变压器试验(培训)

变压器试验电力变压器：具有两个或多个绕组的静止设备，为了传输电能，在同一频率下，通过电磁感应将一个系统的交流电压和电流转换为另一个系统的电压和电流，通常这些电流和电压的值是不同的。1前言本教材主要介绍了变压器的例行试验和型式试验项目，试验内容以干式变压器为主（大部分试验项目和方法同样适用于油浸式变压器），由于编写此教材的时间较短，特殊试验和油浸式变压器的相关试验项目（例如变压器油的相关试验项目）未编入此教材，相关内容将在授课时予以介绍。由于本人的水平所限，教材中难免存在不妥、错误和不足之处，敬请批评指正。宋钦刚2011.52变压器允许偏差：（GB1094.1-1996）项目偏差1a.总损耗b.空载损耗或负载损耗+10%+15%但总损耗不得超过+10%2空载电压比规定的第一对绕组主分接a.规定电压比的±0.5%b.实际阻抗百分数的±1/10取其中低者其它分接按协议但不低于a和b中较低者其他绕组对按协议但不低于a和b中较低者3短路阻抗有两个独立绕组的变压器或多绕组变压器中规定的第一对独立绕组主分接当阻抗值≥10%时，±7.5%当阻抗值＜10%时，±10%其它分接当阻抗值≥10%时，±10%当阻抗值＜10%时，±15%自耦联结的一组绕组，或多绕组变压器中规定的第二对独立绕组主分接±10%其它分接±15%其它绕组对±15%按协议正偏差可加大4空载电流+30%注：1、对某些自耦变压器和增压变压器，因其阻抗很小，则应有更大的偏差。对分接范围大的变压器特别是分接范围不对称时，也会要求作特别考虑。另一方面，例如：当变压器要和已有的变压器并联时，按协议，可规定更小的阻抗偏差，但应在投标阶段提出，经制造厂和用户协商规定。2.规定值，是指制造厂规定的（设计值或标准值）3.高压绕组与其相近的绕组称为第一对绕组多绕组变压器的损耗偏差适用于每一对绕组，但对某一负载条件给定时除外。3第一章试验项目依据GB1094.11-2007电力变压器第11部分：干式变压器IEC60076-11：2004，MOD一、例行试验：（每台变压器都要承受的试验）1)绕组电阻测量（按1094.1的规定）2)电压比测量和联结组标号检定（按1094.1的规定）3)短路阻抗和负载损耗测量（按1094.1的规定）4)空载电流和空载损耗测量（按1094.1的规定）5)外施耐压试验（按1094.3的规定）6)感应耐压试验（按1094.3的规定）7)局部放电测量（分为例行试验和特殊试验）二、型式试验：（在一台有代表性的变压器上进行的试验，以证明被代表的变压器也符合规定要求）1)雷电冲击试验（按1094.3的规定）2)温升试验（详见GB1094.2-1996）三、特殊试验：（除例行试验和型式试验外，按制造厂和用户协议所进行的试验）1)声级测定（详见GB/T1094.10-2003）；2)短路承受能力试验（详见GB1094.5-2003；试验后要重复局部放电试验）3)环境试验；4）气候试验；5）燃烧性能试验注意：以上试验项目中没有绝缘电阻测量。4第二章绕组直流电组测量一、测量目的1.导线焊接或机械连接是否良好，有无焊接或连接不良的现象；2.引线与分接的连接是否良好；（有载调压变压器，要考虑与有载开关的连接）3.导线的规格、电阻率是否符合要求；4.各相绕组的电阻是否平衡；（对于配电变压器不平衡率：相＜4%，线＜2%；对于电力变压器不平衡率：相＜2%，线＜1%）5.为变压器负载损耗和绕组的温升计算提供最关键的数据（冷态电阻和断电时的热电阻）注：如果直流电阻不平衡率，由于线材及引线结构等原因超过规定时，在出厂试验记录中记录实测值，并写明引起这一偏差的原因，使用单位应按出厂实测值（同温度下）进行比较，其偏差应不大于2%。二、测量方法1.电桥法：这是一种测量变压器绕组电阻常用的方法，在正确合理使用电桥的条件下，可以得到较高的准确度，通常使用0.01--0.1级的电桥。2.伏-安表法：利用毫伏表和电流表测得的数据经计算可以得到电阻值，目前各生产厂家已很少利用此方法。