变压器

变压器(Transformer)是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置,主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯)。主要功能有:电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压(磁饱和变压器)等。

变压器按用途可以分为:配电变压器、电力变压器、全密封变压器、组合式变压器、干式变压器、油浸式变压器、单相变压器、电炉变压器、整流变压器、电抗器、抗干扰变压器、防雷变压器、箱式变电器试验变压器、转角变压器、大电流变压器、励磁变压器等。

变压器是输配电的基础设备,广泛应用于工业、农业、交通、城市社区等领域。我国在网运行的变压器约1700万台,总容量约110亿千伏安。变压器损耗约占输配电电力损耗的40%,具有较大节能潜力。

原理

变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置,主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心 (磁芯)。在电器设备和无线电路中,常用作升降电压、匹配阻抗、安全隔离等。在发电机中,不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈,均能在线圈中感应电势。此两种情况,磁通的值均不变,但与线圈相交链的磁通数量却有变动,这是互感应的原理。变压器就是一种利用电磁互感应变换电压、电流和阻抗的器件。

组成

变压器主要是由铁芯、圈线、油箱、储油柜以及绝缘套管、分接开关和气体继电器等组成。其部分的功能如下:

  • 铁芯:铁芯是变压器最基本的组成部分之一。铁芯是用导磁性能很好的硅钢片叠压组成的闭合磁路(为减少涡流损失,硅钢片和螺栓均作绝缘处理),变压器的一次线圈和二次线圈都绕在铁芯上。运行中变压器的铁芯及其他附件都处于绕组周围的电场内,如不接地,铁芯及其他附件必然感应一定的电压,在外加电压的作用下,当感应电压超过对地放电电压时,就会生放电现象为了避免变压器的内部放电,所以要将铁芯接地
  • 线圈:线圈也是变压器的基本部件。变压器有一次线圈和二次线圈,它们是用铜线或铝线绕成圆体形的多层线圈,放在铁芯柱上,导线外边采用绝缘处理。
  • 油箱:它是变压器的外壳,内装铁芯和线圈并充满变压器油,使铁芯和线圈浸在变压器油箱内。变压器油起绝缘和散热的作用。
  • 储油柜:当变压器油的体积随着油的温度膨胀或缩小时,储油柜起着储油及补油的作用,从而保证油箱内充满油。同时由于装了储油柜,使变压器缩小了与空气的接触面,减少了油的劣化速度。储油柜的侧面还装有一个油位计(油标管),从油位计中可以监视油位的变化。有的变压器的储油柜中,放着一个耐油尼龙橡胶囊。囊外是油,囊内是空气,借薄膜将油与空气隔离,减缓油的劣化。在储油柜和防爆管之间还有一个小管连通,使两处的空气压力相同、油面相同,避免了由于油面的变化造成气体继电器的误动作。
  • 呼吸器:由一根铁管和玻璃容器组成,内装干燥剂(如硅胶)。当储油柜内的空气随变压器油的体积膨胀或缩小时,排出或吸入的空气都经过呼吸器,呼吸器内的干燥剂吸收空气中的水分,对空气起过滤作用,从而保持油的清洁。
  • 防爆管(又称喷油管):装于变压器的顶盖上,喇叭形的管子与储油柜或大气连通,管口由薄膜封住。当变压器内部有故障时,油温升高,油剧烈分解产生大量气体,使油箱内压力剧增,这时防爆管薄膜破碎,油及气体由管口喷出,防止变压器的油箱爆炸或变形。
  • 散热器(又称为冷却器、散热翅):型式有瓦楞形、扇形、圆形、排管等,散热面积越大,散热的效果就越好。当变压器上层油与下部油产生温差时,通过散热器形成油的对流,经散热器冷却后流回油箱,起到降低变压器温度的作用。为提高变压器油的冷却效果.可采用风冷、强油风冷和强油水冷等措施。管有纯瓷、充油和电容等不同形式。
  • 绝缘套管:变压器的各侧线圈引出线必须采用绝缘套管,以便于连接各侧引线。套管有纯瓷,充油和电容等不同形式。
  • 分接开关(又称切换开关):是调整变压比的装置。双圈变压器的一次线圈及三圈变压器的一、二次线圈一般都有三至五个分头位置(三个分接头的中间分头2为额定电压的位置,相邻分头相差士5%;多分头的变压器相邻分头相差2.5%),操作部分装于变压器顶部,经传动杆伸人变压器的油箱。根据系统运行的需要,按照指示的标记,来选择分头的位置,有的变压器装有有载调压装置。上。当变压器的内部有故障时,气体继电器的上接点接信号回路,下接点接开关的跳闸回路。
  • 气体继电器:是变压器的主要保护装置,装在变压器的油箱和储油柜的连接管
  • 变压器还有温度计、热虹吸、吊装环、人孔支架等附件。

