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1、变压器试验,2009-09-14,1. 变压器试验类型,1.1 例行试验(出厂试验) 每台变压器都要进行的试验。 1.1.1 测量绕组直流电阻 1.1.2 电压比测量和联结组标号检定 1.1.3 短路阻抗和负载损耗测量 1.1.4 空载电流和空载损耗测量 1.1.5 绕组绝缘电阻和绝缘的介质损耗因数(tan)测量 1.1.6 绝缘试验 1.1.7 有载分接开关试验 1.1.8 绝缘油试验,1.2 型式试验 在一台有代表性的变压器上进行的试验,证明被代表的变 压器也符合规定要求。 1.2.1 温升试验; 1.2.2 绝缘试验: 1.3 特殊试验 1.3.1 绝缘试验; 1.3.2 绕组对地和绕组
2、间的电容测定; 1.3.3 暂态电压传输特性测定; 1.3.4 三相变压器领序阻抗测量; 1.3.5 短路承受能力试验; 1.3.6 声级测定; 1.3.7 空载电流谐波测量; 1.3.9 风扇和油泵电机吸取功率测量。,1.4.1 变压器油的色谱分析; 1.4.2 变压器的频率响应分析; 1.4.3 油流带电测量; 1.4.4无线电干扰电压(RIV) 1.4.5 绕组变形测试,2 直流电阻测量 2.1 有关标准 1. GB 1094.11999 电力变压器 第1部分 总则第10.1.1 a 绕组 电阻测量。 2. GB/T 64511999 三相油浸式电力变压器 技术参数和要求10 220 k
3、V级变压器。 3. GB/T 162741996 油浸式电力变压器 技术参数和要求 500 kV级 4. GB 645086 干式电力变压器 第5.2条。 5. GB/T 10228 干式电力变压器技术参数和要求 6. DL/T 57395 电力变压器检修导则 第7.4.3条第2项。,2.2 测量的目的和要求 绕组直流电阻测量按 GB 1094.1 1996电力变压器 第一部分 总则 的规定属 于变压器的例行试验 , 所 以 每一 台变压器在制造过程中及制造完成后 , 都要进行直流电阻的测量。 测量直流电阻的 目 的主要是检查变压器的以下几方面 : (1) 绕组导线连接处的焊接或机械连接是否
4、良好 ,有无焊接或连接不 良的现象 ; (2) 引 线与套管 、引 线与分接开关的连接是否 良好 ; (3) 引 线与引线 的焊接或机械连接是否 良好 ; (4) 导线的规格 ,电阻率是否符合要求 ; (5) 各相绕组的 电阻是否平衡 ; (6) 变压器绕组的温升是根据绕组在温升试验前的冷态 电 阻和温升试验后断开 电源瞬间 的热态电阻计算得到 的 , 所以温升试验需测量 电阻。,2.2 变压器直流电阻测量 2.2.1 V A表法,2.2.2 直流电阻大的情况(电阻R10) 使用单臂电桥测量 当电桥平衡时,即io = 0时,有 rx = r3r2/r1 在测量时,不可避免地要使用引线电缆,这会
5、带来一定的引线误差。,对变压器试验,假定每个接触电阻是100 ,每根引线长3米,截面积是s,计算得出的误差如图,2.2.2 直流电阻小的情况(电阻R10) 使用双臂电桥测量 当电桥平衡时,即io = 0时,有,双臂电桥有下列结果,其等式右边第一项和单臂电桥一样, 第项在括弧内各项之和等于领时就等于零。,假定变压器直流电阻测量时,引线长6 m,Rx 到 RN有两个接触点, 使用0.05级电桥,桥臂电阻的极限误差是0.0005,计算得出的测量误差 如表 双臂电桥测量变压器电阻时连接引线引起的误差 (%),3.绝缘电阻和介质损耗因数tan 3.1绝缘电阻 绝缘电阻是例行试验,根据变压器容量、电压等级
