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博試電氣?? 添加時間：2017-08-28 13:08:44?? 瀏覽：
一、空載試驗的目的和意義
變壓器空載試驗:從變壓器的某一繞組(一般從二次低壓側(cè))施加正弦波額定頻率的額定電壓,其余繞組開路,測量空載電流和空載損耗.如果試驗條件有限,電源電壓達(dá)不到額定電壓,可在非額定電壓條件下試驗,這種試驗方法誤差較大,一般只用于檢查變壓器有無故障,只有試驗電壓達(dá)到額定電壓的80%以上才可用來測試空載損耗.
《規(guī)程》中規(guī)定,對容量3150kVA及以上的變壓器進(jìn)行此項試驗,測得出的空載電流和空載損耗數(shù)值與出廠試驗值相比應(yīng)無明顯變化.
空載試驗主要目的是發(fā)現(xiàn)磁化中的鐵芯硅鋼片的局部絕緣不良或整體缺陷,如鐵芯多點接地、鐵芯硅鋼片整體老化等;根據(jù)交流耐壓試驗前后兩次空載試驗得的空載損耗比較、判斷繞組是否有匝間擊穿等情況.
空載損耗主要是鐵芯的損耗,即鐵芯的磁化所引起的磁滯損耗和渦流損耗.空載損耗還包括少部分銅損耗(空載電流通過繞組時產(chǎn)生的電阻損耗)和附加損耗(指鐵 損耗、銅損耗外的其他損耗,如變壓器引起損耗、測量線路及表計損耗等).計算表明,變壓器空載損耗中的銅損耗及附加損耗不超過總損耗的3%.
空載損耗和空載電流的大小,取決于變壓器的容量、鐵芯的構(gòu)造、硅鋼片的質(zhì)量和鐵芯的制造工藝等.電力變壓器容量在2000kVA以上時,空載電流約占額定 電流大的0.6%-2.4%;中、小型變壓器的空載電流約占額定電流的4%-16%.鐵芯硅鋼片采用的材質(zhì)不同,其空載電流差異較大.
空載電流通常以額定電流的百分?jǐn)?shù)I0%來表示,單相變壓器I0(%)=(I0/IN)×100%.三相變壓器空載電流百分?jǐn)?shù)I0%計算公式如下
I0(%)=(I0/IN)×100%
I0=(I0a﹢I0b﹢I0c)/3
式中 I0(%)--空載電流百分?jǐn)?shù);
I0--三相空載電流平均值;
I0a、I0b、I0c--a、b、c三相上測得的空載電流;
IN--加壓測量側(cè)的額定電流.
導(dǎo)致變壓器空載損耗和空載電流增大的原因有以下幾點:
(1) 變壓器鐵芯多點(兩點及以上)接地
(2) 硅鋼片之間絕緣不良,或部分硅鋼片之間短路
(3) 穿心螺栓或壓板的絕緣損壞,上夾件和鐵芯、穿心螺栓間絕緣不良,造成鐵芯的局部短路
(4) 變壓器繞組有匝間、層間短路,并聯(lián)支路短路
(5) 硅鋼片松動、劣化,鐵芯接觸不良
二、空載試驗的試驗方法
1. 單相變壓器空載試驗
試驗接線如圖所示.當(dāng)試驗電壓和電流不超過儀表的額定值時,可直接將測量儀表接入測量回路見圖.當(dāng)電壓、電流超過儀表額定值時,可通過電壓互感器及電流互感器接入測量回路見圖.
單相變壓器空載試驗接線圖
(a)儀表直接入;(b)儀表經(jīng)互感器接入
2. 三相變壓器空載試驗
三相變壓器的空載試驗多采用兩功率表法和三功率表法,試驗接線如圖所示.
