CN103063963B - 一种变压器容量测试方法 - Google Patents

Abstract

一种变压器容量测试方法，它首先通过空载试验测得变压器的空载损耗P0，通过负载试验测得负载损耗及测试电流，并测量和计算变压器有效散热表面积S，然后令变压器油对空气的平均稳定温升τy？等于变压器标准要求温升限值，利用热平衡方程计算变压器额定容量

Description

一种变压器容量测试方法

技术领域

本发明涉及一种用于测试标准电力变压器及特种变压器额定容量的方法，属变压器技术领域。

背景技术

变压器容量测试装置是近年来出现的一种变压器额定容量测试设备，该装置采用额定阻抗反推法，首先通过变压器负载试验，测量变压器特性参数:t℃时的阻抗电压和t℃时的负载损耗，然后令75℃阻抗电压等于标准额定阻抗，即可利用变压器实测阻抗电压计算公式：

....................（1）；

计算出变压器额定容量：

....................（2）；

其中，为变压器额定容量；为铜的电阻温度系数K_t=(235+75)/(235+t)；为t℃时的负载损耗；为短路电流（A）；为短路电压（kV）；为变压器一次额定电压（kV）；为t℃阻抗电压；为75℃阻抗电压。

这种测试方法的主要缺点是只能在已知标准额定阻抗的前提下，才能对变压器的容量进行判断。对于标准系列变压器，由于标准规定了变压器的额定阻抗，不同电压等级、不同容量的电力变压器额定阻抗的大小不同，并且在系列规格中呈现有规律的变化，因此可以根据这一特点来判断变压器容量。而对于非标变压器，额定阻抗是一个未知数，就无法通过测量阻抗对变压器的容量进行判断。同样，对于电炉变压器等特种变压器，由于标准只给出了额定阻抗的区间范围，而且误差范围要求较宽，采用变压器额定阻抗推算出的变压器容量误差范围过大，没有实际意义。

由于变压器标准额定阻抗与变压器实际制造阻抗并不相同，将其带入公式后计算结果不是变压器的实际容量，而只是一个参考数值，误差较大。同时变压器阻抗为变压器结构参数，与变压器容量没有必然关联性，因此，由于变压器阻抗制造误差变化所计算出的变压器容量误差变化方向及大小与变压器实际容量也就没有关联性，所谓变压器容量的测量，也就成为一个通过特征参数对变压器容量规格进行估算的一个判断结果。

综上所述，现有测试装置基于上述测量原理只能用于判断标准变压器的容量规格，而不能有效测量变压器的实际容量，无法解决这一公认难题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足、提供一种新的变压器容量测试方法，以准确测量各种变压器的额定容量。

本发明所称问题是以下述技术方案实现的：

一种变压器容量测试方法，所述方法首先通过空载试验测得变压器的空载损耗P0，通过负载试验测得负载损耗及测试电流，并测量和计算变压器有效散热表面积S，然后令变压器油对空气的平均稳定温升τy等于变压器标准要求的温升限值，利用下式计算变压器额定容量:

...........（3）

其中，为变压器一次侧额定电压（kV）。

上述变压器容量测试方法，变压器的负载损耗可以在低于额定电压的条件下进行测量，然后将测量值折算到额定电压下的负载损耗。

上述变压器容量测试方法，变压器的空载损耗可以采用估算值。

本发明采用温升校核方法，通过测量变压器损耗和有效发热面积计算出变压器的额定容量。所述方法从实质上解决了变压器容量的测量问题，既可以准确测量标准变压器的额定容量，也可以准确测量非标变压器、特种变压器的额定容量，彻底解决了多年来非标变压器和特性变压器的额定容量不能测量的难题。

具体实施方式

本发明文中所用各符号的意义为：

为变压器额定容量；为铜的电阻温度系数K_t=(235+75)/(235+t)；为t℃时的负载损耗；为短路电流（A）；为短路电压（kV）；为变压器一次额定电压（kV）；为t℃阻抗电压；为75℃阻抗电压；P0、变压器的空载损耗；、负载损耗；、测试电流；S、变压器有效散热表面积；τy、变压器油对空气的平均稳定温升；P、变压器损耗（W）；Pfz、变压器负载损耗。

