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中試控股技術(shù)研究院魯工為您講解：變壓器空負載試驗儀

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(shù)測量的高精密儀器
參考標準：DL/T 1256-2013

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(fā)、研制的專門用于變壓器容量、損耗參數(shù)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(xù)測量500臺次；

同時，內(nèi)部數(shù)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(shù)據(jù)的準確性），經(jīng)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(diào)壓器、升流等輔助設備，簡化了接線，大大提高了工作效率。

外接電源變壓器損耗測量部分

1．基本概念
空載試驗：從變壓器的某一繞組（一般從二次低壓側(cè)）施加正弦波額定頻率的額定電壓，其余繞組開路，測量空載電流和空載損耗。如果試驗條件有限，電源電壓達不到額定電壓，可在非額定電壓條件下試驗，這種試驗方法誤差較大，一般只用于檢查變壓器有無故障，只有試驗電壓達到額定電壓的80%以上才可用來測試空載損耗。
短路試驗：將變壓器低壓大電流側(cè)人工短接，從電壓高的一側(cè)線圈的額定分接頭處通入額定頻率的試驗電壓，使繞組中電流達到額定值，然后測量輸入功率和施加的電壓（即短路損耗和短路電壓）以及電流值。
2．測試方法
根據(jù)不同的測試項目以下分別進行介紹：
⑴．單相電源分相對三相變壓器空載損耗的測量（只試用Y/Yn0接線）：當現(xiàn)場試驗條件無法滿足用三相電源來做空載試驗時，可用單相電源（交流220V）來進行三相變壓器的空載試驗。分別對變壓器的每相加壓試驗，試驗結(jié)果自動折算到三相電源試驗的情況。具體接線（見附件三）。
利用儀器的Ua、Ub測量電壓，用A相電流回路測量電流，依次對被測變壓器的低壓側(cè)Ao、Bo、Co加電，進行測試。
⑵．三相電源測量變壓器的空載損耗：將變壓器的非測試端開路，按圖25方式接線：
圖25、三相電源測量變壓器空載損耗
⑶．測量單相變壓器短路損耗：
⑷．三相三線電源測量變壓器短路損耗：從變壓器高壓側(cè)施加三相測試電源，低壓側(cè)用專用短接線良好短接，如圖27接線：
電池維護及充電
儀器采用高性能鋰離子充電電池做為內(nèi)部電源，操作人員不能隨意更換其他類型的電池，避免因電平不兼容而造成對儀器的損害。
儀器須及時充電，避免電池深度放電影響電池壽命，
正常使用的情況下盡可能每天充電（長期不用最好在一個月內(nèi)充一次電），以免影響使用和電池壽命，每次充電時間應在4小時以上，因內(nèi)部有充電保護功能，可以對儀器連續(xù)充電。

技術(shù)指標

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(nèi)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

為什么星形連接的自耦變壓器常帶有角接第三繞組?它的容量是如何確定的?

答：Yn，yn聯(lián)接的自耦變壓器，為了改善電動勢波刀常設置一個獨立的接成三角形的第三組繞組，它與其他繞組電磁感應關(guān)系但沒有電的聯(lián)系。第三組繞組除了補償三次諧外，還可以作為帶負荷的繞組，其容量等于自耦變壓器的電容量。

如僅用于改善電動勢波形，則其容量等于電磁容量25％一30％。 我國電力系統(tǒng)實行兩部制電價：除了收取計量裝置所計量的費用外，還要根據(jù)變壓器容量收取基本電費；對于較大用戶在投運變壓器時還要一次性交納增容費。

隨著電力行業(yè)的發(fā)展，用電量的增大，自有變壓器和私人承包變壓器已漸漸占據(jù)了配變中相當?shù)姆蓊~，隨之而來的就是個人為了達到少交費、多用電的目的而采取的各種弄虛作假的手段；有些用戶年偷電費額達數(shù)十萬之，電力部門苦于沒有有效的控制手段。

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(shù)測試儀+諧波分析儀+示波器。

（1）頻率的選擇問題：頻率與工頻越接近，抗干擾能力越弱，但等效性越好；頻率與工頻越遠，抗干擾能力越強，但等效性越差。

（2）為了增強等效性，有的儀器使用了“雙變頻”，即可選用兩種頻率進行測試，比如40Hz和60Hz，但問題是兩種頻率測試結(jié)果不一致怎么辦？只作簡單的平均處理能與工頻等效嗎？

（3）模擬濾波器均存在相移問題，固定的相移可由計算機補償，但當溫度等條件變化引起相移特性發(fā)生變化后，就會嚴重影響介損值的測試結(jié)果。1 前言

  變壓器是電力系統(tǒng)中主要電氣設備之一，對電力系統(tǒng)的安全運行起著重大的作用。在變壓器的運行過程中，其繞組難免要承受各種各樣的短路電動力的作用，從而引起變壓器不同程度的繞組變形。繞組變形以后的變壓器，其抗短路能力急劇下降，可能在再次承受短路沖擊甚至在正常運行電流的作用下引起變壓器徹底損壞。為避免變壓器缺陷的擴大，按華東電力公司和省電力局的有關(guān)變壓器類設備的反事故技術(shù)措施的要求，對已承受過短路沖擊的變壓器，必須進行變壓器繞組變形測試。

