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中試控股技術(shù)研究院魯工為您講解：大型變壓器容量空載負載試驗儀

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。

變壓器額定電流計算：

變壓器額定電流 I1N/I2N，單位為A、kA。是變壓器正常運行時所能承擔的電流，在三相變壓器中均代表線電流。

變壓器額定電流計算公式 對單相變壓器：I1N = SN/ U1N I2N = SN / U2N 對三相變壓器：I1N=SN/［sqrt（3）U1N］ I2N=SN/［sqrt（3）U2N］

U1N為正常運行時一次側(cè)應加的電壓。U2N為一次側(cè)加額定電壓、二次側(cè)處于空載時的電壓。單位為V。相變壓器中，額定電壓指的是線電壓。

SN為變壓器額定容量，單位為VA、kVA、MVA，N為變壓器的視在功率。通常把變壓器一、二次側(cè)的額定容量設計為 。

I1N為正常運行時一次側(cè)變壓器額定電流。I2N為一次側(cè)變壓器額定電流。單位為A。

250KVA有效使用功率等于百分之八十，250KVA等于200KW 變壓器二次側(cè)電流=變壓器額定容量*1.44。

例如：100KVA變壓器二次側(cè)電流

I=100*1.44=144（A）

各種容量變壓器高低壓側(cè)額定電流的數(shù)據(jù)（包括20、30、50、80、100、160、200、250、315、400KVA等）

變壓器容量20、30、 50、 80、 100、 160、 200、 250、 315、 400KVA

高壓側(cè)電流1.15、1.73、2.88、4.62、5.77、 9.23、11.2、14.43、18.2、 22.4

低壓側(cè)電流28.9、43.2、 72、 115.2、144、230.4、288、 360、453.6、 576 已知變壓器容量，求其各電壓等級側(cè)額定電流。口訣a ：

容量除以電壓值，其商乘六除以十。

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

注意事項
1．在測量過程中一定不要接觸測試線的金屬部分，以避免被電擊傷。
2．測量接線一定要嚴格按說明書操作，否則后果自負。
3．測試之前一定要認真檢查設置的參數(shù)是否正確。
4．最好使用有地線的電源插座。
5．不能在電壓和電流過量限的情況下工作。
6．短路試驗時，非加壓側(cè)的短接必須良好，否則會對測試結(jié)果有影響。
7．做短路試驗時，如果高壓或中壓側(cè)出線套管裝有環(huán)形電流互感器時，試驗前電流互感器的二次一定要短接。
8．試驗接線工作必須在被試線路接地的情況下進行，防止感應電壓觸電。所有短路、接地和引線都應有足夠的截面，且必須連接牢靠。測試組織工作要嚴密，通信順暢，以保證測試工作安全順利進行。
9．當儀器需要充電時，一定要關(guān)掉工作電源（按下“O”為關(guān)），插上電源線，充電指示的黃燈開始閃爍，說明充電進入正常狀態(tài)。
10．當測試500kVA或630kVA的變壓器時，必須要對參比容量進行設置，因為500和630的變壓器處于阻抗電壓變換區(qū)，容量有交叉的可能性，為了避免誤判，必須對此參量進行設置。

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。

    近年來隨著電力系統(tǒng)容量的越來越大, 變壓器的容量也不斷加大.變壓器的容量越大,電壓等級相對就會越高,電感與電阻的比值就越大.因此,大型變壓器的繞組直流回 路的穩(wěn)定時間可能長達數(shù)十分鐘甚至更長,因此如何快速準確測量電力變壓器繞組的直流電阻成為了電力工作者研究和追求的主要目標.

    直流電阻測試儀以80C196 單片機為核心組成單片機控制單元,通過數(shù)據(jù)存儲器和I/O 口 擴展,完成測試與控制功能.電源部分是通過一個開關(guān)電源產(chǎn)生單片機工作電源 + 5 V 和± 1 2 V ,其中, 繼電器工作電源 +12V 由變壓器降壓,整流橋整流產(chǎn)生.鍵 盤只有四個按鍵,通過按鍵來實現(xiàn)功能選 擇,完成測試、存儲和打印功能,測試結(jié)果通過LCD顯示輸出.

    單片機控制單元主要由80C196 單片機為 核心,外部擴展程序存儲器EPROM27128, 數(shù)據(jù)存儲器RAM6264 和E2PROM2864,譯碼電路由兩片7 4 L S 1 3 8 實現(xiàn).地址鎖存由 74LS373 完成,I/O 口擴展由一片8255 實 現(xiàn),實現(xiàn)對打印機的控制,輸出繼電器的 控制, 鍵盤的輸入和液晶顯示的控制.

