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變壓器的試驗原理及方法

發(fā)布日期：2019-05-22　點擊：4104次

規(guī)程規(guī)定它是變壓器大修時、無載開關(guān)調(diào)級后、變壓器出口短路后和3～5年1次等必試項目。

在變壓器的所有試驗項目中是一項較為方便而有效的考核繞組縱絕緣和電流回路連接狀況的試驗。它能夠反映繞組匝間短路、

繞組斷股、分接開關(guān)接觸狀態(tài)以及導(dǎo)線電阻的差異和接頭接觸不良等缺陷故障，也是判斷各相繞組直流電阻是否平衡、調(diào)壓開關(guān)檔位是否正確的有效手段。

1、試驗周期


變壓器繞組直流電阻正常情況下3～5年檢測一次。但有如下情況必須檢測：


（1）對無勵磁調(diào)壓變壓器變換分接位置后必須進(jìn)行檢測(對使用的分接鎖定后檢測)


（2）有載調(diào)壓變壓器在分接開關(guān)檢修后必須對所有分接進(jìn)行檢測。


（3）變壓器大修后必須進(jìn)行檢測。


（4）必要時進(jìn)行檢測。如變壓器經(jīng)出口短路后必須進(jìn)行檢測。


2、試驗要求

（1）變壓器容量在1．6MVA及以上，相間互差不大于2%（警示值）,同相初值差不超過±2%（警示值），

（繞組直流電阻相互間差別不應(yīng)大于2％；無中性點引出的繞組線間差別不應(yīng)大于三相平均值的1％）。

（2）容量在1.6MVA以下，相間差別一般不大于三相平均值的4%；線間差別一般不大于三相平均值的2%


（3）與以前相同部位測得值比較其變化不應(yīng)大于2%；如直流電阻相間差在變壓器出廠時超過規(guī)定，制造廠已說明了這種偏差的原因，也以變化不大于2%考核。


（4）不同溫度下的電阻值應(yīng)換算到同一溫度下進(jìn)行比較，并按下式換算:


式中：R1、R2——分別為溫度t1、t2時的電阻值；


T——常數(shù)，其中銅導(dǎo)線為235，鋁導(dǎo)線為225

狀態(tài)檢修試驗規(guī)程要求相繞組電組互差不大于2%，所謂互差，指任意兩相繞組電阻之差，除以兩者中的小者，再乘以100%得到的結(jié)果。

在DL/T 596中，不是采用互差，而是采用與三相平均值比，這會降低了“信噪比”。例如，假設(shè)A、B、C三相繞組電阻的初始值都為1，因

某種缺陷，A相繞組電阻變化為1.03，變了3%，應(yīng)該是超標(biāo)了，但按DL/T 596方法計算，變化了1.98%，是合格的！

首先“信噪比”從3%降低為1.98%，其次，判斷結(jié)果也出現(xiàn)了差異。線間電阻要求換算到相繞組電阻的道理也一樣。

3、減少測量時間提高檢測準(zhǔn)確度的措施


（1）助磁法


助磁法是迫使鐵心磁通迅速趨于飽和，從而降低自感效應(yīng)歸納起來可縮短時間常數(shù)，大體有以下幾種方法：


(a) 用大容量蓄電池或穩(wěn)流源通大電流測量。


(b) 把高、低壓繞組串聯(lián)起來通電流測量，采用同相位和同極性的高壓繞組助磁

? 采用恒壓恒流源法的直阻測量儀。使用時可把高、低壓繞組串聯(lián)起來，應(yīng)用雙通道對高、

低壓繞組同時測量，較好地解決了三相五柱式大容量變壓器直流電阻測試的困難。

（2）消磁法


消磁法與助磁法相反，力求使通過鐵心的磁通為零。使用的方法有兩種：

(a) 零序阻抗法。該方法僅適用于三柱鐵心YN連接的變壓器。它是將三相繞組并聯(lián)起來同時通電，由于磁通

需經(jīng)氣隙閉合，磁路的磁阻大大增加，繞組的電感隨之減小，為此使測量電阻的時間縮短。

(b) 磁通勢抵消法。試驗時除在被測繞組通電流外，還在非被測繞組中通電流，使兩者產(chǎn)生的磁通勢大小相等、

方向相反而互相抵消，保持鐵心中磁通趨近于零，將繞組的電感降到最低限度，達(dá)到縮短測量時間的目的。

4、直流電阻檢測與故障診斷實例


(1) 繞組斷股故障的診斷

實例1：2003年6月12日，由天津市電科院電氣室對北孫莊站#1主變（110kV) 進(jìn)行預(yù)防性試驗過程中，發(fā)現(xiàn)

