電力變壓器空載試驗(yàn)方法及注意事項(xiàng)

王來堂

摘 要：近年來，隨著人們對(duì)電能需求量的不斷增加，電力行業(yè)取得了較快的發(fā)展。在電網(wǎng)運(yùn)行過程中，電力變壓器作為極其關(guān)鍵的設(shè)備，其能否安全穩(wěn)定的運(yùn)行是關(guān)系到電網(wǎng)正常運(yùn)行的根本。所以需要采用空載試來確保電力變壓器的安全運(yùn)行。空載試作為電力變壓器絕緣預(yù)防性試驗(yàn)的重要項(xiàng)目，對(duì)于保證變壓器安全、穩(wěn)定的運(yùn)行具有極為重要的意義。文章從空載損耗進(jìn)行分析，并進(jìn)一步對(duì)變壓器空載試驗(yàn)的目的和意義、試驗(yàn)方法及注意事項(xiàng)進(jìn)行了具體的闡述。

關(guān)鍵詞：電力變壓器；空載損耗；試驗(yàn)方法；注意事項(xiàng)

引言

變壓器空載試驗(yàn)報(bào)是從變壓器任意一側(cè)施工加正弦波形和額定電壓，從而測(cè)量出變壓器空載損耗和空載電流，及時(shí)發(fā)現(xiàn)磁路中鐵芯硅鋼片的是否存在局部不良或是有整個(gè)缺陷問題的存在。另外還可以根據(jù)試驗(yàn)過程中所測(cè)得的空載損耗進(jìn)行對(duì)比，從而及時(shí)對(duì)存在匝間擊穿情況能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行判斷。

1 空載損耗

在變壓器空載損耗中，其最為主要的是鐵芯損耗，因?yàn)殍F芯在磁化過程中會(huì)有磁滯損耗和渦流損耗發(fā)生，而且在空載損耗過程中不可避免的會(huì)存在著銅損耗和附加損耗，盡管銅損耗和附加損耗較小，其所占比例為總損耗的百分之三左右。電網(wǎng)中所使用的變壓器容量上存在一定的差異，這就導(dǎo)致其鐵芯內(nèi)部構(gòu)造、硅鋼片的質(zhì)量和鐵芯制造工藝等都存在著差別，其空載損耗及空載電流的大小必然也會(huì)有所不同，而當(dāng)變壓器內(nèi)部的鐵芯硅鋼片所選擇的材質(zhì)存在差異時(shí)，其所導(dǎo)致的空載電流大小也會(huì)存在較大的不同。

2 變壓器空載試驗(yàn)的目的和意義

在變壓器運(yùn)行過程中，其所要進(jìn)行的試驗(yàn)較多，所有的試驗(yàn)都是為了確保變壓器能夠處于穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)?？蛰d損耗作為變電器性能好壞的重要參數(shù)，充分的體現(xiàn)了變壓器運(yùn)行的效率及制造的性能要求，所以在變壓器運(yùn)行過程中對(duì)其進(jìn)行空載試驗(yàn)是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，試驗(yàn)中所測(cè)量到的空載損耗及空載電流可以及時(shí)判斷出變壓器的絕緣情況和整體缺陷，對(duì)變壓器能否安全穩(wěn)定的運(yùn)行具有極為重要的意義。

在進(jìn)行空載試驗(yàn)時(shí)需要利用高壓側(cè)來進(jìn)行開路，而加壓則利用低壓側(cè)來完成，通過低壓側(cè)的額定電流來進(jìn)行試驗(yàn)，這充分的說明了空載試驗(yàn)是在額定電壓下進(jìn)行的，由于試驗(yàn)電壓較低，所以試驗(yàn)時(shí)電流也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于額定電流的數(shù)值，所以空載試驗(yàn)時(shí)也是在額定電壓下所測(cè)得的空載損耗和空載電流。