53.数字微欧计（或电阻测试仪）：这是基于伏-安表法新开发出的变压器直流电阻测量装置，这种仪器不仅使用方便，而且准确度也相当高，近年来已被广泛使用。这种仪器充电电流范围一般为1mA—30A左右。有的甚至可以达到100A，主要用于大型变压器的测量。输出直流电压不高，一般在20V以下。三、测量结果计算当三相电阻相等时：Y接相线RR2；D接相线RR321.环境温度下的测量结果换算到其它温度：铜绕组换算到其它温度铝绕组换算到其它温度tRRt235235tRRt225225Rθ-温度为θ℃时直流电阻值（Ω）；Rt--温度为t℃时直流电阻值（Ω）；t--测量时环境温度℃；2.三相电阻不平衡率的计算：=%100平均最小最大RRR也就是取三相电阻最大值减最小值做分子，三相平均值做分母，然后根据上式计算出三相电阻不平衡率。6在实际工作中，可以用下式快速简单的计算出三相电阻不平衡率是否超差：%100最小最小最大RRR若按上式得出的不平衡率符合要求，则真实不平衡率也符合要求，反之，应计算真实不平衡率。四、测量绕组直流电阻时的注意事项：1）测量前应根据变压器的容量大小和变压器电阻设计值的大小选择测量仪器和测量挡位，一般来说，容量大的产品，选择充电电流大的测量仪器，这样可以缩短充电时间，保证快速测量的真确性，若不知电阻值的大小，测量时应将电阻测量挡位放大一些，逐渐调到合适的测量挡位，这样可以有效地保护测量仪器，延长仪器使用寿命。2）应严格按照测量仪器使用说明书进行操作，避免误操作和测量过程中导电夹的拉弧现象。3）为了减小测量误差，测量过程中各连线和接线应准确无误，最大限度地减少来自于各方面表面接触电阻所产生的影响。4）准确地记录测量时的测量温度。测量温度相差1℃时，电阻值约为±0.4%。5）测量完毕后，应及时将实测值与设计值换算到相同温度下进行比较，并计算其电阻不平衡率是否符合相关标准和技术的要求。7第三章电压比测量及联结组标号检定一、电压比测量的目的：（各绕组匝数及电压比是否正确或符合要求）1.保证绕组各个分接的电压比在标准或技术要求的电压比允许范围之内。2.确定并联线圈或线段（例如分接线段）的匝数相同。3.判定绕组各分接引线和分接开关的连接是否正确。电压比和联接组别相同是变压器并联运行的必要条件之一二、电压比测量方法1.双电压表法：准确度较低，在有条件的情况下一般不用此方法。2.变比电桥法：准确度较高，精度通常为0.1%，是目前常用的方法。三、绕组联结组标号检定测量方法通常有三种：变比电桥法；双电压表法和示波器法。其中变比电桥法、双电压表法常用于电力变压器的绕组联结组标号测定，而变比电桥法更是普遍的应用于制造厂家中，往往和电压比测量同时进行。示波器法适用于各种绕组联结组的测定，在标准绕组联结组标号的测定中很少使用，一般用于特殊的绕组联结组标号的测定（如测定相位移）。8四、试验中常见的几种联结组五、电压比测量和绕组联结组标号测定中的注意事项1.应严格按照变比电桥的使用说明书进行操作，测试过程中，不得触摸受试端子，以免发生触电事故。不同生产厂家的变比电桥，其输出交流电压也有所不同，一般在80V左右，有的可达220V。2.测试过程中，各端子的连接线应准确无误的接实，在虚接的情况下会产生测量误差。3.当D型接法变压器D接绕组一侧有开路时，所测变比可能是合格的，此时应测直流电阻进行进一步的验证。4.在三相测量中出现不合格时，可采用单相测量的方法查找故障相，甚至可以通过空载送电的方法查找短路相。9第四章空载试验一、空载试验的目的：测量变压器的空载损耗和空载电流；验证变压器铁心的设计计算、工艺制造是否满足标准和技术条件的要求；检查铁心是否存在缺陷，如局部过热、局部绝缘不良等。方法：变压器任意一侧绕组（一般为低压）施加额定频率的额定电压，其它绕组全部开路，测量空载损耗和空载电流。