#1主變10KV側(cè)直流電阻三相嚴(yán)重不平衡，三相不平衡率已達(dá)8%。

2002年~2003年#1主變10KV線圈直流電阻測量數(shù)據(jù)如下：


色譜分析發(fā)現(xiàn)，乙炔含量由去年的0.15變化到6.88。有明顯增長,判斷主變內(nèi)部存在金屬性放電。


6月23日，由供修廠對該主變進(jìn)行解體后發(fā)現(xiàn)，其10KV線圈C相有三顆斷股，且由于匝間絕緣破損，有明顯放電痕跡，見照片

實例2：110kV坪塘#2主變試驗發(fā)現(xiàn)低壓側(cè)直流電阻三相不平衡率嚴(yán)重超標(biāo)，低壓側(cè)直流電阻ab、bc、ca分別為13.60mΩ、

11.62mΩ、11.67mΩ，折算成低壓a、b、c三相直流電阻分別為16.55mΩ、23.14mΩ、16.42mΩ，低壓側(cè)直流電阻三相不平衡率達(dá)到40.9%，判定低壓b相繞組存在燒壞可能。

(2) 有載調(diào)壓切換開關(guān)故障的診斷

某變壓器110kV側(cè)直流電阻不平衡，其中C相直流電阻和各個分接之間電阻值相差較大。A、B相的每個分接之間

直流電阻相差約為10～11.7u歐，而C相每個分接之間直流電阻相差為4.9—6.4 u歐和14.1～16.4 u歐，初步判斷C相回路不正常。

通過其直流電阻數(shù)據(jù)CO(C端到中性點O端)的直流回路進(jìn)行分析，確定繞組本身缺陷的可能性小，有載調(diào)壓裝置

的極性開關(guān)和選擇開關(guān)缺陷的可能性也極小，所以，缺陷可能在切換開關(guān)上。經(jīng)對切換開關(guān)吊蓋檢查發(fā)現(xiàn)，

有一個固定切換開關(guān)的一個極性到選擇開關(guān)的固定螺絲擰斷，致使零點的接觸電阻增大，而出現(xiàn)直流電阻規(guī)律性不正常的現(xiàn)象。

2010年10月29日，冷水江電力局對禾青主變#1主變進(jìn)行例行試驗。發(fā)現(xiàn)該變壓器本體油色譜中乙炔含量為10.89ul/l，

總烴165.81ul/l，用三比值法判斷為經(jīng)判斷為內(nèi)部電弧放電及過熱。調(diào)壓開關(guān)油色譜無異常。變壓器繞組直阻試驗

發(fā)現(xiàn)第四檔和第十六檔C相直阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他兩相，其中第四檔不平衡系數(shù)達(dá)到了25.21%，第十六檔不平衡系數(shù)

也達(dá)到了19.57%，吊出切換開關(guān)后測量發(fā)現(xiàn)第四檔和第十六檔不平衡系數(shù)依然有16%以上。

主變吊罩檢修，發(fā)現(xiàn)4檔C相動觸頭壓片已經(jīng)明顯松動，壓板變形松動導(dǎo)致動靜觸頭接觸不良，從而使4檔C相直阻嚴(yán)重超標(biāo)。


(3)無載調(diào)壓開關(guān)故障的診斷


在對某電力修造廠改造的變壓器交接驗收試驗時，發(fā)現(xiàn)其中壓繞組Am、Bm、Cm三相無載磁分接開關(guān)的直流電阻數(shù)據(jù)混亂、無規(guī)律，分接位置與所測直流電阻的數(shù)值不對應(yīng)。


經(jīng)吊罩檢查，發(fā)現(xiàn)三相開關(guān)位置與指示位置不符，經(jīng)重新調(diào)整組裝后恢復(fù)正常。


5、繞組引線連接不良故障的診斷

一臺35kV變壓器側(cè)直流電阻不平衡率遠(yuǎn)大于2％，懷疑分接開關(guān)有問題，所以轉(zhuǎn)動分接開關(guān)后復(fù)測，其不平衡率仍然很大，