變壓器空載試驗(yàn)的電源容量的選擇：在進(jìn)行變壓器空載試驗(yàn)時(shí)，在對(duì)電源容量進(jìn)行選擇進(jìn)，在確保其電源波形失真率小于百分之五，而被試驗(yàn)的變壓器，其空載容量不能超過電源容量的一半，而當(dāng)采用發(fā)電機(jī)組進(jìn)行空載試驗(yàn)時(shí)，則空載容量則不能高于發(fā)電機(jī)組容量的百分之二十五。當(dāng)變壓器進(jìn)行空載試驗(yàn)時(shí)，其通常情況下是在低壓側(cè)進(jìn)行的，而且是處于額定電壓下，在這種狀態(tài)下，可以對(duì)空載損耗進(jìn)行有效的測(cè)量，但低壓側(cè)額定電壓下進(jìn)行測(cè)試所測(cè)得的損耗則主要是鐵損耗，由于空載時(shí)鐵損耗等于負(fù)載時(shí)的鐵，所以負(fù)載的大小與鐵損耗之間不存在著相互聯(lián)系。但一旦出現(xiàn)電壓出現(xiàn)偏離的情況時(shí)，由于偏離了額定電壓，這時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度則會(huì)發(fā)生一定的變化，從而導(dǎo)致磁化曲線的飽和段、空載損耗及空載電流等都會(huì)與額定電壓下測(cè)試的結(jié)果出現(xiàn)較大的變化，因此在這種情況下空載損耗是無法有效測(cè)量出來看，這就決定了變壓器空載試驗(yàn)只能在額定電壓下進(jìn)行測(cè)量。

通過變壓器空載試驗(yàn)我們不難發(fā)現(xiàn)，變壓器通常會(huì)存在著一些缺陷。較為常見的缺陷有硅鋼片之間存在絕緣不良、匆忙極間和片間局部存在短路燒損等情況，同時(shí)在穿芯螺栓或者綁扎鋼帶、壓板等存在著絕緣破壞的情況下，從而導(dǎo)致短路的發(fā)生，另外磁路中硅鋼片也存在著松動(dòng)、錯(cuò)位及見隙過大及鐵芯多點(diǎn)接地等情況的發(fā)生，層間短路也較為常見。

3 空載試驗(yàn)的試驗(yàn)方法

3.1 單相變壓器空載試驗(yàn)

在對(duì)單相變壓器進(jìn)行空載試驗(yàn)時(shí)，則需要分為兩種情況來進(jìn)行，試驗(yàn)時(shí)如果電壓和電流在儀表額定值以內(nèi)時(shí)，即可以直接將測(cè)量?jī)x表接入測(cè)量回路，而對(duì)于測(cè)量時(shí)電壓和電流處于測(cè)量?jī)x表額定值以外時(shí)，則在測(cè)量回路中則需要重新將電壓互感器和電流互感器接入。

3.2 三相變壓器的單相空載試驗(yàn)

在對(duì)三相變壓器進(jìn)行空載試驗(yàn)時(shí)，一旦現(xiàn)場(chǎng)沒有三相電源或是試驗(yàn)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)異常情況時(shí)，則可以利用單相空載試驗(yàn)來進(jìn)行，然后根據(jù)各項(xiàng)空載損耗的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而對(duì)各相的空載損耗分布狀況進(jìn)行充分的了解，從而及時(shí)判斷出繞組與鐵芯磁路之間是否存在缺陷的問題，及時(shí)判斷出故障的位置。

3.3 降低電壓下的空載試驗(yàn)

在進(jìn)行空載試驗(yàn)時(shí)，往往會(huì)受到現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)條件的制約，所以通常情況下現(xiàn)場(chǎng)都會(huì)采用低電壓來進(jìn)行空載試驗(yàn)，這就導(dǎo)致在較小的試驗(yàn)電壓下，其空載損耗也會(huì)處于較小值范圍內(nèi)，所以需要對(duì)儀表的量程進(jìn)行準(zhǔn)確的選擇，同時(shí)還要對(duì)儀表和線路等附加損耗進(jìn)行充分的考慮，確保測(cè)量的準(zhǔn)確性。

3.4 直接用系統(tǒng)電源進(jìn)行的空載試驗(yàn)

