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变压器空载试验

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  • 发布时间:2015/4/16 8:40:00
  • 作者:ly_yinhe

  变压器空载试验是变压器的例行试验之一,其主要目的是测量额定电压下铁芯中的空载电流和空载损耗,以检测磁路的局部或整体缺陷。另外,在感应耐压试验前后,通过两次空载损耗测量结果的比较,还可以判断绕组是否有匝间击穿等情况。

变压器空载试验分析

  一般说来,变压器空载试验可以在变压器的任何一侧进行。试验时人们往往将额定频率的正弦电压加在低压侧线圈上,而高压侧开路(单相变压器、三相变压器空载试验原理图如图1、图2所示)。

 单相变压器空载实验原理图
图1示:单相变压器空载试验原理图
 三相变压器空载实验原理图
图2示:三相变压器空载试验原理图

  当变压器空载试验时高压侧开路,低压侧加压。变压器低压侧利用调压器慢慢升高至额定电压,此时空载电流很低,空载电流可达到额定电流0.1%,在测量时应考虑量程匹配问题,必须选择宽范围电流传感器或者多量程电流传感器。
  变压器空载试验的试验电压是低压侧的额定电压,变压器空载试验主要测量空载损耗。空载损耗主要是铁损耗,铁损耗的大小可以认为与负载的大小无关,即空载时的损耗等于负载时的铁损耗,但这是指额定电压时的情况。如果电压偏离额定值,由于变压器铁芯中的磁感应强度处在磁化曲线的饱和段,空载损耗和空载电流都会急剧变化,因此,空载试验应在额定电压下进行。
  由于变压器工作在空载状态,空载电流很小,且主要用于构建励磁磁场,此时绕组铜损很小,因此空载功率因数很低,可达到cosφ小于0.1的状态。所以,变压器空载试验必须采用在低功率因数下仍然能够准确执行测量任务的功率分析仪,必须采用低角差的电测量传感器。
  过去常规试验没有空载谐波电流这个测量项目,但是,随着电网电能质量要求越来越严苛,有些单位已经在测量变压器的空载电流谐波。其目的在于通过对空载电流谐波的监测,检测变压器的制造情况,发现铁心的饱和程度、变压器的结构形式以及三相结构的不对称程度等参数。近来,测量变压器的空载电流谐波趋势增长迅速,其主要目的在于测量变压器接入系统的背景谐波值,以备日后和变压器带载后的负载电流谐波值进行比较,以便有针对性地进行谐波治理,这也是变压器生产制造厂家对公用电网质量提升可以给出的一个重要数据。国标要求谐波值以基波幅值的百分比表示,因此,必须采用具备基波测量模式,能够进行谐波分析处理的功率分析仪。

某单相变压器的空载电流波形及其谐波频谱 

图3示:某单相变压器的空载电流波形及其谐波频谱

变压器空载试验结果运算

  对于三相变压器采用三表法测量时具体计算情况如下:
  I0=(IOA+IOB+IOC)/3
  U'=(UAB+UBC+UCA)/3
  I0%=(UN/U')n1(I0/IN)×100
  P0=(UN/U')n2(IOA×UAB+IOB×UBC)
式中:
  IOA、IOB、IOC是三相空载电流的实测值;
  UAB、UBC、UCA是三相施加试验电压;
  I0空载电流实测平均值;
  U'试验施加线电压平均值;
  UN、IN被试线圈额定线电压和额定电流; 
  I0%算得的空载电流百分数;
  P0算得的空载损耗;
  n1、n2幂次,决定于磁路硅钢片的种类,可从专门的表格中查出。
  传统的变压器空载试验是采用电流表、电压表、功率表、功率因数表进行测试,测试与计算过程繁琐,同时测试数据受到电源调压特性、电压波形非正弦、频率偏离额定值、三相电源不对称产生的负序电压、测量互感器误差等因素的影响,这样操作者读取各种测试数据,通过手工计算得到的试验结果精度不高、效率低下。在高效、环保、节能的大趋势下,对电力变压器及各种电源变压器的能源转换效率、对公用电网电能质量等技术指标的要求日益严苛。湖南银河电气开发的WP4000变频功率分析仪,独有的宽范围自动无缝量程转换技术、明确的角差指标及低功率因数下高精度测量的特点,非常适用于变压器能效评测的相关检试验。