又分別測其他幾個分接位置的直流電阻，其不平衡率都在11％以上，而且規(guī)律都是A相直流電阻偏大，好似在A相繞組中已

串入一個電阻，這一電阻的產(chǎn)生可能出現(xiàn)在A相繞組的首端或套管的引線連接處，是否為連接不良造成。經(jīng)分析確

認(rèn)后，停電打開A相套管下部的手孔門檢查，發(fā)現(xiàn)引線與套管連接松動(螺絲連接)，主要由于安裝時未裝緊，且無墊圈而引起，經(jīng)緊固后恢復(fù)正常。

通過上述案例可見，變壓器繞組直流電阻的測量能發(fā)現(xiàn)回路中某些重大缺陷，判斷的靈敏度和準(zhǔn)確性亦較高，但現(xiàn)場測試中應(yīng)遵循如下相關(guān)要求，才能得到準(zhǔn)確的診斷效果。


(1) 通過對變壓器直流電阻進(jìn)行測量分析時，其電感較大，一定要充電到位，將自感效應(yīng)降低到最小程度，待儀表指針基本穩(wěn)定后讀取電阻值，提高一次回路直流電阻測量的正確性和準(zhǔn)確性。


(2) 測量的數(shù)據(jù)要進(jìn)行橫向和縱向的比較，對溫度、濕度、測量儀器、測量方法、測量過程和測量設(shè)備進(jìn)行分析。


(3) 分析數(shù)據(jù)時，要綜合考慮相關(guān)的因素和判據(jù)，不能單搬規(guī)程的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，而要根據(jù)規(guī)程的思路、現(xiàn)場的具體情況，具體分析設(shè)備測量數(shù)據(jù)的發(fā)展和變化過程。


(4) 要結(jié)合設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)，分析設(shè)備內(nèi)部的具體情況，根據(jù)不同情況進(jìn)行直流電阻的測量，以得到正確判斷結(jié)論。


(5) 重視綜合方法的分析判斷與驗證。如有些案例中通過繞組分接頭電壓比試驗，能夠有效驗證分接相關(guān)的檔位，而且還能檢驗出變壓器繞組的連接組別是否正確。


更多詳情可了解華天電力生產(chǎn)的直流電阻測試儀。


第四節(jié) 電力變壓器的短路和空載試驗


1、變壓器空載試驗和負(fù)載試驗的目的和意義

變壓器的損耗是變壓器的重要性能參數(shù)，一方面表示變壓器在運(yùn)行過程中的效率，另一方面表明變壓器在設(shè)計制造

的性能是否滿足要求。變壓器空載損耗和空載電流測量、負(fù)載損耗和短路阻抗測量都是變壓器的例行試驗。

進(jìn)行空載試驗的目的是：測量變壓器的空載損耗和空載電流；驗證變壓器鐵心的設(shè)計計算、工藝制造是否滿足

技術(shù)條件和標(biāo)準(zhǔn)的要求；檢查變壓器鐵心是否存在缺陷，如局部過熱，局部絕緣不良等。

變壓器的空載試驗就是從變壓器任一組線圈施加額定電壓，其它線圈開路的情況下，測量變壓器的空載損耗和

空載電流。空載電流用它與額定電流的百分?jǐn)?shù)表示，即：

變壓器的短路試驗就是將變壓器的一組線圈短路，在另一線圈加上額定頻率的交流電壓使變壓器線圈內(nèi)的

電流為額定值，此時所測得的損耗為短路損耗，所加的電壓為短路電壓，短路電壓是以被加電壓線圈的額定電壓百分?jǐn)?shù)表示的：

此時求得的阻抗為短路阻抗，同樣以被加壓線圈的額定阻抗百分?jǐn)?shù)表示：


變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)和短路阻抗百分?jǐn)?shù)是相等的，并且其有功分量和無功分量也對應(yīng)相等。

進(jìn)行負(fù)載試驗的目的是：計算和確定變壓器有無可能與其它變壓器并聯(lián)運(yùn)行；計算和試驗變壓器短路時

的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定；計算變壓器的效率；計算變壓器二次側(cè)電壓由于負(fù)載改變而產(chǎn)生的變化。