      變壓器繞組變形測試的方法主要有短路阻抗法、低壓脈沖法和頻響分析法等3種。現(xiàn)就短路阻抗法變壓器繞組變形測試技術(shù)問題作進一步的分析和研究。

2 短路阻抗法變壓器繞組變形測試的基本原理

中試控股電力講解變壓器的短路阻抗是指該變壓器的負荷阻抗為零時變壓器輸入端的等效阻抗。短路阻抗可分為電阻分量和電抗分量，對于110kV及以上的大型變壓器，電阻分量在短路阻抗中所占的比例非常小，短路阻抗值主要是電抗分量的數(shù)值。變壓器的短路電抗分量，就是變壓器繞組的漏電抗。變壓器的漏電抗可分為縱向漏電抗和橫向漏電抗兩部分，通常情況下，橫向漏電抗所占的比例較小。變壓器的漏電抗值由繞組的幾何尺寸所決定的，變壓器繞組結(jié)構(gòu)狀態(tài)的改變勢必引起變壓器漏電抗的變化，從而引起變壓器短路阻抗數(shù)值的改變。以圓筒型雙繞組變壓器為例，繞組布置示意圖見圖1。

圖1 雙繞組變壓器繞組示意圖

假設：繞組高度等于其軸向配置的高度;安匝數(shù)均勻分布;忽略鐵芯的臨近效應和繞組的直流電阻。則短路阻抗可用下式表示：

 (1)

式中 Zk─短路阻抗;

Xk─漏感抗;

       μ0=4π×0-7;

ω─x繞組匝數(shù);

Q1─羅果夫系數(shù);

h─繞組高度;

DCP─主泄汛通道的平均直徑

δ─主泄汛通道的有效寬度;由于Dcp>>b1、b2，故δ≈C+(b1+b2)/3。

由式(1)可知，ZK的變化實際上僅取決于繞組的變形，也就是繞組幾何尺寸的變化。

假如變壓器內(nèi)部線圈在擠壓力的作用下，其直徑減少2ΔX(見圖1)，在式(1)中用：D′CP=DCP-ΔX代替DCP，δ′=δ+ΔX代替δ即可求出Z′K。

因此，繞組變形引起短路阻抗ZK的變化量為：

ΔZK=Z′K-ZK≈(m-n)ΔX (2)

式中

由式(2)可知，短路阻抗的變化量ΔZK與變形量ΔX直接相關(guān)。

根據(jù)短路阻抗的變化量來判斷繞組是否變形，只要將測得的短路阻抗與變壓器正常時的測量值(如出廠數(shù)據(jù))相比即可。

3 變壓器繞組變形測試對試驗儀器的基本要求

用于現(xiàn)場變壓器繞組變形測試的短路阻抗測試儀除必須具備攜帶方便、操作簡單、具有良好的測試精度及測試重復性外，還必須具有良好的抗干擾能力。現(xiàn)場的干擾主要來自于以下幾個方面：

(1)試驗電源諧波的影響;

       (2)試驗電源電壓的不穩(wěn)定性;

(3)試驗現(xiàn)場的50Hz同頻干擾。現(xiàn)就以上三方面因素對短路阻抗測試值的影響及消除措施簡述如下。

3.1 消除試驗電源諧波對測試結(jié)果的影響

中試控股電力講解試驗用的電源，難免有各種各樣的諧波存在，而且諧波分量的幅值是不穩(wěn)定的。高次諧波對變壓器短路阻抗的測試值有較大的影響。設被試變壓器在無諧波情況下的短路阻抗值為Z，當施加具有諧波分量的測試電壓u=α1sin(ωt+ψ)+α2sin(3ωt+ψ1)時，流過變壓器的電流為：

考慮諧波以后的變壓器短路阻抗有效值為:

由上式可知，由于測試電源諧波的存在，實測短路阻抗值與無諧波情況下的短路阻抗值之間具有一定的差異。

欲消除測試電源諧波對短路阻抗測試結(jié)果的影響，短路阻抗測試儀必須具有優(yōu)良的濾波性能。通常用硬、軟件相結(jié)合的方法，可以基本消除測試電源諧波對短路阻抗測試結(jié)果的影響，滿足變壓器繞組變形測試分析、判斷的需要。

3.2 試驗電源電壓的不穩(wěn)定性對測試結(jié)果的影響

試驗電源電壓的基波分量在測量周期內(nèi)的不穩(wěn)定性對測試結(jié)果有直接的影響。由于短路阻抗為一感性阻抗，電流與電壓之間具有一定的相位差，當測試周期內(nèi)的電壓基波分量發(fā)生變化時，電流不可能同步發(fā)生變化，從而會產(chǎn)生測量誤差。

為減小試驗電源電壓不穩(wěn)定性帶來的短路阻抗測試誤差，通常的方法是通過多次測量求平均值的方法來解決，但效果并不很理想，同時還會延長測試時間。欲有效解決上述問題，短路阻抗測試儀必須對測量周期內(nèi)所采集到的信號進行分析與運算，較大程度地減小測試誤差，同時也不延長測試時間。