变压器试验原理培训

干式变压器试验原理适用于金盘电气干变试验-----作者：陈冠林目录•一、标准•二、使用条件•三、试验项目•四、电压比测量及联结组别标号检定•五、绕组直流电阻测量•六、空载试验•七、负载试验•八、绝缘电阻•九、工频耐压测试•十、感应耐压测试•十一、局部放电测试•十二、温升试验•十三、雷电冲击试验•十四、噪声试验•十五、气候试验C1、C2•十六、环境试验E0、E1、E2•十七、燃烧性能试验•十八、承受短路能力一、标准•GB1094.1总则•GB1094.2温升•GB1094.3绝缘水平和绝缘试验•GB1094.4电力变压器和电抗器的雷电冲击和操作试验导则•GB1094.5承受短路的能力•GB1094.10声级测定•GB1094.11干式变压器(GB6450)•IEC60076.11干式变压器•IEEE.C57.12.01干式配电和电力变压器通用要求，包括固体干式和环氧树脂浇注线圈(电气和电子工程师协会)二、使用条件•1、海拔•海拔不超过1000m•2、冷却空气温度•最高温度40℃•最热月平均温度30℃•最高年平均温度20℃•最低温度-25℃（适用于户外式变压器）•最低温度-5℃（适用于户内式变压器）•3、电源电压波形•电源电压波形应近似于正弦波。•4、多相电源电压对称•对于三相变压器，其三相电源电压应近似对称•5、湿度•周围空气的相对湿度应低于93%。线圈表面不应出现水滴。•6、特殊使用条件•——环境温度的上限或下限超过了规定的限值；•——通风受到限制；•——海拔超过中规定的限值；•——有害性烟雾和蒸气；•——水蒸气；•——湿度超过中规定的限值；•——水滴；•——盐雾；•——过量的和有腐蚀性的灰尘；•——负载电流中有较高的谐波含量；•——电源电压波形畸变；•——瞬变过电压峰值超过了规定的限值；•——修正相关功率因数和限制涌流的电容器投入方式：•——叠加的直流电流；•——要求在设计中进行特殊考虑的地震条件；•——巨大的机械冲击和振动；•7、运输和贮存条件•所有的变压器均应能在环境温度低至-25℃，适于运输和贮存。•变压器在抵达安装现场的运输过程中，预计会受到的强烈冲击、振动和倾斜应预先告知制造单位。•8、额定容量•应规定变压器每个绕组的额定容量并将其标志在铭牌上。当变压器带外壳供货时，它应具有100%额定容量。额定容量是指在连续负载下的值。它是负载损耗、温升及短路阻抗保证值和测试值的依据。•注：双绕组变压器只有一个额定容量，且两个绕组的额定容量相同。当变压器一次绕组施加额定电压并通过额定•电流时，变压器两个绕组吸取了相应的额定容量。•额定容量是与连续负载工况相对应的。然而，符合本部分的干式变压器，可允许在过负载下运行，•有关其过负载运行的导则。•9、高于额定电压时的运行•在Ｕm的规定值内，且在电压与频率之比大于额定电压与额定频率之比，但不大于5%的过励磁条件下，变压器应能无故障地运行。•注：本要求并不意味着在正常运行中会经常出现。因为在这种情况下，铁心损耗的增加会产生不利的影响，故要限制这种运行的持续时间。这种情况应该仅限于比较少见的且运行时间有限的负载场合，如急救负载或特高峰值负载。•10、风机冷却时的运行•当变压器装有风机进行辅助冷却时，其有、无风机时的标称额定容量应由供、需双方协商确定。•铭牌上应标出无风机冷却时的额定容量和有风机冷却时的最大额定容量•11、冷却方式•空气A、自然循环N、强迫循环F•12、铭牌•每台变压器均应装有一块铭牌，铭牌的材料应不受气候影响，并应固定在明显可见的位置。铭牌上所标志的内容应永久保持清晰（可采用蚀刻、雕刻、打印或光化学处理等方式）。下述各项内容应标志在铭牌上。•a)干式变压器；•b)本部分代号；•c)制造单位名称；•d)出厂序号；•e)制造年月；•f)每个绕组的绝缘系统温度。第一个字母代表高压绕组，第二个字母代表低压绕组。当有多个绕组时，则字母应按从高压绕组到低压绕组的顺序依次排列；•注1：当各绕组的绝缘系统温度相同时，可只标注一个字母；•注2：当无法用字母标注时，可改用温度（绝缘系统温度的摄氏度）标注。