目前,常常使用干式变压器,没有变压器油采用风机进行冷却,并具有温度控制,通常安装在室内。

材料

鉴于变压器在电力系统中的调控作用,技术人员必须选用合适的变压器完成安装操作,这样才能发挥正常的作用。绕制材料是变压器安装需注意的首要问题,不同材质的装置所发挥的作用是不一样的。对于绕制变压器,因装置结构特殊,安装选用了漆包线、纱包线、丝包线、纸包线等材料配合,能够发挥出良好的导电、导热性能,优越的 抗腐蚀性也增强了电路的稳定性。从现有的变压器产品来看,变压器安装中绕制材料一般包括:铁芯材料、绝缘材料、浸渍材料等,安装人员必须结合实际情况选用。

铁芯材料

变压器是借助于电磁感应原理完成电流值、电压值的调控,而铁芯是变压器的核心构件,其材 质状况决定了变压器的调节功能。铁芯材料最好选择在铁片中加入硅,以此减小低钢片的导电导热作用,避免装置运行后能耗增多。电力行业标准中规定硅钢片的磁通密度需控制在有效范围,如:黑铁片的磁通密度在7000、低硅片在10000等,安装现场可结合实际情况选用。

绝缘材料

近年来变压器安装操作的意外事故发生率不断提升,考虑到变压器安装过程中的安全问题,现 场人员需注重绝缘材料的选用,以保护系统其他设备的正常运行。目前,许多变压器已经配备了绝缘构件,如:垫圈、绝缘器具等,但由于人为操作不当依旧存在安全风险。变压器安装需从线圈框架 层间的隔离、绕阻间的隔离等方面增强其绝缘性能。

浸渍材料

浸渍处理是对绕制材料加工的最后工序,主要目的是改善材料的机械性能、电力性能、绝缘性 能,避免后期使用发生各种安全事故。选用绕制材料之后,安装人员要对浸渍材料涂刷油漆,在材料表面设置一道绝缘层。比较常用的漆材是甲酚清漆,经过涂刷处理后可发挥出较好的安全作用,延长了变压器设备的使用寿命。

分类

电力变压器

目前,已在系统运行的代表性产品包括:1150KV、1200MV·A,735~765KV、800MV·A、400~500KV、3相750MV·A或单相550MV·A,220KV、3相1300MV·A电力变压器;直流输电±500KV、400MV·A换流变压器。电力变压器主要为油浸式,产品结构为芯式和壳式两类。芯式生产量占95%,壳式只占5%。芯式与壳式相互间并无压倒性的优点,只是芯式工艺相对简单,因而被大多数企业采用;而壳式结构与工艺都要更为复杂,只有传统性工厂采用。壳式特别适用于高电压、大容量,其绝缘、机械及散热都有优点且适宜山区水电站的运输。

配电变压器

国外配电变压器容量能达到2500KV·A,有圆形与椭圆形铁心形式。圆形的占绝大多数,椭圆形的由于M0(铁心柱的间距)小,因而用料可以减少,其对应线圈为椭圆形。低压线圈有线绕式与箔式,油箱有带散热管的(少数)与波纹式的(大多数)。