三相變壓器空載試驗接線圖
(a)兩功率表法;(b)兩功率表法,儀表經(jīng)互感器接入;(c)三功率表法,儀表經(jīng)互感器接入
對應(yīng)圖所示,空載損耗P0與空載電流百分?jǐn)?shù)I0(%)計算公式為
P0=P1﹢P2
I0(%)=(I0a﹢I0b﹢I0c)/3IN×100%
對應(yīng)圖所示,P0、I0、I0(%)計算式為
P0=(P1﹢P2) kTVkTA
I0(%)=(I0a﹢I0b﹢I0c)/3IN×kTA×100%
對應(yīng)圖所示,P0、I0、I0(%)計算式為
P0=(P1﹢P2﹢P3)kTVkTA
I0(%)=(I0a﹢I0b﹢I0c)/3IN×kTA×100%
以上各式中 P1、 P2、 P3--功率表的測量值(表計格數(shù)換算后實際值)
I0a、I0b、I0c--電流表的實測值
kTV--測量用電壓互感器的變比
kTA--測量用電流互感器的變比
IN--變壓器測量側(cè)的額定電流
3. 三相變壓器的單相空載試驗
當(dāng)現(xiàn)場沒有三相電源或變壓器三相空載試驗數(shù)據(jù)異常時,可進(jìn)行單相空載試驗.通過三相變壓器的單相空載試驗,對各相空載損耗的分析比較,可了解空載損耗在各相分布狀況,對發(fā)現(xiàn)繞組與鐵磁路有無局部缺陷,判斷鐵芯故障部位較為有效.
進(jìn)行三相變壓器單相空載試驗時,將三相變壓器中的一相一次短路,按單相變壓器的空載試驗接線圖接好,在其他兩相上施加電壓,測量空載損耗和空載電流.一相短路的目的是使該相沒有磁通通過,因而也沒有損耗.
(1) 當(dāng)加壓繞組為星形接線時,施加電壓U=2UN/√3,測量方法如下:
第一次試驗--a、b端加壓,c、0端或c相上的其他繞組(如cb或ca)短路,測量P0ab和I0ab.
第二次試驗--b、c端加壓,a、0端或a相上的其他繞組(如ab或ac)短路,測量P0ab和I0ab.
第三次試驗--a、c端加壓,b、0端或b相上的其他繞組(如ba或bc)短路,測量P0ab和I0ab.
三相空載損耗P0和空載百分?jǐn)?shù)I0(%)計算式為
P0=[(P0ab﹢P0bc﹢P0ac)/2]kTVkTA
I0(%)=[(I0ab﹢I0bc﹢I0ac)/3IN]kTA×100%
式中P0ab、P0bc、P0ac、I0ab、I0bc、I0ac--表計的實測值;
kTV、kTA--測量電壓互感器和電流互感器的變比,儀表直接接入時kTV=kTA=1.
(2) 當(dāng)繞壓組為a-y、b-z、c-x連接,即三角形接線時,施加電壓U=UN(額定的線電壓),測量方法如下:
第一次試驗--a、b端加壓,a、c短路,測量P0ab和I0ab.
第二次試驗--b、c端加壓,a、c短路,測量P0bc和I0bc.
第三次試驗--a、c端加壓,a、b短路,測量P0ac和I0ac.
(3) 當(dāng)加壓繞組為a-z、b-x、c-y連接,即三角形接線時,施加電壓、測量方法和順序同(2),只是第一次試驗測量的是P0ac和I0ac,第二次試驗測量的是P0bc和I0bc,第三次試驗測量的是P0ab和I0ab.三相空載損耗P0和空載百分?jǐn)?shù)I0(%)計算式為
P0=[(P0ab﹢P0bc﹢P0ac)/2]kTVkTA
I0(%)=[0.289(I0ab﹢I0bc﹢I0ac)/IN]kTA×100%
(4) 單相空載損耗數(shù)據(jù)應(yīng)符合以下兩個要求:
1)由于BC相的磁通與AB完全對稱,所以P0ab就近似等于P0bc,實測結(jié)果P0ab與P0bc的偏差一般在3%以下.
2)由于AC相的磁路要比AB或BC相的磁路長,所以P0bc=kP0ab=kP0bc,其中k是由該產(chǎn)品鐵芯的幾何尺寸決定的系數(shù).對于110-220kV變壓器,k一般為1.1-1.55;對于35-60kV變壓器,k一般為1.3-1.4.
所測得的結(jié)果與上述兩要求中的任意一個不符合時,則說明變壓器有缺陷.
