淺談單相變壓器空載試驗(yàn)操作方法

摘 要：變壓器空載試驗(yàn)是變壓器重要的試驗(yàn)項(xiàng)目之一，空載試驗(yàn)是在變壓器的一個(gè)繞組供給額定電壓，使鐵心中產(chǎn)生額定磁通，通過測(cè)量空載電壓、空載電流和空載損耗等可發(fā)現(xiàn)磁路中的局部或整體缺陷，可作為變壓器投入運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁損耗的衡量。另外，空載損耗使變壓器在投運(yùn)后時(shí)時(shí)刻刻都在產(chǎn)生能源損失，因此通過試驗(yàn)測(cè)定后，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)論對(duì)變壓器的制造、運(yùn)行方式都具有非常重要的指導(dǎo)作用，把它控制在一定范圍內(nèi)，對(duì)變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和節(jié)約能源都有重要意義。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)蜗嘧儔浩鳎豢蛰d試驗(yàn)；變比；勵(lì)磁參數(shù)

1 概述

變壓器廣泛用于各種大型發(fā)電廠、變電所和負(fù)荷大小不同的用戶中，在電力系統(tǒng)中，用于升壓或降壓，以減少在電路中的電能損耗，并滿足用戶對(duì)各種電壓等級(jí)的要求。

空載試驗(yàn)，其目的是檢查繞組是否存在匝間短路故障、鐵心疊片間的絕緣情況、鐵心本體是否有兩點(diǎn)接地以及穿心螺桿和壓板的絕緣情況，檢驗(yàn)制造時(shí)采用的原材料。既是對(duì)變壓器制造情況評(píng)判的重要手段，也可以對(duì)使用中的變壓器做出正確的評(píng)估，是對(duì)變壓器整體做出評(píng)判、壽命預(yù)測(cè)的重要試驗(yàn)之一?？蛰d試驗(yàn)是出廠檢驗(yàn)必不可少項(xiàng)目，也是制造廠家、安裝單位和用戶移交時(shí)的重要交接試驗(yàn)，同時(shí)也是檢修后驗(yàn)證試驗(yàn)項(xiàng)目之一。

空載試驗(yàn)的基本方法是，在低壓側(cè)加入額定電壓，使鐵心中產(chǎn)生磁通，根據(jù)儀表數(shù)據(jù)的測(cè)取，計(jì)算得到變壓器變比k以及勵(lì)磁參數(shù)Zm、Rm、Xm，從而根據(jù)空載試驗(yàn)，制定變壓器空載特性曲線，得出試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2 試驗(yàn)設(shè)備規(guī)劃

變壓器空載試驗(yàn)，其核心是通過使用交流電壓表，交流電流表，智能型功率、功率因數(shù)表，三相組式變壓器，從而對(duì)電壓，空載電流，空載功率進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，接線時(shí)應(yīng)注意在低壓側(cè)進(jìn)行該試驗(yàn)，使低壓側(cè)保持開路狀態(tài)，副邊不可短路，同時(shí)，在開始試驗(yàn)之前，需保證電源電壓歸零，檢查試驗(yàn)線路接線是否正確，以免接通線路時(shí)燒壞儀表。功率表的連接需保證電流表串接，電壓表并接，試驗(yàn)時(shí)使用單相變壓器進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)具體步驟應(yīng)如圖1所示。

圖1

3 試驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)

試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)保證每個(gè)電路元件通電良好，接入電路前可檢查元件功能是否正常，同時(shí)了解每個(gè)儀表的量程，防止損壞或?qū)υ囼?yàn)數(shù)據(jù)造成影響。接線如圖2所示。

圖2

（1）根據(jù)線路圖接線，完成電路，被測(cè)變壓器選擇三相組式變壓器中一只作為單相變壓器，其額定容量為PN，已知額定電壓U1N/U2N，額定電流I1N/I2N，變壓器的低壓線圈a、x接電源，高壓線圈A、X開路。

（2）選好所有測(cè)量?jī)x表的量程，檢查調(diào)壓器旋鈕是否向逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)到底，將其輸出電壓調(diào)至零的位置（即逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底），防止在接通電路時(shí)毀壞測(cè)量?jī)x表。電流、電壓表的準(zhǔn)確度應(yīng)不低于0.5級(jí)，電流、電壓互感器的準(zhǔn)確度應(yīng)不低于0.2級(jí)，以提高試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

（3）檢查電路接線是否正確，同時(shí)防止任何設(shè)備出現(xiàn)短路情況。功率表的連接必須使其電流線圈和電壓線圈兩點(diǎn)間的電位差最小。另外，接線時(shí)，還應(yīng)注意電流線圈和電壓線圈的極性。必須注意互感器的極性，電流互感器的二次側(cè)不可開路，互感器的外殼及二次繞組一端必須牢固接地。

（4）注意剩磁的影響。一般情況下，鐵心中的剩磁對(duì)額定電壓下的空載損耗的測(cè)量不會(huì)帶來較大的影響。由于在額定電壓下，空載電流所產(chǎn)生的磁通能夠克服剩磁的作用，使鐵心中的剩磁通、隨外施空載電流的勵(lì)磁作用而進(jìn)入正常的運(yùn)行狀態(tài)。若進(jìn)行空載試驗(yàn)，在加壓的開始階段三相功率表及電流表會(huì)出現(xiàn)異常指示。遇到這種情況，施加電壓時(shí)可多持續(xù)一段時(shí)間，待電流功率表指示恢復(fù)正常后再讀數(shù)。