干式变压器

近来来,干式变压器在国内得到迅猛发展,在京、沪和深等大城市,干变已经占到50%,而在其他大中城市也已经占到20%。干变有四种结构:环氧树脂浇注、加填料浇注、绕包和浸渍式。目前,欧美广泛采用开敞通风式H级干式变压器,是在浸渍式 基础上吸取了绕包式结构的特点并采用Nomex纸后发展起来的新型H级干变,由于售价高,在我国尚未推广。目前,国内通过短路试验容量最大的干式配电变 压器是2500kV·A、10/0.4kV;通过短路试验容量最大的干式电力变压器是16000kV·A、35/10kV。

非晶合金变压器

非晶合金变压器虽然抗短路性能差,噪声大,但是节能,因此未来发展前景可观。目前,中国最大的非晶合金变压器铁心生产企业具有3000~4000t的铁心年产能力,铁心及变压器的生产技术并不是制约推广非晶合铁心金变压器的关键性因素,非晶合金带材的突破才能促成产品质的飞跃。

卷铁心变压器

目前,卷铁心变压器的生产主要集中在10KV级,容量一般小于800KV·A,也试制了1600KV·A,但电力部门采购以315KV·A以下容量的居多,适合用于农网。 中国现有卷铁心变压器生产厂200多家,有一定规模的占20%。中国强卷铁心变压器生产能力约为1600万KV·A,但实际产量较低。

保护种类

  • 差动保护:作用于跳闸,警铃,警笛都响
  • 瓦斯保护:作用于跳闸,警铃警笛都响。
  • 过流保护:作用于跳闸,警铃警笛都响。
  • 温度保护:作用于信号,警铃响。
  • 速断保护:作用于跳闸,警铃,警笛都响。
  • 过负荷保护:作用于信号,警铃响。

故障原因

电路故障

对于变压器的电路故障问题主要是指变压器的出口出现短路,以及在变压器内部出现引线或绕组间的对地短路,以及因相与相间出现的短路问题进而引发故障的出现。其实,这类故障在实际的电力变压器的诸多故障问题中是十分常见的问题,并且该故障的实际案例也很多。对于变压器在低压出口出现短路的问题,为了解决该问题一般对故障处更换绕组,故障严重时可能需要对所有的绕组进行必要的更换,这样才能尽可能地降低故障发生的概率,极大地降低因电力故障引发的严重的经济和人身财产损失,所以,对此有必要给予极大地重视 。

绕组的故障问题

把绕组故障可以细致地划分为以下几个类型:接头的焊接处极其容易出现开裂问题、相与相间短路问题、匝向出现短路、绕组的接地故障等。分析总结以上故障出现的原因可以总结:变压器的绝缘问题出现了问题;绕组处有杂物进去,老化的绝缘体;变压器的工作力度不足;因变形导致绕组出现问题:绕组受到水汽影响;变压器的温度高。

变压器渗油故障

变压器渗油故障在整个电力变压器的故障中是最为常见的一个故障。变压器渗油故障又可以解释为电力变压器渗油会导致后续一些问题,诸如本身对空气产生严重的环境污染,还可能造成大量的的资源浪费,这样会大大增加了企业的运行成本,进而增加了企业的经济压力和市场阻力。该问题作为一个安全隐患,会极大地影响电力变压器的安全稳定运作,严重时可能造成机器设备的不能运行。还要注意的是该故障还会对电力企业的服务质量产生影响,对为用电的客户提供安全科学的服务产生重大的负面影响。

接头处温度、多高故障

接头处温度、多高故障中的接头指的是变压器的载流接头。在整个变压器的设计中变压器的载流接头一直都承担着极为重要的责任,分析总结了电力事故可以得出:变压器的载流接头的不稳定连接,使得接头处温度快速升高,甚至已经超过了接头的着火点,导致接头出 现烧断的现象,严重影响了电力变压器的安全稳定运行。这些问题都给电力企业在以后得安全供电工作敲响了警钟。为了有效减少这类安全事故的出现,避免因接头处温度过高引发的安全用电事故,这需要电力检测维修工人在平时的检测维修工作中,注意观察变压器的载流接头的温度变化,保证接头的温度在正常的数值范围内变化,这样才能有效保证电力变电器的安全稳定运行。

