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WP4000变频功率分析仪在变压器测试中的应用

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  • 发布时间:2013/10/26 20:22:30
  • 作者:银河电气

概述

  在高效、节能、环保的大趋势下,对电力变压器及各种电源变压器在能源转换效率、对公用电网质量的影响等性能指标的要求日趋严格。如何帮助变压器生产厂家以最低的投入使产品的关键性能参数更适应未来市场的需求,拥有更强的竞争力,WP4000变频功率分析仪低功率因数下高精度测量的特点,使其可以准确的测量变压器空载损耗及短路损耗,非常适合用于变压器能效评测试验。

变压器制造行业测试需求分析

  变压器的损耗是变压器的重要性能参数,一方面表示变压器在运行过程中的效率,另一方面表明变压器在设计制造的性能是否满足要求。变压器空载损耗和空载电流测量、负载损耗和短路阻抗测量都是变压器的例行试验。

1变压器空载试验分析

  变压器空载试验是测量额定电压下的变压器空载损耗和空载电流,试验时高压侧开路,低压侧加压至额定电压。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,即变压器空载时的铁损耗等于负载时的铁损耗,但这是指额定电压时的情况。如果电压高于额定值,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。

  在测量大型变压器的空载或负载损耗时,因为功率因数很低,可达到cosφ小于0.1的状态,因此,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压互感器、电流互感器或其它低角差的电压、电流传感器。

  过去常规试验没有空载谐波电流这个测量项目,有些单位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。

  电力变压器的空载电流一般在1%额定电流以下,选择仪表或电流互感器时,应注意量程匹配问题。

2变压器负载试验分析

  变压器负载试验中,同时测定负载损耗和短路阻抗。
  在变压器一侧绕组中通过额定频率、正弦波形的额定电流,另一侧绕组短路时的损耗是负载损耗。(在受到试验设备限制时,可以施加不小于50%额定电流。)负载试验通常将高压侧接至电源,低压线圈直接短接。由于一般电力变压器的短路阻抗很小,为了避免过大的短路电流损坏变压器的线圈,短路试验应在降低电压的条件下进行。用自耦变压器调节外旋电压,使电流在0.1~1.3倍额定电流范围变化。原边电流达到额定值时,变压器的铜损相当于额定负载时的铜损,因外施电压较低,铁芯中的工作磁通比额定工作状态小得多,铁损可以忽略不计,所以短路试验的全部输入功率基本上都消耗在变压器绕组上,短路试验可测出铜损,即负载损耗,通过计算可得出短路阻抗。
  通常电力变压器在额定电流下的短路损耗数值随变压器容量的增大而下降。因此,随着变压器容量的增加,效率测定的数据准确性对测量仪器功率测量准确度、量程范围扩展的需求递增。

变压器生产制造企业持续健康发展对测试仪器/系统的期望

  对于变压器生产制造企业而言,产品线的拓展,包括容量、电压等级、变比的不断延拓,也包括电源及特种变压器领域产品幅频特性的变化范围和品质要求使测量仪器的量程、带宽、相位和准确度各项指标必须保持同步上升,测量系统日趋复杂。因此:要求测量系统或仪器装置能够以最简单的结构形式(高集成度)保持在宽量程、相位、带宽内的高准确度,只有这样才能使企业在产品制造链的关键环节--性能检试中获得最高性价比!

WP4000变频功率分析仪在变压器参数测试中的优势

  WP4000变频功率分析仪在变压器参数测试中拥有在变频测试领域同样卓越的优异表现。
其主要优势在:
  ■  单机即可精确测量各种变压器的性能参数,结构简单、高效、方便、准确。
  ■  低功率因数下的高精度测试特点可以很好的满足空载试验及短路试验时的损耗测量,降低变压器能效计量检测的不确定度。
  ■  可完成图1所示红色字体标注的各项变压器检试验项目,一台仪器可以取代传统变压器测试台中N台仪器的组合。
  ■  变频功率传感器内部自动进行量程切换,允许测量电压、电流范围宽,接线简单。
  前端数字化技术、专有的相位补偿技术、功率直测技术、保障了仪器能够在测试现场保持与计量时同样的计量学特性。
  ■  直接测量,可以完成35MVA以下的配电变压器空载试验及全电流下的负载实验;在三分之一额定电流下可完成105MVA以下的配电变压器的空载及负载试验。
  ■  配合装载于上位机的专用变压器试验报表软件,所有测试结果均可自动进行相关校正。诸如:波形校正、温度校正、非额定电压校正、非额定电流校正等多种校正,使测试结果准确度更高。

变压器测试项目及要求

   

图1、变压器测试项目及要求

应用示例

  图2左为WP4000变频功率分析仪采集到的变压器空载输入电压及电流的实时波形。由图可见,输入电压为正弦波,但是电流畸变严重,呈现“尖顶波”。 图2右为“尖顶波”的谐波分析画面,该“尖顶波”的谐波主要集中在3、5、7、9次。

变压器空载输入电流呈尖顶波   

图2 变压器空载输入电流呈尖顶波

  图3为WP4000变频功率分析仪应用于变压器参数测试时的原理图

变压器空载试验及短路试验测试原理示意图

图3 变压器试验测试原理示意图

  产品主要特性描述请参阅网页资料: WP4000变频功率分析仪