2、變壓器空載和負(fù)載試驗的接線和試驗方法

對于單相變壓器，可采用圖5－12所示的接線進(jìn)行空載試驗。對于三相變壓器，可采用圖5－13和圖5－14

所示的兩瓦特表法進(jìn)行空載試驗。

空載試驗時，在變壓器的一側(cè)（可根據(jù)試驗條件而定）施加額定電壓，其余各繞組開路。

短路試驗時，在變壓器的一側(cè)施加工頻交流電壓，調(diào)整施加電壓，使線圈中的電流等于額定值；有時

由于現(xiàn)場條件的限制，也可以在較低電流下進(jìn)行試驗，但不應(yīng)低于額定電流的50%。

3、試驗要求和注意事項


（1）試驗電壓一般應(yīng)為額定頻率、正弦波形，并使用一定準(zhǔn)確等級的儀表和互感器。如果施加電壓的線圈有分接，則應(yīng)在額定分接位置。


（2）試驗中所有接入系統(tǒng)的一次設(shè)備都要按要求試驗合格，設(shè)備外殼和二次回路應(yīng)可靠接地，與試驗有關(guān)的保護(hù)應(yīng)投入，保護(hù)的動作電流與時間要進(jìn)行校核。


（3）三相變壓器，當(dāng)試驗用電源有足夠容量，在試驗過程中保持電壓穩(wěn)定。并為實際上的三相對稱正弦波形時，其電流和電壓的數(shù)值，應(yīng)以三相儀表的平均值為準(zhǔn)。


（4）聯(lián)結(jié)短路用的導(dǎo)線必須有足夠的截面，并盡可能的短，連接處接觸良好。


4、試驗結(jié)果的計算


（1）試驗溫度下阻抗電壓：阻抗電壓以實測電壓UK占加壓繞組額定電壓的百分?jǐn)?shù)表示（Ue為額定電壓）：


（2）試驗溫度下負(fù)載損耗：變壓器的負(fù)載損耗PK等于兩個功率表讀數(shù)的代數(shù)和，即


（3） 溫度系數(shù)(Q—試驗時器溫度銅T=235 鋁T=225)：


（4） 換算至75℃下負(fù)載損耗：


（5）換算至75℃下阻抗壓降：


5、降低電流時的負(fù)載試驗有關(guān)計算

由于負(fù)載試驗所需容量較大，尤其對容量較大的變壓器，在現(xiàn)場試驗時，試驗電源和調(diào)壓器的容量很難滿足要求。

但負(fù)載試驗中，所加電流與測量電壓和損耗呈線性關(guān)系，因此規(guī)程允許降低電流進(jìn)行負(fù)載試驗，并對所測量的數(shù)據(jù)作以下?lián)Q算：

I ’ — 試驗電流；


Ie — 額定電流；


UK’ — 在電流I’下測得的阻抗電壓值；


PK’ — 在電流I’下測得的負(fù)載損耗值；


6、測量結(jié)果的判斷


（1）應(yīng)與出廠值進(jìn)行比較，不應(yīng)有較大偏差。


（2）應(yīng)與國標(biāo)中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，應(yīng)符合國標(biāo)所規(guī)定的范圍。（可把國標(biāo)UK75℃、PK75℃規(guī)定值再增加UK75℃：±10% PK75℃：+15%）見電力變壓器GB1094.1～1094.5 。


7、舉例


型式： S7-200 200kVA UK%：3.94% Yyn0


額定電壓：10000±5%/400V 組別 ：


額定電流：11.55/288.7A


（1）空載試驗：二次加壓，一次開路，額定分頭Ⅱ。


a 空載電流百分?jǐn)?shù)


b 空載損耗


標(biāo)準(zhǔn)I0=3.5 P0=540W 結(jié)論：合格。


2）負(fù)載試驗：從一次加壓，二次三相短路,額定分頭Ⅱ。變壓器油溫：12℃ 銅線


a 溫度系數(shù)：


b 試驗溫度下負(fù)載損耗：


c 試驗溫度下阻抗電壓：


d 換算至75℃下負(fù)載損耗：

e 換算至75℃阻抗壓降%：

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