目前電力系統(tǒng)通常都會(huì)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行空載試驗(yàn)，如果利用電壓來進(jìn)行試驗(yàn)，則需要大容量的調(diào)壓器和變壓器，這就涉及到這些設(shè)備運(yùn)輸問題，所以在進(jìn)行空載試驗(yàn)時(shí)，通常會(huì)采用系統(tǒng)電源來進(jìn)行空載試驗(yàn)。此種試驗(yàn)方法不需要中間的調(diào)壓過程中，而時(shí)將系統(tǒng)電壓直接加到變壓器上，因引會(huì)對(duì)系統(tǒng)帶來一定的影響，這就需要在試驗(yàn)時(shí)，需要將繼電保護(hù)、變壓器及其他電氣設(shè)備的運(yùn)行方式進(jìn)行必要的調(diào)整，對(duì)變壓器、測(cè)量?jī)x器設(shè)備及線路進(jìn)行詳細(xì)的檢查，確認(rèn)其沒有錯(cuò)誤后才能進(jìn)行誣。讀取工作需要合閘后表數(shù)穩(wěn)定后才能進(jìn)行，這樣不僅避免了涌流或磁滯所對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)所帶來的影響，而且也確保了讀數(shù)的準(zhǔn)確性。由于利用電源來進(jìn)行空載試驗(yàn)時(shí)，電流具有足夠的容量，而且試驗(yàn)過程中系統(tǒng)電壓與額定電壓相等，所以電壓在試驗(yàn)過程中具有較好的穩(wěn)定性，試驗(yàn)過程中不需要再額外添回大型的試驗(yàn)設(shè)備，利用系統(tǒng)現(xiàn)有設(shè)備即可完成試驗(yàn)。

4 空載試驗(yàn)的注意事項(xiàng)

變壓器空載試驗(yàn)時(shí)，需要采利用互感器和儀器儀表來完成測(cè)量工作，所以為了確保測(cè)量的準(zhǔn)確性，則需要確保測(cè)量?jī)x器儀表不能低于0.5級(jí)的準(zhǔn)確度。

空載試驗(yàn)所使用的功率表也具有一定的要求，應(yīng)選用cosФ=0.1，準(zhǔn)確度不低于0.5級(jí)。

在空載試驗(yàn)測(cè)量時(shí)，需要使用到功率表，所以在試驗(yàn)過程中要確保功率表接線的正確性，在接線時(shí)需要確保功率表的電流線圈和電壓線圈兩端子間的電位差處于最小值，確保電流線圈和電位線圈的的極性能夠正確連接，當(dāng)滿足這二個(gè)條件后，在試驗(yàn)中利用功率表進(jìn)行測(cè)量時(shí)，其所測(cè)量出來的讀數(shù)為兩個(gè)或是三個(gè)功率表讀數(shù)的代數(shù)和。

空載試驗(yàn)使用的互感器極性連接相對(duì)應(yīng)，一、二次連接想對(duì)應(yīng)，二次端子與表計(jì)極性的連接相對(duì)應(yīng)，不可以隨意。還需注意，互感器的二次端子中有一個(gè)應(yīng)安全接地，對(duì)三相互感器或三只單相互感器，應(yīng)是同名端、同一接地點(diǎn)接地。

對(duì)大型變壓器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)空載試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)有事先經(jīng)過上級(jí)同意的試驗(yàn)方案；了解變壓器出廠試驗(yàn)時(shí)的名牌空載損耗和空載電流百分?jǐn)?shù)數(shù)值；選用合適變比和量程的互感器和儀表。直接用系統(tǒng)電壓進(jìn)行空載試驗(yàn)時(shí)，對(duì)有關(guān)繼電保護(hù)、運(yùn)行方式應(yīng)予以計(jì)算調(diào)整，防止發(fā)生事故。試驗(yàn)時(shí)，做好各項(xiàng)安全措施。

當(dāng)空載試驗(yàn)對(duì)精度要求較高時(shí)，這時(shí)小容量變壓器和大容量變壓器在進(jìn)行空載試驗(yàn)時(shí)則需要將附加損耗的影響進(jìn)行排除，從而保證數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。

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