变压器额定容量，是变压器能够长期带负载的能力。变压器在额定电压下，能够长期输出的负载电流，称为额定电流，那么三相变压器额定容量为：

=**…………………（4）；

变压器的寿命取决于绝缘的寿命，各种绝缘材料在某一温度作用下，都有一定的寿命，绝缘寿命定为20～25年是普遍接受的标准。为了达到变压器的运行寿命，变压器的工作温度就应控制在绝缘材料允许的工作环境温度以下。

变压器绕组、铁心、引线、等导电、导磁部件，在运行中都是发热体，它的发热量与变压器通过的电流成正比，变压器外壳为散热体，变压器所发出热量一部分被外壳散掉，一部分将变压器温度提高，最终达到温度平衡、稳定在一定温度下。如果此时变压器温度为绝缘材料寿命为20～25年所能承受的最高温度，这时，变压器所输出的容量即为变压器额定容量。

如上所述，变压器额定容量取决于变压器的温升，从变压器制造成本考虑，当变压器温升一定的情况下，变压器额定容量越大，消耗的材料越多，成本越高。反过来讲，变压器的设计原则为在满足温升的条件下，尽量接近温升限值，以降低制造成本。

通过以上分析，可以清楚看到，变压器容量的测量可以通过变压器温升测量来解决。国标GB1094.2《变压器温升》规定了不同绝缘等级变压器的温升限制，以此为标准就可以进行变压器容量的测量。

一种方法是通过变压器温升试验，让变压器在额定条件下或模拟额定条件下工作，待温度平衡后测量变压器温升。

第二种方法是测量变压器损耗，及变压器有效发热表面积，通过计算，得出变压器温升。

第一种方法测量准确，是变压器制造厂及科研院所采用的型式试验方法。但需要大型试验设备及长时间测量，不适宜现场应用。第二种方法实际属于变压器设计校核法，对于成品变压器具有实际意义，它的测量精度取决于计算公式的准确性。由于测量简便十分适宜变压器现场测量。

对于油浸自冷变压器热平衡方程：

……………………（5）；

变压器损耗:

P=P0+Pfz，

，

，

，

带入式（5）

，

………………（6）；

其中，τy:变压器油对空气的平均稳定温升（K），

P:变压器损耗（W），

S:变压器有效散热表面积（m2），

Pfz:变压器负载损耗，

P0:变压器空载损耗，

由式（5）变压器热平衡方程变形为式（6），令τy等于变压器国标要求的温升限值，S等于实测变压器等效散热表面积，经空载试验测得空载损耗P0，负载试验测得负载损耗及测试电流,可以计算出变压器额定容量。

如对于损耗,1%的测量误差，将会引起容量测量误差:

，

本发明的实施，通过测量变压器损耗和有效散热表面积来实现变压器容量的测量。变压器损耗包括变压器空载损耗和负载损耗两部分损耗。变压器空载损耗即为变压器铁心损耗，可以通过空载试验测量；负载损耗即为变压器绕组损耗，可以通过变压器负载试验测量。有效散热表面积可以通过尺寸测量方式得到。

采用本方法测量变压器损耗，需要配备调压器等试验设备，还需要现场具有试验电源。如进行35kV及以上变压器测量，还要配备中间变压器、高压互感器等试验设备，同时具备大容量试验电源。

变压器空载损耗为非线性参数，必须在额定电压下进行测量；负载损耗为线性参数，可以在降低电压下进行测量，然后折算到额定状态。

变压器空载损耗占总损耗比例相对较小，一般约为10%，可以在测量负载损耗后估算空载损耗值再加入总损耗，由于其比例较小，由其产生的误差较小。对于电力用户容量鉴定性测量，要求误差较宽，测量精度达到10%即可，如此产生的误差可以满足工程需要。

对于电炉变压器等输出低压大电流的产品，由于负载试验时低压侧短路需要非常大的截面积短路电缆，否则会影响负载损耗测量。为了解决低压短路阻抗大的问题，可以测量短路电缆电压降，对测量结果进行校正。

Claims (1)

1.一种变压器容量测试方法，其特征是，所述方法首先通过空载试验测得变压器的空载损耗P0，通过负载试验测得负载损耗及测试电流，并测量和计算变压器有效散热表面积S，然后令变压器油对空气的平均稳定温升τy等于变压器标准要求温升限值，利用下式计算变压器额定容量:

，

其中，为变压器一次额定电压（kV）；

为铜的电阻温度系数Kt=(235+75)/(235+t)；

变压器的负载损耗在低于额定电压条件下进行测量，然后将测量值折算到额定电压下的负载损耗；

变压器的空载损耗采用估算值。