故障检测技术

在线监测技术

在线监测技术主要使用的是振动分析法和局部放电检测法等两种。一是振动分析法。该分析方法指的是变压器运行时,要监测变压器的振动信号的强弱,并且分析总结出现这样监测结果的原因,进而可以对变压器的运行状态进行实时的检测,有利于及时发现故障问题,在小故障酿成大故障前,便得到解决。二是局部放电检测法。该检测方法指的是变压器在运行过程中的机械内部出现故障,进而引发了局部的放电现象,这样会影响放电的水平和放电的速度。所以有必要针对变压器的局部放电情况,加强日常地有效地判断,检测变压器安全隐患是否存在,并对这些问题进行有针对性地解决,来确保机械的安全稳定运行。

气相色谱仪技术

气相色谱仪技术主要用于分析混合气体中内部组成部分。该检测 技术的优点主要有效以下几点:效率高,使用便捷、操作便利等许多方面,这些优势促进了该技术得到了十分广泛的应用,并在各种电气设备的检测的领域得到了广泛面的应用。其中,对于高分子膜技术便有效利用了该项技术,有效快速分解油气,并在高分子聚合物的作用 下并在变压器的影响下将油溶解,这样可以有效提高测定电压器的故障气体和油中气体的浓度。多数情况下,当变电器出现故障时,可能会散发出氢气气体的味道,利用这一化学特性可以更好地检测气体的 含量,并有效地检测变压器故障气体中的氢气。另外,使用该变压器 进行检测多种气体,这样大大提高了变压器故障气体的扩散速度,有利于正常运行的状态能及时得到恢复。

感器列阵技术

对于感器列阵技术而言,在变压器故障检测技术中该技术也起到了十分重要的作用。为此,电力检测维修工作人员需要熟练地掌握该项技术,并将该项技术科学合理地运用到检测故障的工作,可以有效提高变压器的安全运行指数,使得运行的状态不受到外界干扰。并且由于这项传感器具有以下的优点:选择性高、敏感度高等优点,使用传感器进行在线检测,进而提高检测故障气体的浓度的速度,有利于含量的检测,可见不但可以提高检测的速度,而且还可以提升变压器故障检测技术水平,降低变压器的检测故障的出现的几率。

红外光谱技术

红外光谱技术又称之为红外光谱在线检测技术,该技术具有检测速度快、准确度高、敏锐度高、维修量少等优点,该技术也在变压器故障检测技术扮演着重要的角色,有助于变压器故障产生气体的含量检测。在实际的检测工作中以及在具体的使用过程中,可以有效地利用红外气体分析仪器和双关路薄膜电容检测仪器,进行定量地分析。

短路阻抗、阻抗电压优缺点及计算

短路阻抗

  • 定义:短路阻抗就是用电器短路形成的电阻。
  • 变压器的短路阻抗,是衡量变压器性能指标的重要参数。是指在额定频率和参考温度下,某一对绕组的端子之间的等效串联阻抗通过试验来确定,又可称为短路电压或阻抗电压。
  • 也可以简单说是变压器的内阻抗。

阻抗电压的大小决定于变压器的结构。根据运行要求选择阻抗电压天小,同容量的变压器,阻抗电压越小,成本越低,效率越好,压降及电压变动率也小,电压质量容易控制和保证。但是根据变压器限制短路电流,则阻抗电压越大 ,短路电流就小,限制变压器短路电流,防止电气设备 (如:断路器、隔离开关、电缆等)在运行时被短路电流大而损坏。

变压器阻抗电压的标准

根据国家规定在处理正常运行和事故运行的相关矛盾,变压器的阻抗电压给予不同的规定。通常是电压等级越高,阻抗电压数值越大。

  • 6~10千伏等级的阻抗电压为4~5.5%
  • 35千伏等级的阻抗电压为6.5~8%
  • 110千伏等级的阻抗电压为8~9%
  • 220千伏等级的阻抗电压为12~14%