4. 降低電壓下的空載試驗
受試驗條件的限制,現(xiàn)場常需要在低電壓(5%~10%的額定電壓下)進(jìn)行空載試驗.由于施加的的試驗電壓較低,相應(yīng)的空載損耗也很小,因此應(yīng)注意選擇合適 量程的儀表,以保證測量的準(zhǔn)確度,并應(yīng)考慮儀表、線路等附加損耗的影響.在低電壓下得到的空載試驗數(shù)據(jù)主要用于與歷次空載損耗數(shù)值比較,必要時可近似換算 成額定電壓下的空載損耗.換算式為
P0=P'0(UN/U')n
式中 U'--試驗時所加電壓;
UN--額定電壓;
P'0--電壓為U′時測量得到的空載損耗;
P0--換算得到額定電壓下的空載損耗試驗;
n--系數(shù),決定于鐵芯硅鋼片的種類,對熱軋硅鋼片取n≈1.8,對冷軋硅鋼片取n≈1.9~2.
由于電源容量不足,在80%~90%額定電壓下進(jìn)行空載試驗時,可在70%~90%額定電壓間試驗不少于5次,并將5次試驗所得數(shù)值在對數(shù)坐標(biāo)紙上繪成空載損耗P0和空載電流I0隨電壓變化的曲線,然后用外推法求出額定電壓下的P0和I0.
5. 直接用系統(tǒng)電源進(jìn)行的空載試驗
由于設(shè)備及運(yùn)輸?shù)确矫娴脑?電力系統(tǒng)運(yùn)行部門在現(xiàn)場一般不用較大容量的調(diào)壓器和變壓器來進(jìn)行空載試驗,而直接采用系統(tǒng)電源進(jìn)行空載試驗.
用系統(tǒng)電源進(jìn)行空載試驗時,由于沒有調(diào)壓的過程,而是系統(tǒng)電壓直接加到變壓器上,相當(dāng)于投空載變壓器,對系統(tǒng)有一定的影響.因此用這種方法試驗時,應(yīng)調(diào)整 好各種繼電保護(hù)、變壓器及其他電力設(shè)備的運(yùn)行方式,對變壓器、線路、測量儀器設(shè)備進(jìn)行仔細(xì)的檢查,確認(rèn)無誤后方可進(jìn)行.
試驗前將測試儀表設(shè)備接好,將測試電流互感器用一組高壓隔離開關(guān)短路,然后再系統(tǒng)電壓下合電源開關(guān),被試變壓器將承受很高的操作過電壓和很大的勵磁涌流, 待涌流流過后,用絕緣棒拉開短路用隔離開關(guān)在進(jìn)行測試.現(xiàn)場沒有高壓隔離開關(guān)時應(yīng)將測量電流互感器二次側(cè)用低壓開關(guān)短路,涌流過后拉開二次側(cè)低壓開關(guān),防 止涌流對測量儀表的沖擊和損壞.
用系統(tǒng)電壓作空載試驗時為避免涌流ihe磁滯等的影響,合閘后應(yīng)待涌流通過后合儀表讀數(shù)非常穩(wěn)定后方可讀取測試數(shù)據(jù),不應(yīng)合閘后馬上讀取.
系統(tǒng)電壓一般很少恰好與試品電壓相等,但要根據(jù)系統(tǒng)的實測電壓與試品額定電壓的差異,來分析測量數(shù)據(jù)與出廠數(shù)據(jù)的差別,判斷產(chǎn)品是否有故障.
由于系統(tǒng)電源的容量足夠,系統(tǒng)電壓與額定電壓接近,可利用系統(tǒng)現(xiàn)有設(shè)備,不需要大容量的試驗設(shè)備,試驗電壓波形無畸變,因而這種試驗方法現(xiàn)場經(jīng)常采用.
三、空載試驗的注意事項
(1) 為測量準(zhǔn)確,變壓器空載試驗所用的測量用互感器、儀器儀表的準(zhǔn)確度不應(yīng)低于0.5級.