6、不同,需要测量绝缘电阻、吸收比、和极化常数。 变压器内有绝缘材料、变压器油,都是极性材料,由于变压器的工艺不同,其吸收电流衰减速度不同,可以表现出绝缘电阻高,而吸收比低的情况,此时需要用极化指数来检查变压器绝缘的干燥情况。,2.4.1 直流电阻测量的电流 直流电阻测量时,变压器是在直流励磁下的过程,在铁心内产生磁通 ,由于铁心材料的磁导率很高,所以在直流安匝 i N 作用下,铁心内的磁通密度B ( = B S )很高,绕组电感L和铁心磁通 存在关系 L = N / i (2-3) 由于磁通 大,对应绕组有大的电感。,2.4.3 直流电阻测量结束时电流的断开 在直流电组测量结束,需要断开测量线路
7、。而断开大电感的直流 电流,会产产生相当大的电压。这是因为断开电流时,储存在电感中的 能量通过向变压器的对地电容充电,可以达到很高的数值,这一点是测 量变压器直流电阻时需要注意的,一般直流电阻测量仪配有放电线路, 使断开时电压限制在安全范围内。但需要注意不要立即拆除连接线。 2.5 直流电阻不平衡率 对于1600 kVA及以下的变压器,直流电阻不平衡率相为4%,线为2%; 2000 kVA及以上的变压器,直流电阻不平衡率相(有中性点引出时)为2%,线(无中性点引出时)为1%。如果由于线材及引线结构等原因而 使直流电阻不平衡率超过上述值时,除应在出厂试验记录中记录实测 值外,尚应写明引起这一偏差
8、的原因。使用单位应与同温度下的出厂 实测值进行比较,其偏差应不大于2%,例:容量1000 kVA,低压额定电压400 V变压器,其低压引线布置如图,在线圈材料一样和制造正常条件下,其线电阻的不平衡率为2.69%,已超过了2%。,直流电阻测量注意: 1. 要使铁心饱和 2. 断开直流时注意反电势,电压比测量和联结组标号检定 3.1 标准 GB 1094.11999 电力变压器 第1部分 总则第10.3电压比测量 和联结组标号检定。 2. GB/T 64511999 三相油浸式电力变压器 技术参数和要求 10 220 kV级变压器。 3. GB/T 162741996 油浸式电力变压器 技术参数和
9、要求 500 kV级 4. GB 645086 干式电力变压器 第5.3条。 5. GB/T 10228 干式电力变压器技术参数和要求 6. DL/T 57395 电力变压器检修导则 第9.3.11条。 3.2 测量目的和要求 进行电压比测量和联结组标号检定的目的是为了保证两台及多台 变压器的并联运行。因为变压器并联运行的条件有: 1. 电压比相同; 2. 联结组标号相同; 3. 变压器短路电压相差在规定范围内,另一附加条件是变压器容量差别 不要大于3倍。,双电压表法,电桥法,绕组联结组,绕组的Y、D、Z联结及矢量图,4. 短路损耗和短路阻抗的测量 4.1标准 1. GB 1094.11999
10、 电力变压器 第1部分 总则 2. GB/T 64511999 三相油浸式电力变压器 技术参数和要求。 3. GB/T 162741996 油浸式电力变压器 技术参数和要求 500 kV级 4. GB 645086 干式电力变压器。 5. GB/T 10228 干式电力变压器技术参数和要求。 6. DL/T 57395 电力变压器检修导则 第9.3.14条,规定必要时进行 变压器的短路特性试验。 4.2 试验目的 短路损耗和短路阻抗是变压器的重要参数。短路阻抗和变压器的运行 及继电保护有很密切的关系,短路阻抗影响输电线路的电压和变压器 的并联运行;而短路损耗与变压器的能耗及温升有关。 4.3
