變壓器非額定條件下的試驗

1、<p>　　變壓器非額定條件下的試驗</p><p>　　摘要：介紹變壓器在非額定條件下的各種計算方法。 </p><p>　　關鍵詞：變壓器 試驗 短路損耗 </p><p>　　變壓器參數(shù)測定、鐵心損耗和額定銅損是通過空載和短路試驗完成的，這也是變壓器最基本試驗。一般空載試驗在低壓側(cè)進行，短路試驗在高壓側(cè)。測試時兩個試驗均分別施加額定頻率下的電壓或電流

2、，所測數(shù)據(jù)和計算值即為額定條件下的試驗結(jié)果。但許多不能滿足額定條件場合仍需進行上述試驗，因此，有必要研究變壓器在非額定條件下的試驗方法、換算公式，以便在實際中靈活應用。</p><p>　　1 三相變壓器的單相試驗與測量</p><p>　　若沒有三相電源時需要對三相變壓器進行度驗，則可采用單相電源對三相變壓器進行空載和短路試驗，所測數(shù)據(jù)再換算到額定狀態(tài)。因變壓器繞組的聯(lián)接形式不同，試驗線

3、路和換算方法也不同。</p><p><b>　　1.1空載試驗</b></p><p>　　試驗在低壓側(cè)進行，高壓側(cè)開路。</p><p>　　1.1.1測量繞組為Y聯(lián)接</p><p>　　空載試驗接線如圖1。</p><p>　　圖1低壓繞組為Y聯(lián)接時空載試驗接線圖</p>&

4、lt;p>　　圖1中，首先將高壓側(cè)開路，在低壓側(cè)a、b、c三個端子間兩兩依次施加額定線電壓UN。每次測得的空載損耗Poab、Pobc、Poca和空載電流Ioab、Iobc、Ioca，可分別換算為三相空載損耗PO和空載電流IO。</p><p>　　因變壓器的每相電壓低于其額定值，主磁通工作在非飽和狀態(tài)，這時可認為勵磁阻抗是常數(shù)，故功率P∝U2，電流I∝U，于是采用該線路每相繞組的電壓為額定時的√3/2倍，每

5、相空載損耗與額定空載相損耗PO￠N的關系為：</p><p>　　(1/2)Poab=(3/4)PO￠N</p><p>　　則額定條件下的三相空載損耗PO=（2/3）（Poab+ Pobc+Poca）</p><p>　　同理，每相空載電流與額定空載相電流IO￠N的關系為：</p><p>　　IO￠N=（2/√3）Ioab</p&g

6、t;<p>　　空載相電流取3次測量的平均值，且線電流為：</p><p>　　IO=2（Ioab+ Iobc+ Ioca）/（3/√3）</p><p>　　1.1.2 測量繞組為△聯(lián)接</p><p>　　試驗將高壓側(cè)開路，在低壓側(cè)a、b、c三個端子間兩兩依次施加額定線電壓，同時將不參與試驗的一相作短路連接，即a、b加電壓，b、c短接；b、c加電壓

7、，c、a短接；c、a加電壓，a、b短接。空載試驗接線如圖2。</p><p>　　圖2 低壓繞組為△聯(lián)接時空載試驗接線圖</p><p>　　由圖2知，△聯(lián)接線電壓等于相電壓，即每次測得的兩相空載損耗Poab、Pobc、Poca正好等于單相額定狀態(tài)下的2倍，測得的空載電流Ioab、Iobc、Ioca也為額定時的2倍，則額定條件下的三相空載損耗為：</p><p>　

8、　P0=（Poab+ Pobc+Poca）/2</p><p>　　同理，空載相電流取3次測量的平均值，考慮到線電流與相電流存在√3的關系，于是</p><p>　　I0=√3[（Ioab+ Iobc+Ioca）/6]</p><p><b>　　1.2短路試驗</b></p><p>　　在高壓側(cè)進行，低壓側(cè)被短路。&

9、lt;/p><p>　　1.2.1測量繞組為Y聯(lián)接</p><p>　　如圖3，試驗時，在高壓側(cè)A、B、C三個端子間兩兩依次施加電壓。當電壓由零開始升高使電流為額定值IN時，測得的兩相短路損耗分別為PKAB、PKBC、PKCA和兩相阻抗電壓為uKAB、uKBC、uKCA，因每次測得的短路損耗PKAB正好是額定條件PK￠N的2倍，故額定條件下的三相短路損耗為：</p><p&