我国生产的电力变压器,阻抗电压百分比一般在4~24%的范围内。

变压器阻抗电压的计算示列

变压器的容量2000kVA高压侧电压10kV,低压侧电压400V,铭牌上阻抗电压值5.5%,计算变压器的低压侧额定电流和短路电流。

  • Uk% =(Ud /Un )100%(Ud试验侧的短路值,Un试验侧的额定值)
  • In=Sn/√3Un =2000kVA/(√3x400V)≈2886.8A
  • lk =In /Uk% =2886.8/5.5% 52.5kA

变压器低压侧配置断路器断路器的额定电流需大于2886.8A可采用4000A:断路器的极限短路分断能力大于52.5kA,采取65kA。

变压器调压的原理和方式

变压器的一次侧接在电力网上,由于电网电压会因种种原因发生波动,因此变压器的二次电压也会相应地波动,从而影响用电设备的正常运行;接在变压器二次侧的负载,由于用电设备负荷的大小或负荷功率因数的不同,也会影响变压器二次电压的变化,给用电设备的正常运行带来影响。因此需要变压器应有一定的调压能力以适应电力网运行及用电设备的需要。

变压器调压的原理

变压器调压的原理是改变绕组的匝数,也就是改变变压器一、二次侧的电压比。根据变压器的工作原理,当忽略变压器的内部阻抗压降时,则有U1/U2=N1/N2=K。式中U1、U2分别为变压器一、二次端电压;N1、N2分别为变压器一、二次绕组的匝数;K为变压器的变压比。

变压器分接头在一次侧,改变变压器一次绕组的匝数,其变压比K也随之改变,又由于U2=U1/K,因此二次电压也就发生了变化,这就起到了调压的作用。

变压器的调压方式

变压器的调压方式可分为无励磁调压和有载调压两种。

无励磁调压

  • 一般小型电力变压器大多是无励磁调压分接开关,需要调节时必须首先停电。以10kV变压器为例,它有三个档位,I档:10.5kV,400V;II档:10kV,400V;III档:9.5kV,400V。可知输入电压一定时,I档输出电压最低,III档输出电压最高。
  • 当变压器输出电压低于允许值时,把分接开关位置由Ⅰ档调到Ⅱ档,或由Ⅱ档调到Ⅲ档,反之则相反。即“低往低调,高往高调”。“低往低调”是一次绕组减少,变压比减小,电源电压不变,二次电压变高。“高往高调”是一次绕组匝数增加,电源电压没变,变压比增大,二次电压变低。
  • 打开变压器分接开关罩盖,旋转调节手柄到所需的档位。调整无励磁分接开关时,一般应将分接开关进行正反转动三个循环,以消除触头上的氧化膜及油污,然后正式变换分接开关。
  • 调整分接开关后,应测量变压器三相绕组的直流电阻(1600kVA及以下三相变压器,各相测得直流电阻值的相互差值应小于平均值的4%,线间测得值的相互差值应小于平均值的2%;1600kVA以上三相变压器,各相测得值的相互差值应小于平均值的2%,线间测得值的相互差值应小于平均值的1%),检查锁紧位置,然后盖上罩盖。还应将分接开关变换情况做好记录并报告调度部门。

有载调压

有载调压变压器有两种型式:一是本身具有调压绕组的有载调压变压器;另一种是带有加压调压器的有载变压器。具有调压绕组的有载调压变压器调压绕组带有分接头切换装置,可在有负荷时通过切换装置切换分接头。

有载调压分接开关,在变换分接过程中可采用电抗或电阻过渡,以限制其过渡时的循环电流,因此有电抗式和电阻式之分。

(1)电抗式的特点是如果电抗器是按连续工作设计的,则在变换分接过程中可以停留在跨接两个分接头的位置工作,在所需要的调压级数相同的情况下,使变压器线圈的分接头个数减少一半;同时,即使分接开关操作机构的供电电源在过渡过程的任意位置时发生故障,变压器仍能继续运行。但过渡时循环电流的功率因数较低,切换开关电弧触头的电寿命较短;由于用了电抗器,使变压器的体积增大、制造成本较高。