11、标准要求,变压器短路阻抗的允许偏差,试验方法 负载损耗Pk是在变压器的一对绕组中,一侧绕组短路,另一侧 绕组施加电压,通过额定电流时测到的损耗。 (1) 直流电阻损耗,包括一对绕组损耗加的和; (2) 附加损耗:包括以下几部分损耗:,在工频交流条件下,设单相电源电压是正弦变化的,电压 u可表示为,电流,瞬时功率,变压器的损耗功率是 P = UIcos,UIcos(2t一 )是以两倍交流频率变化的功率,其平均值为零。,P = U I cos( ), = K1 0.0291 tan ,%,4.4.2.1 单相变压器损耗测量的电压表、电流表和瓦特表(V, A, W)线路,图4-2 单相变压器损耗测量
12、 a)无互感器 b)有电压互感器、电流互感器 A 安培表 v 伏特表 w 功率表 CT 电流互感器 PT电压互感器 TT 被试变压器 ZT 中间变压器,4.4.2.2 三相变压器损耗测量的电压表、电流表和瓦特表(V, A, W)线路, 三瓦特表法,三相损耗瞬时值是三相损耗之和,P= Wa + Wb + Wc = UaIacosa + UbIbcosb + UcIccosc,图4-3三相变压器损耗测试三瓦特表法测量接线图 (a)无互感器 b)有电压互感器、电流互感器 A一安培表 V一伏特表 w一功率表,三相三瓦特表法测量负载损耗时的相量图,4.4.2.3 三相变压器损耗测量的电压表、电流表和瓦特
13、表(V, A, W)线路, 二瓦特表法,两块功率表的瞬时功率是 p = uabia + ubcic p = (ua - ub)ia + (uc ub)ic ia + ic = ib p = (ua - ub)ia + (uc ub)ic = ua ia + ub ib + uc ic,三相二瓦特表法的缺点 三相二瓦特表法测量三相损耗时,在功率因数角 大于60后瓦特 表W1变为负值,实际损耗P是两块瓦特表指示W1和W2之差。图4-7表 示在功率因数角 30后,实际损耗P 与瓦特表指示W1和W2的关系, 而瓦特表指示W1和W2 在功率因数角 接近90时,变为大小接近相 等,而符号相反,实际损耗P
14、的测量,变为两个大数相减,结果误差 很大。所以在负载试验cos 低时,不能使用这种线路,,我国标准对损耗测量的偏差没有规定,但有的国家标准规定了损耗 测量的准确度为 3%,显然三相二瓦特表法测量三相损耗是不能满足这 一要求。因此,测量三相变压器的损耗应尽可能不使用三相二瓦特表法, 而使用三相三瓦特表法。,数字变压器损耗测量线路,系统的特点是使用电容分压器测量电压,使用零磁通或双级电流 互感器测量电流,使用数字功率表,因而可在功率因数很低时达到较 高的准确度。,标准损耗测量系统在不同功率因数cos下的功率测量误差,预计变压器负载损耗测量时可能将会遇到的cos 值如图4-9中以 粗实线表示。,4.
15、5.1短路阻抗(一对绕组的) :按标准短路阻抗是 在额定频率和参考温度下,一对绕组中某一绕组端子之间的 等效串联阻抗Z = R十jX ()。确定此值时,另一绕组的端子短路, 而其他绕组(如果有)开路。 在实际工作中常使用短路阻抗的相对值,即%值。,.6 短路试验的容量,大型变压器短路试验时,所需的试验电源容量较大,以360 MVA / 220 kV 双线圈变压器为例,设短路阻抗为15% ( 17.5%) = 16.12%。 施加到额定电流所需的电压是 220 0.1612 = 35.46 kV; 容量是 360000 0.1612 = 58030 kVA。 即使按标准允许的范围,施加1/2额定电流, 电压是35.46 /2 =17.73 kV; 容量是58030 / 4 = 14510 kVA。,短路试验线路原理图,4.7 短路试验结果的计算 按标准负载损耗和短路阻抗均规定是75C的,因此在环境温度下的 测量结果要换算到75C。 4.7.1 75C的短路阻抗,温度t C下的短路阻抗的有功分量,urt =,ur75 = K urt,短路阻抗的无功分量不随温度改变,无功分量ux可由下