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高壓技術
變壓器容量測量儀（中試大廠）
時間：2023-04-18
中試控股技術研究院魯工為您講解：變壓器容量測量儀（中試大廠）
ZSRS-8000變壓器容量空負載損耗測試儀
用于變壓器容量、空載、負載等特性參數測量的高精密儀器
變壓器容量空負載損耗測試儀：變壓器容量及空載負載測試儀針對這種問題專門開發、研制的專門用于變壓器容量、損耗參數測量的高精度儀器。它自帶高效能充電電池，不用外接電源即可工作，充電一次可連續測量500臺次；
同時，內部數字合成三相標準正弦波信號（絕非簡單的逆變交流輸出，保證了非額定條件下各測試項目測試數據的準確性），經功率放大器可提供三相精密交流測試源；
在測量變壓器容量和變壓器的短路損耗時不需要外接三相測試電源及調壓器、升流等輔助設備，簡化了接線，大大提高了工作效率。
參數設置屏
技術指標
可自動進行波形畸變校正，溫度校正（提供簡單的溫度校正和附加損耗分別校正兩種方式），電壓校正（非額定電壓下的空載試驗），電流校正（非額定電流條件下的短路試驗），非常適合沒有做稍大容量變壓器短路試驗條件的單位
一種設備相當于四種設備：變壓器容量及空載負載測試儀+變壓器損耗參數測試儀+諧波分析儀+示波器。
參考標準：DL/T 1256-2013
中試控股始于1986年 ? 30多年專業制造 ? 國家電網.南方電網.內蒙電網.入圍合格供應商
可見最下一行為提示行，提示行提示‘按【確定】輸入，【退出】返回主菜單’如圖所示，此時上下按鍵可將手形指針指向其他選項，共九行代表九種參數，包括：PT變比、CT變比、高額電壓、低額電壓、電流檔位、當前溫度、校正溫度、設置日期、設置時間、設定容量、接線方式，光標指向哪一項，可對哪項進行改變，圖八中選中項為PT變比，按確定鍵能修改PT變比的數值。
各項參數的具體說明如下：
? 電流檔位：電流量程的選擇，包括5A和100A兩檔。
? PT變比：當被測電壓超過本儀器的電壓測量范圍時，需要外接電壓、電流互感器擴展量程進行電壓、電流的測試。此時需要根據外接電壓互感器的變比值進行此參數的設置。例如：采用10kV/400V時，應將電壓變比設置為25。
? CT變比：當被測電壓或電流超過本儀器的測量范圍時，需要外接電壓、電流互感器擴展量程進行電壓、電流的測試。此時需要根據外接電流互感器的變比值進行此參數的設置。例如：采用100A/10A的電流互感器時，應將電流變比設置為10。
? 高額定電壓：被測變壓器的高壓側額定電壓，單位kV；
? 低額定電壓：被測變壓器的低壓側額定電壓，單位kV；
? 高壓直阻：被測變壓器的高壓側繞組的直阻值，取3個線電阻平均值；
? 低壓直阻：被測變壓器的低壓側繞組的直阻值，取3個線電阻平均值；
? 當前溫度：當前溫度：輸入當前的被測變壓器的本體溫度；
? 校正溫度：用于對測試結果做溫度校正，國標要求變壓器的短路損耗應在溫度為75℃（針對油浸式變壓器，干變根據不同要求分別為100℃、120℃、145℃）時進行，所以額定條件的數據都是在75℃時的標準數值，必須將測試結果校正到75℃時因此當前溫度的準確直接影響容量的判斷結果。
? 設置日期：用來對日期進行設置，調整當前顯示的年、月、日。
? 設置時間：用來對時間進行設置，調整當前顯示的時、分、秒。
? 設定容量：被測變壓器的額定容量值，單位kVA；
? 接線方式：指被測變壓器的內部接線方式（即聯結組別），包括Y/Yn0，D/Yn11,Y/Zn11幾種方式；
1、 輸入特性
有源部分：
電壓測量范圍：0~10V
電流測量范圍：0~10A
無源部分：
電壓測量范圍：0~750V 寬量限。
電流測量范圍：0~5A~100A內部雙量程。
2、 準確度
電壓：±0.1%
電流：±0.1%
功率：±0.1%（CosΦ>0.2），±0.3%（0.02<CosΦ<0.2）
3、 工作溫度：－10℃~ +40℃