(2) 空載試驗使用的功率應(yīng)選用cosψ=0.1,、準(zhǔn)確度不低于0.5級的低功率因數(shù)功率表,這是因為在交流電路中,功率P=UIcosψ.變壓試驗 時,cosψ很低,用普通的功率因數(shù)表,會造成電壓、電流雖都達(dá)到功率表的標(biāo)準(zhǔn)值,而讀數(shù)卻很小,造成測量不準(zhǔn)確.例如cosψ=1、倍數(shù)為5、滿刻度、 滿刻度為150格的功率表(電壓量程150V,電流5A)去測量cosψ=0.02的大型變壓器的空載損耗,當(dāng)電壓為100V,電流為5A時,表讀數(shù)卻只 有100×5×0.02=10格,即讀數(shù)很小.不易讀準(zhǔn)確.如果電壓互感器的變比為100,電流互感器的變比為30,那么,上述表的讀數(shù)每差0.1格(例 如10.1讀成10)的誤差為0.1×30×100×5=1.5(kW),即誤差的百分?jǐn)?shù)為(0.1/10)×100%=1%.當(dāng)改用倍數(shù)為0.5、用 cosψ=0.1、滿刻度為150格的同樣量程檔的低功率表去測量時,讀數(shù)可提高到100格,每差0.1格時的誤差百分?jǐn)?shù)僅為0.1/100×100 %=1%,所以現(xiàn)場空載試驗時一般采用用cosψ=0.1、準(zhǔn)確度為0.2、0.5級的低功率因數(shù)功率表.
(3) 接線時必須使用功率表的電流線圈和電壓線圈兩端子間的電位差最小,并注意電流線圈和電壓線圈的極性.極性連接正確無誤后,測量出的功率是兩只功率表或三只功率表讀數(shù)的代數(shù)和.功率表的指示可能是正值也可能是負(fù)值.
(4) 空載試驗使用的互感器的極性必須正確連接,一、二次連接相對應(yīng),二次端子與表計極性相對應(yīng),不可隨意.還需注意,互感器的二次端子中有一個應(yīng)安全接地,對三相互感器或三只單相互感器,應(yīng)是同名端、同一接地點接地.
(5) 對大型變壓器進(jìn)行現(xiàn)場空載試驗時,應(yīng)有事先經(jīng)過上級同意的試驗方案;了解變壓器初廠試驗時的銘牌空載損耗和空載電流百分?jǐn)?shù)數(shù)值,選用合適變比和量程的互感 器和儀表.直接用系統(tǒng)電壓進(jìn)行空載試驗時,對有關(guān)繼電保護(hù),運(yùn)行方式應(yīng)予以計算調(diào)整,防止發(fā)生事故.試驗時,試驗現(xiàn)場應(yīng)設(shè)圍欄,做好各項安全措施,指定專 人負(fù)責(zé),保證試驗時人身和設(shè)備安全.
(6) 精度要求較高的空載試驗或?qū)π∪萘孔儔浩鬟M(jìn)行空載試驗和對大容量變壓器在低電壓下進(jìn)行空載試驗時,應(yīng)考慮排除附加損耗的影響.
實際測量的損耗中包含有功率表電壓線圈,電壓表本身和電纜線的損耗,對于中小型變壓器,這個損耗占空載損耗的1.5%~5%,因此必須進(jìn)行校正.校正公式為
P0=P'0-P'
式中 P'0--包括儀表及電纜線的損耗在沒的空載損耗時實測值.
P'--儀表及電纜線損耗.
P'可以在被試變壓器斷開的情況下,施加試驗電壓,直接從瓦特表上讀出來,也可以按下式估算,即:
P'=U2(1/rw﹢1/rad﹢1/rv)
式中 U--施加試驗電壓,V;
rw、rnd、rv--分別表示功率表電壓線圈電阻 附加電阻和電壓表線圈電阻.
(7) 進(jìn)行空載試驗時,試驗電源應(yīng)有足夠的容量.試驗電源容量估算式為
S=SN ×I0%
式中S--試驗所需的電源容量,kVA;
I0%--被試驗變壓器空載電流額定電流百分?jǐn)?shù).
為保證獲得不畸變的正弦電波,實際選擇容量時應(yīng)盡量大于上式估算結(jié)果.
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