(2)电阻式的特点是过渡时间较短,循环电流的功率因数为1,切换开关电弧触头的电寿命可由电抗式的1~2万次提高到10~20万次。但由于电阻是短时工作的,操作机构一经操作,必须连续完成。若由于机构不可靠而中断,停留在过渡位置,将使电阻烧损而造成事故。如果选用设计合理的机构和优质材料,这个问题是可以解决的。

有载调压分接开关由切换开关、选择开关和操作机构等部分组成。

(1)切换开关是专门承担切换负载电流的部分,它的动作是通过快速机构,按一定程序快速完成的。

(2)选择开关是按分接顺序,使相邻的即刻要换接的分接头预先接通,并承担连续负载的部分。它的动作是在不带电的情况下进行的。为满足这一要求,选择开关又分为单数的双数的,两者分步动作。为了增大调压范围,有时选择开关可带有一个或几个范围开关,联接成正反调压、粗细调压等以增加调压级数。

(3)切换开关和选择开关,两者总称为开关本体,一般都安装在变压器油箱内。切换开关在切换负荷电流时产生电弧,会使油质劣化,因此必须装在单独的绝缘筒内,使之与变压器油箱分开。

变压器的冲击合闸试验

变压器的冲击合闸试验是指变压器空载的情况下,在变压器一次侧或二次侧(最好是在一次侧)进行全电压合闸送电试验。

冲击合闸试验的目的

1、检查变压器的绝缘强度能否承受全电压或运行中出现的操作过电压

切除在电网中运行的空载变压器会产生操作过电压。在系统中性点不接地或经消弧线圈接地时,过电压幅值可达4~4.5倍额定相电压;在中性点直接接地时,也可达3倍额定相电压。因此,为了检查变压器的绝缘强度能否承受额定电压或运行中出现的操作过电压,需在变压器投入运行时进行数次冲击合闸试验。

2、考核变压器在大励磁涌流作用下的机械强度和继电保护动作的可靠程度

空载变压器投入电网运行时会产生励磁涌流,其数值一般可达6~8倍额定电流。励磁涌流经0.5~1s后即减到0.25~0.5倍额定电流值,但全部衰减时间较长,大容量的变压器可达几十秒。由于励磁涌流会产生很大的电动力,所以冲击合闸试验也是为了考核变压器在大励磁涌流作用下的机械强度和继电保护动作的可靠程度。

冲击合闸试验的要求

  1. 变压器的冲击合闸试验应在使用的分接位置上进行,冲击合闸时变压器宜由高压侧投入,因高压侧电抗大,高压绕组的励磁涌流较小。
  2. 合闸前应先启动冷却器,排净主体内气泡,对所有部位再次放气,否则送电后油流继电器、气体继电器的工作不能迅速进入稳定工作状态。合闸时应停止冷却器运行,以利于监听合闸时变压器内部有无异常声响。
  3. 合闸要求三相同步时差<0.01秒(10毫秒)。
  4. 非合闸侧应有避雷保护,中性点直接可靠接地。
  5. 为了防止继电器误动,可在投入一定时间内,采用闭锁继电器的方法,如过流保护整定退出,气体继电器信号接点接入跳闸回路上。
  6. 冲击合闸的具体操作是:第一次合闸后持续时间大于10min(最好不少于30min),每次合闸冲击间隔至少5min,合闸应进行五次。
  7. 变压器合闸时产生的励磁涌流不应引起差动保护装置的误动作,如发生误动(差动保护),应对其整定值进行调整,重新合闸,每次合闸过程中无异常现象。
  8. 合闸结束后,将气体继电器的信号接点接回报警回路,跳闸接点接至跳闸回路,调整好过流保护值,拆除临时接地线。
  9. 冲击合闸试验24h后,要对变压器油取样进行油色谱分析。