4、 充電電源：交流160V~260V
5、 絕緣：⑴、電壓、電流輸入端對機殼的絕緣電阻≥100M?。
⑵、工作電源輸入端對外殼之間承受工頻2kV（有效值），歷時1分鐘實驗。
6、 主機體積：32cm×24cm×13cm
7、 重量：3kg
主菜單界面
主菜單共有十個可選項，分別為：容量測試、參數設置、有源負載、單相空載、三相空載、單相短路、三相短路、結果查詢、電氣參數、諧波分析。當光標指向哪一個功能選項時，哪個選項就變為反色顯示，可見圖四界面中選中項為‘容量測試’功能，按上下左右鍵可改變光標指向的選項。此時，按‘ ’確定鍵進入選中的功能顯示屏。最下端為提示行，顯示當前的日期時間、內部電池的電壓幅值和剩余電量百分比，從而可以及時掌握儀器的電池電量情況，了解儀器是否要充電避免沒有及時充電而在現場無法正常工作的情況。
各功能選項的用途分別為：
? 容量測試：用來測量變壓器的容量值。
? 參數設置：用來對變壓器空負載試驗的必要的參數進行設置。
? 有源負載：用儀器內部電源來進行變壓器的短路試驗，不需要外接其他輔助設備。
? 單相空載：使用單相電源進行三相變壓器的空載試驗；在現場三相電源一般不容易滿足要求，我公司獨創了一種單相電源對三相變壓器進行空載試驗的方法。針對Y/Yn0的配電變壓器，只需要單相市電（交流220V）即可進行空載試驗。
? 三相空載：使用外接的三相電源進行變壓器的空載試驗。
? 單相短路：使用外接的電源進行單相變壓器的短路試驗。
? 三相短路：使用外接的三相電源進行變壓器的短路試驗。
? 結果查詢：查看已保存的測試結果記錄。同時可將儀器內部保存的測試記錄上傳到后臺管理計算機，方便用戶進行測試結果的管理。
? 電氣參數：用來進行各種電參量的測量，包括：波形顯示、矢量分析、實時數據。
? 諧波分析：用來檢測試驗電源的諧波含量。
在高層建筑電氣設計中，如何合理確定配電變壓器的容量，是十分重要的。對于用戶來說，既希望變壓器的容量不要選得過大，以免增加初投資；又希望變壓器的運行效率高，電能損耗小，以節約運行費用。這是一對矛盾的兩個對立面。
本文通過對變壓器相對年有功電能損耗率隨相對節能負荷率變化的函數關系從中找出主要矛盾及矛盾的主要方面，從而得出一種電能損耗既不高且又節省初投資的配電變壓器容量的計算方法。
一、按變壓器的效率最高時的負荷率βM來計算容量
當建筑物的計算負荷確定后，配電變壓器的總裝機容量為：
S＝Pjs/βb×cosφ2(KVA) (1)
式中Pjs——建筑物的有功計算負荷KW；
cosφ2——補償后的平均功率因數，不小于0.9；
βb——變壓器的負荷率。
因此，變壓器容量的最終確定就在于選定變壓器的負荷率βb。我們知道，當變壓器的負荷率為：
βb＝βM＝Po/PKH (2) 時效率最高
式中Po——變壓器的空載損耗；
PKH——變壓器的短路損耗。
然而高層建筑中設備用房多設于地下層，為滿足消防的要求，配電變壓器一般選用干式或環氧樹脂澆注變壓器，表一為國產SGL型電力變壓器最佳負荷率。
表 國產SGL型電力變壓器最佳負荷率βm
容量(千伏安) 500 630 800 1000 1250 1600
空載損耗(瓦) 1850 2100 2400 2800 3350 3950
負載損耗(瓦) 4850 5650 7500 9200 11000 13300
損失比α22.62 2.69 3.13 3.20 3.28 3.37
最佳負荷率βm% 61.8 61.0 56.6 55.2 55.2 54.5
由表可見，如果以βm來計算變壓器容量，必將造成容量過大，使用戶初投資大量增加，另外Pjs是30分鐘平均最大負荷P30的統計值，而民用建筑的用電一般在深夜至次日清晨是處于輕載的，且一天運行過程中負荷也時有變化大部分時間實際負荷均小于計算負荷Pjs，如果按βm計算變壓器容量則不可能使變壓器運行在最高效率βm上，這樣不僅不能節約電能且運行在低β值上，則消耗更多的電能，因此按變壓器的最佳負荷率βm來計算變壓器的容量是不合理的。