二、空载试验的线路和方法1试验线路：三相变压器空载试验接线图（二瓦表法）三相变压器空载试验接线图（三瓦表法）10说明：由于二瓦表测量损耗时的误差比三瓦表的大，建议在有条件的情况下尽可能使用三瓦表测量损耗。2.空载试验用的设备和仪器仪表试验电源：1）调压器：常用的调压器有感应调压器和移卷调压器，在电源和调压器容量较大时，调压器输出电压的波形受变压器空载电流的影响小一些。2）同步发电机组3）中间变压器利用中间变压器可以使施加电压生高或降低，提高电源电压的利用范围。仪器仪表：常用仪器仪表有：电流互感器、电压互感器、电流表、电压表、功率表、平均值电压表（测量电压在半周内的平均值）。另外还有功率测试仪（这是一种将电流表、电压表、功率表和平均值电压表功能集于一体的一种测量仪器）。四、空载试验的注意事项1.由于空载试验要对变压器施加到额定电压，而电力变压器的高压侧电压都比较高，因此试验时的各部分连接线要保证绝缘距离，11试验人员切勿靠近被试变压器的端子，以免发生安全事故。2.空载试验前，应对变压器的空载性能数据有所了解，选择合适的互感器电压等级和倍数，在不知变压器空载性能参数的情况下，先选择较大的互感器倍数，然后逐步调整到合适的倍数。3.空载试验加压过程中，随时注意电流表的变化，施加电压应从低于1/3额定电压时合闸，试验过程中若出现意外情况或事故应立即断电。4.试验结束后，应对试验数据和设计（或标准）数据进行比较，验证试验结果是否符合设计（或标准）的要求。5.当绕组存在并绕导线短路时，变压器能够施加空载电压，但空载损耗和空载电流会明显增大，应引起重视。12第五章负载损耗和短路阻抗测量一、负载试验概述1.试验目的变压器负载损耗和短路阻抗测量是变压器的例行试验，其目的是测量变压器的负载损耗和短路阻抗，确定这两个重要参数是否满足标准、技术协议的要求以及变压器绕组内是否存在缺陷。2.负载损耗在变压器的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。负载损耗由以下几部分组成：（电阻损耗和附加损耗组成）1)绕组中的直流电阻损耗I2R，这是负载损耗的主要部分；2)此外还有因绕组电流产生的漏磁场引起的附加损耗，其中包括：（1）漏磁场在绕组导线内的涡流损耗；（2）漏磁场在绕组并联导线内的不平衡电流损耗；（3）漏磁场在铁心内引起的涡流损耗及漏磁场使铁心内磁通分布不均匀引起的损耗增加；（4）漏磁场在夹件、拉板等结构件内的损耗3.短路阻抗在变压器绕组中通过额定频率、正弦波形的额定电流，另一13侧绕组短路时的阻抗称为变压器的短路阻抗，一般用相对于某一参数阻抗的百分数表示。在变压器负载试验中，同时测定变压器的负载损耗和短路阻抗。短路阻抗决定了一台变压器在系统短路时短路电流的大小和短路时变压器内部电动力的大小，短路阻抗还是变压器在负载时的电压变化，即对电网运行时电压波动的影响。短路阻抗也是决定变压器并联运行的必要条件之一。二、负载损耗和短路阻抗的测量1.试验线路负载试验线路和空载试验线路基本相同，只是负载试验一般由高压侧送电、低压侧短路，在负载试验中也不使用平均值电压表，全部使用方均根值（有效值）仪表。由于负载试验时容量大而功率因数cosφ低，是试验时应注意的问题。2.负载试验的方法GB1094.1-1996标准要求，变压器负载损耗和短路阻抗的测量要在主分接上进行，分接范围超过5%的变压器，应在主分接和两个极限分接测量短路阻抗。双绕组变压器试验时，应在额定频率下，将近似正弦波的电压施加在一个绕组上，另一个绕组短路，在施加电压绕组的电流达到额定电流时进行测量。受到试验电源限制时，可以施加不小于50%的额定电流。试验中要测量三相的电压和电流，并以三相平均值为准。143.负载损耗校正到参考温度常温下测量的负载损耗KtP要校正到参考温度，不同绝缘等级的变压器，其参考温度也不同，例如F级绝缘变压器，参考温度为120℃。温度t℃时，负载损耗可分为直流电阻损耗和附加损耗。FttktPRIP21)电阻损耗校正到参考温度对于单相变压器：rIRIPKR2221对于三相变压器：