变压器试验——进修教材

变压器试验2009-09-141.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(tanδ)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.GB1094.1—1999《电力变压器第1部分总则》第10.1.1a绕组电阻测量。2.GB/T6451—1999《三相油浸式电力变压器技术参数和要求》10~220kV级变压器。3.GB/T16274—1996《油浸式电力变压器技术参数和要求500kV级》4.GB6450—86《干式电力变压器》第5.2条。5.GB/T10228—《干式电力变压器技术参数和要求》6.DL/T573—95《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GB1094.1–1996《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2.2.1V–A表法2.2.2直流电阻大的情况(电阻R10Ω)使用单臂电桥测量当电桥平衡时，即io=0时，有rx=r3r2/r1在测量时，不可避免地要使用引线电缆，这会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R10Ω)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２项在括弧内各项之和等于领时就等于零。等式右边是误差。假定变压器直流电阻测量时，引线长6m，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tanδ3.1绝缘电阻绝缘电阻是例行试验，根据变压器容量、电压等级不同，需要测量绝缘电阻、吸收比、和极化常数。图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iN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。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1600kVA及以下的变压器，直流电阻不平衡率相为4%，线为2%；2000kVA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1000kVA，低压额定电压400V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1.GB1094.1—1999《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/T6451—1999《三相油浸式电力变压器技术参数和要求》10~220kV级变压器。3.GB/T16274—1996《油浸式电力变压器技术参数和要求500kV级》4.GB6450—86《干式电力变压器》第5.3条。5.GB/T10228—《干式电力变压器技术参数和要求》6.DL/T573—95《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.GB1094.1—1999《电力变压器第1部分总则》2.GB/T6451—1999《三相油浸式电力变压器技术参数和要求》。3.GB/T16274—1996《油浸式电力变压器技术参数和要求500kV级》4.GB6450—86《干式电力变压器》。5.GB/T10228—《干式电力变压器技术参数和要求》。6.DL/T573—95《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tUusin2tItZUisin2sin2电流瞬时功率tUsin2tIsin2tUI2coscosiup变压器的损耗功率是P=UIcosUIcos(2t一)是以两倍交流频率变化的功率，其平均值为零。P=UIcos()=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=UaIacosa+UbIbcosb+UcIccosc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、电流表和瓦特表(V,A,W)线路，二瓦特表法两块功率表的瞬时功率是p=uabia+ubcicp=(ua-ub)ia+(uc–ub)icia+ic=ibp=(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。4.5.1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。４.6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360MVA/220kV双线圈变压器为例，设短路阻抗为15%(17.5%)=16.12%。施加到额定电流所需的电压是2200.1612=35.46kV；容量是3600000.1612=58030kVA。即使按标准允许的范围，施加1/2额定电流，电压是35.46/2=17.73kV；容量是58030/4=14510kVA。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75C的，因此在环境温度下的测量结果要换算到75C。4.7.175C的短路阻抗温度tC下的短路阻抗的有功分量urt=%10NktSPur75=Kurt短路阻抗的无功分量不随温度改变，无功分量ux可由下式计算2Nkt2kt2Nktk2rt2kt1010%SPuKSPuuuux=11022Nkt2ktKSPu=4.7.2负载损耗折算到75CPkt=I2R+PFt直流电阻损耗I2R75=KI2RttK2353104.7.2.2附加损耗校正到参考温度PF75=PFt/K4.7.2.3负载损耗校正到参考温度KRIKPKPKRIPt22KtFtt2k7514.9负载损耗测量时注意：大容量变压器负载损耗测量时cos低，准确测量损耗难度较大；大容量变压器负载损耗测量时所需试验电源容量大；建议使用三瓦特表法测量短路损耗；短路损耗测量时，注意准确测量温度。短路试验注意：1.Cos低2.试验电源容量大3.温度5.变压器空载损耗和空载电流测量5.1标准5.2试验目的空载损耗和空载电流是变压器的重要参数。空载损耗与变压器的能耗及温升有关，空载电流中的谐波和变压器的运行及继电保护有很密切的关系。空载损耗的允许偏差+15%空载电流的允许偏差是+30%5.3试验线路空载损耗和空载电流的试验线路基本同短路损耗和短路阻抗的试验线路,但测量空载损耗和空载电流是以平均值电压表为准,所以在线路图4-1、4-2、4-3和图4-5中和电压表并联有平均值电压表．三相变压器的铁心三相是不对称的，1.励磁绕组Y接5.4.2.1空载电流励磁绕组D接5.4.2.