•g)相数；•h)每种冷却方式的额定容量；•i)额定频率；•j)额定电压，包括各分接电压（如果有）；•k)每种冷却方式的额定电流；•l)联结组标号；•m)在额定电流及相应参考温度下的短路阻抗；•n)冷却方式；•o)总重量；•p)绝缘水平（铭牌上应标出所有绕组的额定耐受电压，其标志的原则见GB1094.3）；•q)防护等级；•r)环境等级；•s)气候等级；•t)燃烧性能等级三、试验项目1、例行试验：（每台变压器都要承受的试验）⑴电压比测量和联结组别标号检定⑵绕组直流电阻测量⑶空载试验⑷负载试验⑸绝缘电阻⑹工频耐压试验⑺感应耐压试验⑻局部放电试验2、型式试验（在一台有代表性的变压器上所进行的试验验，以证明被代表的变压器也符合规定要求）温升试验，冲击试验3.特殊试验（除型式试验和例行试验外，按制造厂和用户协议所进行的试验）声级试验，突发短路，零序阻抗试验，空载电流谐波测量，绕组对地或绕组间的电容测定，环境试验，气候试验，燃烧性能试验四、电压比测量及联结组别标号检定•1、电压比测量目的•（1）、保证绕组各个分接的电压比在标准或合同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。（短路、断路）•（3）、判定绕组各分接的引线和分接开关的连接是否正确•2、联结组别•如用户无其他规定，变压器的联结组建议用钟时序数为5或11的Dyn联结组别，中性点的连接应能承载额定相电流•3、额定电压比•一个绕组的额定电压与另一个具有较低或相等额定电压的绕组的额定电压之比。•4、有载调压、无载调压•5、变压器并联运行条件•（1）、比值相同•（2）、联结组别•（3）、S1：S21：3△•（4）、阻抗相近•6、分接•±5%，每级为2.5%（5个分接位置）；•±5%（3个分接位置）。五、绕组直流电阻测量•1、绕组直流电阻测量目的•（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椐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，所以温升试验需要测量电阻。•2、测量条件•（1）、应记录被试绕组温度及绕组端子间的电阻，且应使用直流进行测量•（2）、在测量中，应注意将自感效应的影响降到最小程度•（3）、测量前，变压器在恒定的环境温度下静止的时间，不应少于3h•（4）、绕组的温度应与绕组电阻同一时间测量•3、检验标准•a线%2%a相%4%（SN1600KVA）•a%=（Rmax-Rmin）/R平*100%•4、测量结果计算•（1）、R0=Rm*(235+T1)/(235+T2)铜235铝225•（2）、线相电阻转换△接Y接•5、测量过程中应注意事项•（1）、测量直流电阴所用的电流应取2%~10%的额定电流，不要大于20%的额定电流，避免因电流引起的绕组发热温度升高带来的误差。•（2）、直流回路中有电流I时，变压器铁心磁场，断开时会产生高电压，可能危及人身安全和损坏仪表，所以需要用放电回路使电流由I通过电阻上的损耗慢慢下聊，待电流很小时再断开线路六、空载试验•1、定义空载损耗是将额定频率下正弦波形的额定电压（主分接）施加选定绕组，其余绕组开路，测量输入到变压器中的有功功率叫空载损耗，空载损耗大部分发生在铁心内，是由于磁通在硅钢片内以交流频率变化而产生的损耗，它以热的形式散出。此外由于空载电流流经绕组，会在绕组内产生空载电流的电阻损耗I20R，但损耗I20R通常很小，一般忽略不计。•2、分类•变压器的空载电流产生磁势及磁通，由于磁通主要在铁心中通过，因此在铁心硅钢片中产生一定的损耗，即空载损耗；也称铁损。此损耗包括两个方面，一方面是磁滞损耗，当交流通过变压器时，通过变压器硅钢片的磁力线其方向和大小随之变化，使得硅钢片内部分子相互磨擦放出热能，从而损耗了一部分电能。