和管理工作者。

GB/T 1094.11-2022《電力變壓器 第11部分：干式變壓器》規(guī)定了干式變壓器的術(shù)語(yǔ)和定義、運(yùn)行條件、額定值和一般要求、溫升限值、絕緣水平、試驗(yàn)等內(nèi)容。需要特別指出的是，該標(biāo)準(zhǔn)明確將試驗(yàn)變壓器排除在適用范圍之外，這意味著大電流試驗(yàn)變壓器的制造需參照該標(biāo)準(zhǔn)的通用要求，但不能直接套用其全部條款。

大電流試驗(yàn)變壓器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中引用的主要規(guī)程包括：DL/T 596《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》、GB 1094系列《電力變壓器》、GB 2900《電工名詞術(shù)語(yǔ)》、GB/T 16927系列《高電壓試驗(yàn)技術(shù)》等。

4.2 被試試品的試驗(yàn)規(guī)程

大電流試驗(yàn)變壓器所服務(wù)的核心被試品是電流互感器，其試驗(yàn)規(guī)程構(gòu)成設(shè)備應(yīng)用的核心依據(jù)。

GB/T 20840.2-2014《互感器 第2部分：電流互感器的補(bǔ)充技術(shù)要求》適用于供電氣測(cè)量?jī)x表或/和電氣保護(hù)裝置使用、頻率為15 Hz～100 Hz的新制造的電磁式電流互感器，修改采用IEC 61869-2:2012。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電流互感器的溫升試驗(yàn)方法，包括試驗(yàn)布置、環(huán)境溫度測(cè)量、試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間等具體要求。

關(guān)于溫升試驗(yàn)的終止條件，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定需同時(shí)滿足：試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間至少等于電流互感器熱時(shí)間常數(shù)的三倍；繞組和油浸式互感器油頂層的溫升變化連續(xù)三次不超過每小時(shí)1K。對(duì)于Um小于550kV的電流互感器，試驗(yàn)應(yīng)在對(duì)一次繞組施加額定連續(xù)熱電流時(shí)進(jìn)行。

GB 50150-2016《電氣裝置安裝工程 電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了電流互感器的交接試驗(yàn)項(xiàng)目，包括絕緣電阻測(cè)量、介質(zhì)損耗因數(shù)及電容量測(cè)試、交流耐壓試驗(yàn)、誤差及變比測(cè)量等。

DL/T 596-2021《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定了電流互感器的預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目與周期。對(duì)于10kV電流互感器，絕緣電阻測(cè)試周期為1至3年，一次對(duì)二次及對(duì)地絕緣電阻不得低于1000MΩ，吸收比不小于1.3。

五、典型應(yīng)用場(chǎng)景與試驗(yàn)方法

5.1 電流互感器變比與極性檢查

變比精準(zhǔn)度與極性一致性直接影響測(cè)量?jī)x表計(jì)量精度與繼電保護(hù)裝置動(dòng)作邏輯。采用互感器綜合測(cè)試儀或大電流發(fā)生器施加一次電流，測(cè)量二次感應(yīng)電流，計(jì)算實(shí)際變比?；ジ衅鳂O性必須為減極性，且與銘牌標(biāo)識(shí)一致；變比測(cè)量誤差需符合設(shè)備準(zhǔn)確級(jí)要求，0.5級(jí)測(cè)量用電流互感器誤差不超過±0.5%，10P級(jí)保護(hù)用電流互感器誤差不超過±3%。

5.2 開關(guān)設(shè)備溫升與動(dòng)熱穩(wěn)定試驗(yàn)

對(duì)開關(guān)設(shè)備的導(dǎo)電回路施加額定電流或規(guī)定倍數(shù)的過電流，監(jiān)測(cè)各部位溫升。試驗(yàn)電流的穩(wěn)定性和波形質(zhì)量直接影響試驗(yàn)有效性。對(duì)于GIS設(shè)備，升流器需滿足對(duì)導(dǎo)體施加電流2小時(shí)、回路長(zhǎng)度100m左右、回路電流0~5000A的試驗(yàn)要求，此時(shí)升流器容量需達(dá)到800kVA。

5.3 電流互感器勵(lì)磁特性測(cè)試

勵(lì)磁特性曲線可直觀反映電流互感器鐵芯飽和性能。采用互感器綜合測(cè)試儀或三倍頻電源發(fā)生裝置，在二次繞組施加電壓，同步測(cè)量勵(lì)磁電流并繪制曲線。當(dāng)勵(lì)磁特性測(cè)量時(shí)施加的電壓高于繞組允許值，即電壓峰值4.5kV時(shí)，應(yīng)降低試驗(yàn)電源頻率。

六、使用注意事項(xiàng)

可靠接地是安全前提，升流器與操作臺(tái)外殼必須良好接地。嚴(yán)禁帶載切換，必須在零位，即調(diào)壓器歸零時(shí)啟?；蚯袚Q電流檔位，帶載切換極易損壞設(shè)備。緩慢升流，旋轉(zhuǎn)調(diào)壓器時(shí)應(yīng)均勻緩慢，密切注視電流表，達(dá)到目標(biāo)值后立即停止調(diào)節(jié)。絕緣檢查，長(zhǎng)期存放后使用前應(yīng)測(cè)量絕緣電阻，阻值不低于0.5兆歐。

七、結(jié)語(yǔ)

大電流試驗(yàn)變壓器（升流器）作為電流互感器、開關(guān)設(shè)備等電氣設(shè)備試驗(yàn)的關(guān)鍵裝備，其技術(shù)參數(shù)的合理選型與試驗(yàn)方法的規(guī)范執(zhí)行直接關(guān)系到試驗(yàn)結(jié)論的可靠性。在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程層面，GB/T 16927.1對(duì)試驗(yàn)程序和結(jié)果判據(jù)提出了通用要求，GB/T 20840.2對(duì)電流互感器的溫升試驗(yàn)方法作出了具體規(guī)定，GB 50150和DL/T 596則分別規(guī)定了交接試驗(yàn)與預(yù)防性試驗(yàn)的項(xiàng)目與周期。工程實(shí)踐中，需根據(jù)被試品類型、試驗(yàn)電流大小和持續(xù)時(shí)間合理選擇升流器容量與結(jié)構(gòu)形式，確保試驗(yàn)過程安全、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。