二、按變壓器的年有功電能損耗率最小時的節能負荷率βj計算容量
由于實際負荷總在變化，無法精確計算出變壓器的電能損耗。然而對于某類電力用戶，它的最大負荷利用小時數，最大負荷損耗小時數可依據同類用戶統計數據來近似計算。
變壓器的年有功電能損耗可按下式估算
△Wb＝PoTb+PKH(Sjs/S2e)2 τ＝PoTb+PKHβ2 τ (3)
式中 β——計算負荷率，等于變壓器的計算視在容量Sjs與額定容量Seb之比
Tb——變壓器年投運時間
τ——年最大負荷損耗時間，可由年最大負荷利用時數T m查出如圖一。
圖一 Tm-τ關系曲線
用戶電力負荷消耗的年有功能為：
W＝βSebcosφTm (4)
則變壓器的年有功電能消耗率為：
△W%＝ △Wb/W＝（PoTb+PKHβ2 τ）/βS2ecosφTＭ (5)
令 d△W%dβ ＝0
求出變壓器年有功電能損耗率最小時的節能負荷率βj；
βj＝PoTo/PKHτ＝βMToτ (6)
即配電變壓器按照節能負荷率βj計算容量時，其年有功電能損耗率最小。
由式(6)可見，變壓器的節能負荷率與年最大負荷損耗時間有關，τ越低βj越高。然而由于Tm值及Tm值所對應的τ值，對于高層民用建筑還沒有這方面的統計資料，只能參考工業企業的類似資料。Tb按7500h，而根據高層民用建筑的不同功能，τ值在2300-4500范圍內選取，因此T0/τ大于1，則βj必大于βM，且βj=(1.3-1.8)βM。從表(1)
干式變壓器的最佳負荷率βM值，可求出節能負荷率βj。對于高層寫字樓，由于五天工作制，且晚上下班后的其余時間均處于輕載，其電力負荷的運行特點，相當于工業企業的單班制生產，變壓器的節能負荷率βj=0.85-0.98；對于高層賓館及高層建筑中以商業為主的大廈，其相當于工業企業的兩班制生產，變壓器的節能負荷率βj=0.71-0.85。由此可見，按節能負荷率計算變壓器的容量，要小于按最佳負荷率所計算的變壓器的容量，這樣不但年電能損耗小且一次性投資省，是一種可行的方法，然而對相當于兩班制生產的電力負荷運行特點的高層建筑，其節能負荷率還不算太高，另本文均針對使用干式變壓器而討論，如果使用S7型節能變壓器(某些變電所設于首層或附屬樓)，其損失比PKH/P0約為6.25，βM約為0.4左右，則節能負荷率在0.52-0.63之間，從這些可以看出還是有潛力的。
三、按變壓器的經濟負荷率計算容量
上節分析可知按年有功電能損耗率最小時的節能負荷率βj計算變壓器的容量有利于節省初投資。然而相當于二班制運行特點的高層建筑中的配電變壓器，按βj計算出的容量還是偏大，必將增加用戶的一次性投資。如何能做到既能節省一次性投資，又能使電能損耗小，或者說能否做到初投資省和電耗小這對矛盾在變壓器運行在負荷率的某一區域內獲得相對統一，下面我們對變壓器的年有功電能損耗率公式作進一步的分析。
對同一變壓器，在某一負荷率β運行情況下的年有功電能損耗率如式(5)，而在節能負荷率下的年有功電能損耗率為：
△Wj%＝PoTb+PKHβ2jτβjS2ecosφTm
(7)
用(5)式的兩邊除以(7)式的兩邊，并用(6)式代入，整理后得：
△W%△Wj%＝12βj+βjβ (8)
上式為變壓器運行在某一負荷率β時的年有功電能損耗率相對于運行在節能負荷率βj時的年有功電能損耗率隨相對節能負荷率變化的函數關系。該式中當β＝βj時，△W%/△Wj%＝1，當β＞βj或β＜βj時，△W%/△Wj%均大于1。我們用表格法列出相對節能負荷率為1.0—2.3時(我們只關心1.0以上部分)的相年有功電能損耗率的變化情況，表2相對年有功電能損耗率隨相對節能負荷率變化表。由表可見，隨著β/βj等額增加，△W%/△Wj%的增加值及其增加的速率在不同的區域也差異甚大。
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