另一方面是涡流损耗，当变压器工作时铁芯中有磁力线穿过，在与磁力线垂直的平面上就会产生感应电流，由于此电流自成闭合回路形成环流，且成旋涡状，故称涡流，涡流的存在使铁芯发热，消耗能量。•3、要求•三相绕组变压器绕组容量不等时，空载电流基数无论由哪个绕组供电，均应换算到最大容量。损耗允许偏差15%，空载电流偏差30%。•4、公式P0=Pm/（P1+（U/U1）2P2）P0=Um*（U/U1）•5、变压器不对称磁路情况•在空载试验时，变压器的阻抗是空载阻抗，因为磁路三相不对称，因此三相阻抗是不对称的，V相磁路最短，所需励磁电流小，阻抗最大；V相和W相励磁电流大，阻抗小。七、负载损耗•1、定义•负载损耗Up是在变压器的一对绕组中，一侧绕短路，另一侧绕组施加电压，通过额定电流时测到的损耗。•2、分类•（1）、直流电阻损耗I2R•（2）、附加损耗①、绕组导线内的涡流损耗②、绕组内并联导线中不平衡电流损耗③、铁心内的附加损耗④、夹件等结构件内的附加损耗•3、短路阻抗（电阻+漏阻）•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阻抗称为变压器的短路阻抗，一般用相对于某一参考阻抗的百分数表示。在变压器负载试验中，同时测定变压器的负载损耗和变压器的短路电抗。•4、公式•P直=1.5*(R线*I21n+r线*I22n)•P附加=Pat-P直•Pat=(I额/I测)2*P测•Ukt=（I额/I测）*U测•5、短路阻抗•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+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•对于三相变压器表示为每相的阻抗(等值星形联结)，对于带分接绕组的变压器是指指定分接位置上的如无另外规定是指主分接。•注此参数可用无量纲的相对值来表示即表示为该对绕组中同一绕组的参考阻抗Zref的分数值z若用百分数表示则有z=100Z/Zref•Zarf=U2/Sr•式中U、Z和Zarf所属的绕组的电压(额定电压或分接电压)•Sr额定容量基准值•(上述公式对三相变压器和单相变压器都适用)•此相对值也等于短路试验中为产生相应额定电流(或分接电流)时所施加的电压与额定电压(或分接电压)之比此电压称为该对绕组的短路电压通常用百分数表示•6、零序阻抗(三相绕组的)•额定频率下三相星形或曲折形联结绕组中连接在一起的线路端子与其中性点端子之•间的以每相欧姆数表示的阻抗•注由于零序阻抗还取决于其他绕组的连接方法和负载因而零序阻抗可有几个值•零序阻抗可随电流和温度变化特别是在没有任何三角形联结绕组的变压器中•零序阻抗也可用与(正序)短路阻抗同样的方法表示为相对值八、绝缘电阻•1、目的•在变压器制造过程中，用来确定绝缘的质量状态及发现生产中可能出现的局部或整体缺陷，并作为产品是否可以继续进行绝缘强度试验的一个辅助判断手段。•2、定义•绝缘电阻是外施电压U除以全电流I后的值。由于电流I是随时间变化的量，所以绝缘电阻也是随时间变化的量，只有当时间很长，全电流I衰减到泄漏电流I1时，绝缘电阻才达到稳定值。这种绝缘电阻随施加电压时间的变化称介质吸收现象。绝缘电阻与施加电压时间的关系曲线，称为介质吸收曲线•3、试验现象•在对绝缘施加直流电压时，流过绝缘介质的电流是随着时间和增加而减小，并续渐趋于稳定值，这个电流是三种电流之和，它们分别是位移电流Id(t)、吸收电流Ia及泄漏电流Ic。•4、吸收比，极化指数•吸收比R60/R15，极化指数R10/R1•5、注意事项•1、完成接地放电，判定•2、与温度有关九、耐压试验•1、方法（主要考验外部绝缘）•外施耐压试验应采用不小于80%额定频率的任一合适的频率，且波形尽可能接近于正弦波的单相交流电压进行。•应测量电压的峰值，试验电压值应是测量电压的峰值除以根号2试验应从不大于规定试验值的1/3的电压开始，并与测量相配合尽快地增加到试验值。