    恒流源電路主要由恒流源的采樣電路、比較電路等,將交流電通過整流橋?qū)?交流電變?yōu)橹绷麟?經(jīng)電流調(diào)整和電流反 饋, 最后實現(xiàn)0 . 1 A~1 0 A 范圍的穩(wěn)流輸出.

    由于繞組電感的存在, 殘余電流對使 用者和測試設備將構(gòu)成威脅,因此必須有 電流放電回路,電流放電回路由放電電阻 和一個反向二極管構(gòu)成,充電時二極管關(guān) 斷,電源對繞組充電,斷電時二極管導通, 繞組通過二極管和放電電阻放電.

    測量回路主要由恒流源輸出穩(wěn)定電流 直接通過電力變壓器繞組,不接入標準電 阻(將串入電阻用繼電器短接),測量充電 電流,當充電電流達到設定值時將繼電器 斷開,將電阻串入測量回路中.為了保證 單片機供電穩(wěn)定性,繼電器控制電源單獨 供電.

    測量結(jié)束時,將繼電器K1 斷開,因變 壓器繞組具有大電感,電流不能立即降為 零,這樣就會產(chǎn)生很大的電勢,因此必須 加有放電回路,在本放電回路中,當繼電 器K1 斷開后,二極管D1 導通,繞組中電 流通過放電電阻R4 和二極管形成回路,完 成放電過程.放電電阻的選擇要適當,放 電電阻越大.電阻上消耗的功率越,放電 時間越短,放電回路兩端的電壓越高.因 此放電電阻的選擇既要控制放電電壓值是 安全的, 又要使放電時間盡可能短.

    信號采集是針對80C196單片機而言 的, 為實現(xiàn)測量結(jié)果的顯示及保護等功 能,必須有采樣計算電路,一方面可利用80C196單片機8 路10 位A/D 轉(zhuǎn)換器以及CPU的計算處理功能,另一方面可以使用 單獨的A/D 轉(zhuǎn)換器件,故選取了AD1674, 但是,進入A/D 轉(zhuǎn)換器和單片機的信號必 須是經(jīng)過調(diào)理的信號,它要求符合以下條 件:

    (1)信號幅值不能超過± 5V;

    (2)進 入AD1674 和單片機輸入口的信號是電壓 信號;

    (3)輸入信號不能干擾系統(tǒng)的正常 工作.

    因此,對于進入AD1674 和單片機的信 號必須經(jīng)過適當?shù)奶幚?這個過程需要將 進入AD1674 和單片機的電流信號要轉(zhuǎn)換 成電壓信號,此過程可利用電阻實現(xiàn);對 于高壓、交變信號要轉(zhuǎn)換成低壓才能進入 單片機.

    中試控股電力在該設計中, 采用直流采樣.被測變 壓器繞組兩端的電壓通過濾波、放大和緩 沖等環(huán)節(jié)送入AD1674 的采集端口,濾波采用R 、C 濾波,緩沖采用電壓跟隨器. 轉(zhuǎn)換電路是使用AD1674通過外部適 當連線可以實現(xiàn)單極性輸入,也可以實現(xiàn) 雙極型輸入.輸入信號均以模擬的AGND為基準,模擬輸入信號的一端必須與AG相連, 并且接點盡量靠近AGND引腳,接線應短,片內(nèi)10V基準電壓輸出引腳REFOUT也是以AGND為基準, 通常數(shù)字 地DGND與AGND連在一起.所有電位器(調(diào)增益和調(diào)零點用)均應采用低溫度系數(shù)電位器.例如金屬模陶瓷電位器.

    目前,為單片機應用系統(tǒng)配置的微型打印機中, 比較流行的選用TPP系列的點陣微型打印機.這種打印機整機體積 小,重量輕,功能完善,操作簡單,連接 方便.故選用該系列中的一種面板式超小 型點陣通用打印機TPP-A40P.

    測試儀設計完成后, 經(jīng)過計算機仿真,通過對仿真數(shù)據(jù)結(jié)果的計算,可以有效的減少直流電阻的測量時間,并且可保 證較高的準確性,驗證了設計的合理性和 可行性.在今后的學習和研究中,工作的重點是更有效的減少測量時間,以應對變 壓器不斷增長的容量對繞組測量的影響.變壓器的燒毀通常是因為溫升的過程中溫度過高或者絕緣性能被損壞.燒毀前溫度不高,不代表局部溫度也不高.變壓器過載、溫升設計余量過小、異常的諧波加熱,都可能導致局部高溫,進而導致變壓器出現(xiàn)故障.

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