冲击合闸试验的次数

冲击合闸试验的次数为新产品投入时5次;大修后投入3次。冲击试验合格后才能带负荷运行。

空载试验和短路试验

空载试验

变压器的空载试验是指通过变压器的空载运行来测定变压器的空载电流和空载损耗。

空载试验的目的

    • 1)测量变压器的变压比K、空载损耗P0和空载电流I0;
    • 2)验证变压器铁芯的设计计算、工艺制造是否满足技术条件和标准要求;
    • 3)检查变压器铁芯是否存在缺陷,如局部过热,局部绝缘不良等;
    • 4)确定变压器线圈有无匝间短路故障。

空载试验的方法

空载试验的接线如下图所示。

       

1)进行空载试验时,在变压器的原边加上正弦波形、额定频率的额定电压,副边开路。从理论上讲,空载试验可在高低压任意一侧施加电压,但为了试验安全和仪表选择的方便,一般都将电压施加于低压侧,高压侧开路。这样,所加的试验电压可以较低,操作也较安全,而且所测的是低压侧的空载电流,数值较大,准确性较高。

2)加在变压器上的电压,通过调压器OB进行调节,使其达到试验所需的数值,一般为额定电压值。由电压表测量出原、副边电压U1和U2;由电流表测量出空载电流I0;由功率表测量出空载损耗功率P0

变压器的短路试验

变压器的短路试验是指将变压器的一组线圈短路,在另一线圈上加额定频率的交流电压,使变压器线圈内的电流为额定值,此时所测得的损耗为短路损耗,所加的电压为短路电压。

短路试验的目的

    • 1)测定阻抗电压Uk和负载损耗Pk;
    • 2)计算短路参数zk、rk和xk。

短路试验的方法

短路试验的接线如下图所示

1)从试验所需电源和测量仪表考虑,一般都在高压侧加电压,低压侧短路。高压绕组端头经调压器接入电源,试验电流为高压侧的额定电流,数值较小,而且测得的阻抗电压是高压侧的,数值较大,比较准确。

2)进行短路试验时,用调压器将外加电压由零逐步增大,同时密切注视电流表读数,待达到高压绕组的额定电流时,立即停止升压并记录下Ik、PK和UK。大型变压器也可在降低电流的情况下进行试验,但最低不应低于额定电流的25%。根据负载损耗与电流平方成正比,阻抗电压与电流成正比,便可计算额定电流时的短路参数值。

试验要求和注意事项

  1. 利用电网高压电源进行试验时,应遵守有关的安全规程和现场运行规程。
  2. 空载试验应在绝缘试验合格的基础上进行,被试变压器的分接开关应置于额定分接位置。
  3. 空载试验如果电压过高,电流过大,则应通过互感器接入测量仪表。空载试验时,由于变压器的功率因数很低,约在0.2以下,应选用低功率因数的功率表来测量器空载功率,以减小测量误差。
  4. 测量用串联的电流互感器应考虑故障时动势稳容量不够可能造成损坏的保护措施。其外壳和低压绕组的接地一端必须可靠接地。测量仪表和测量回路对高压部分应保持足够的安全距离,载流引线必须有足够的载流量。
  5. 测量仪表的准确度应不低于01级,互感器的准确度应不低于02级。对于较大容量变压器损耗功率的测量,应使用低功率因数的功率表。
  6. 所测空载损耗是功率表指示的代数和,因此接线时必须注意功率表电流、电压线圈的极性,若使用互感器,应同时注意互感器的极性。
  7. 短路试验时使副绕组短路的接线应尽可能短,其截面应不小于出线端子的截面,接头的接触电阻应尽可能小。大型变压器短路试验时cosφ≤0.05,应选用低功率因数功率表测量损耗。试验时间应尽量缩短,以防绕组发热影响试验的准确。
  8. 试验中若发现表计指示异常或被试变压器有放电声、异常响声、冒烟、喷油等情况,应立即停止试验,断开电源检查原因,在没有查明原因并予以恰当的处理之前,不得盲目再进行试验。
目录
1.
原理
2.
组成
3.
材料
4.
分类
5.
保护种类
6.
故障原因
7.
故障检测技术
8.
短路阻抗、阻抗电压优缺点及计算
9.
变压器调压的原理和方式
10.
变压器的冲击合闸试验
11.
空载试验和短路试验
讨论