（5）線路檢查完畢之后，合上交流電源總開關(guān)，按下“啟動(dòng)”按鈕，接通三相交流電源。此時(shí)調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器旋鈕，使變壓器空載電壓U0=1.2UN，然后逐次降低電壓電源，在1.2-0.3UN的范圍之內(nèi)，測(cè)取變壓器的U0、I0、P0。

（6）測(cè)取數(shù)據(jù)時(shí)，U=UN點(diǎn)必須測(cè)，因?yàn)樽儔浩骺蛰d試驗(yàn)是用來測(cè)量空載損耗的參數(shù)的，而空載損耗主要是鐵耗，而鐵耗大小由變壓器自身的性質(zhì)決定，與負(fù)載大小無關(guān)，即空載時(shí)的損耗等于負(fù)載時(shí)的鐵損耗，但這是在額定電壓狀態(tài)下，如果電壓偏離額定值，根據(jù)磁化曲線，如圖3所示。

圖3

由圖可知，由于變壓器鐵心中的磁感應(yīng)強(qiáng)度處在磁化曲線的飽和段，此時(shí)，空載損耗和空載電流都會(huì)急劇變化，此時(shí)的測(cè)量值會(huì)與真實(shí)值有較大偏差，所以在額定電壓下的值必須測(cè)，在UN處，選擇較為密集的數(shù)據(jù)，進(jìn)行測(cè)量，提高準(zhǔn)確性。

（7）為了計(jì)算變比k，在UN下測(cè)取的同時(shí)，測(cè)出高壓側(cè)電壓數(shù)據(jù)，進(jìn)行記錄。

注意事項(xiàng)：在單相變壓器空載試驗(yàn)中，應(yīng)注意電壓表，電流表，功率表的合理布局，以便接線方便，同時(shí)注意各個(gè)儀表量程的選擇。

4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

4.1 變比計(jì)算

由空載試驗(yàn)測(cè)變壓器高壓側(cè)，低壓側(cè)電壓數(shù)據(jù)，分別計(jì)算出變比，然后取其平均值作為變壓器的變比k。

K=UAX/Uax

4.2 繪制出空載特性曲線（圖4）

空載特性曲線U0=f（I0），P0=f（U0）

所以，我們可以根據(jù)空載特性曲線，通過對(duì)應(yīng)的電壓，得知其對(duì)應(yīng)的空載電流與鐵心損耗值。

4.3 計(jì)算勵(lì)磁參數(shù)

從空載特性曲線上查出對(duì)應(yīng)于U0=UN時(shí)的I0和P0值，并由下式算出激磁參數(shù)

Rm=P0/I02

Zm=U0/I0

5 試驗(yàn)誤差因素分析

5.1 調(diào)壓器因素

空載試驗(yàn)要求電源有較好的調(diào)壓特性，在試驗(yàn)中，一般由外部電源通過調(diào)壓器輸出進(jìn)行空載試驗(yàn)，試驗(yàn)基本上從零開始升壓，若電壓未調(diào)至零，在啟動(dòng)電路時(shí)，儀表會(huì)因勵(lì)磁涌動(dòng)造成一定程度的損壞，造成試驗(yàn)數(shù)據(jù)的偏差。

5.2 儀表讀數(shù)

因儀表的制作精準(zhǔn)度不同，不同規(guī)格的儀表與量程會(huì)造成不同的測(cè)取數(shù)值，在結(jié)果計(jì)算中造成一定誤差。

5.3 元件電阻

測(cè)量時(shí)，各個(gè)儀表，連接導(dǎo)線等都不會(huì)是理想狀態(tài)，所以，其內(nèi)部有一定的阻值，會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)造成一定的影響。

6 試驗(yàn)結(jié)論

通過空載試驗(yàn)，我們可以得知變壓器自身勵(lì)磁參數(shù)的大小，通過數(shù)據(jù)的分析，得知變壓器投入運(yùn)行時(shí)自身損耗的數(shù)據(jù)，我們所測(cè)得的數(shù)據(jù)應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定所標(biāo)的數(shù)據(jù)和規(guī)定的偏差。經(jīng)驗(yàn)告訴我們，各個(gè)空載數(shù)據(jù)偏差應(yīng)不超過10%，勵(lì)磁損耗的大小決定于鐵心材質(zhì)的好壞和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，在空載試驗(yàn)中，勵(lì)磁損耗（即勵(lì)磁參數(shù)）是最為重要的，引起勵(lì)磁損耗增大的原因可能是變壓器制造材質(zhì)不良，片間絕緣不好，鐵心中某一部分短等等，此時(shí)只需找到引起空載損耗增大的原因即可采取一定措施，進(jìn)行控制或減少。變壓器內(nèi)部的勵(lì)磁損耗是影響變壓器效率的重要因素，因此，我們必須將其控制在一定范圍內(nèi)，才會(huì)實(shí)現(xiàn)變壓器效益最大化，對(duì)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與能源的充分利用都具有重大意義。

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，制定變壓器空載特性曲線，整理出試驗(yàn)報(bào)告，進(jìn)行縱向和橫向的比較分析，對(duì)變壓器內(nèi)部絕緣情況、材質(zhì)情況、制造工藝和技術(shù)水平，可以得出基本的評(píng)判；對(duì)變壓器是否可以繼續(xù)使用提供指導(dǎo)；對(duì)使用壽命和年限做出預(yù)測(cè)；對(duì)損耗做到心中有數(shù)；對(duì)檢修維護(hù)起到指導(dǎo)作用；對(duì)變壓器如何經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供參考；對(duì)制造工藝的提高、選用原材料的要求都有重要的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

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