10、gt;　　PK=（PKAB+PKBC+PKCA）/2</p><p>　　圖3 測量繞組為Y聯(lián)接時短路試驗接線圖</p><p>　　同理，阻抗電壓uKAB等于額定條件時相阻抗電壓uK￠N的2倍，相阻抗電壓取3次測量的平均值，并將其折算到線電壓，得阻抗電壓的百分比為</p><p>　　uK%=√3[（UKAB+UKBC+UKCA）/6UN]</p>

11、<p>　　1.2.2 測量繞組為△聯(lián)接</p><p>　　如圖4，試驗時，同樣在△聯(lián)接繞組上兩兩之間施加一定的電壓，并依次將不參與試驗的一相作短路聯(lián)接。為保證每相電流達到額定值，電流表中流過的電流應為額定相電流的2倍、額定線電流IN的（2/√3）倍，即1.15IN。這時測得的短路損耗和阻抗電壓分別換算至三相時的短路損耗和阻抗電壓:</p><p>　　PK=(PKAB+PKB

12、C+PKCA)/2</p><p>　　UK%=（UKAB+UKBC+UKCA）/3UN</p><p>　　圖4 測量繞組為△聯(lián)接時短路試驗接線圖</p><p>　　一般對于中小容量變壓器,在相鄰兩鐵心的相上測得的損耗基本相同,而兩個邊柱鐵心的相上測得的損耗比相鄰兩鐵心的相上測得的損耗大1%--3%。</p><p>　　2 降低電流下

13、的短路試驗</p><p><b>　　短路試驗電源的容量</b></p><p>　　SK=SN*uK%*KK*Ka*Kb</p><p>　　式中: SN—被試變壓器的額定容量；</p><p>　　uK%—被試變壓器的阻抗電壓的百分比；</p><p>　　KK---試驗電流容量系數(shù),取0.

14、625—1.0；</p><p>　　Ka---變換系數(shù),取1.2—1.3；</p><p>　　Kb---安全系數(shù),取1.0—1.1；</p><p>　　由上式可知,試驗電源的容量一般為變壓器容量的5%--20%。為減小試驗電源的容量,允許在降低試驗電流下進行短路試驗。同時所測得的試驗電流IK′和對應損耗PK′可換算到額定電流IN下的短路損耗PK</p&g

15、t;<p>　　PK= PK′*(IN/IK′)2</p><p>　　IK′下的阻抗電壓uK′可換算到額定電流IN下的阻抗電壓uK:</p><p>　　uK= UK′*( IN/ IK′)</p><p>　　3 非額定頻率下的試驗</p><p>　　變壓器空載損耗P0主要是鐵心損耗PFe。當試驗電源頻率為非額定頻率時，則

16、空載損耗會發(fā)生變化。設非額定頻率為f′，對應鐵心損耗PFe′，根據(jù)磁滯損耗Pn和渦流損耗Pw與電源頻率f的關系可分析：</p><p>　　磁滯損耗Pn∝f.Bma</p><p>　　對于常用的硅鋼片，Bm=1.0—1.6 ，a=2</p><p>　　渦流損耗Pw∝f2 Bma</p><p>　　因此當硅鋼片厚度及材料一定時，鐵心損耗與

17、電源頻率及磁密幅值的關系為:</p><p>　　PFe∝fβ Bma</p><p>　　式中:B=1.2—1.6。</p><p>　　在非額定頻率為f′，對應鐵心損耗為PFe′時，折算到額定頻率為fN時的空載損耗為:</p><p>　　P0= PFe′(fN/ f′) β</p><p><b>　　

18、β取1.5即可。</b></p><p>　　阻抗電壓uK的有功分量uKR與f無關，無功分量uKX與f成正比。額定頻率fN下的阻抗電壓</p><p>　　uK=√（uKXfN/ f′）2+u2kR</p><p>　　在試驗電源較差時，如容量小，相數(shù)少、電網(wǎng)頻率波動大等，變壓器可采用非額定條件下試驗，所得試驗結(jié)果需進行電流、頻率、相數(shù)及溫度等多種換算，