变压器损耗测试方法从总体上可分为三种:1) 采用变压器开路 ､ 短路测试方法来测量变压器的 铁耗和铜耗。此方法不能在线测试,且由于受到试 验电源容量较小的条件限制 , 试验电压波形会产 生较大的失真,导致测量误差大;2) 通过测量变压 器原边与副边的输入､输出功率,经求差得出功率 损耗。采用此方法在线测出的只是变压器的总损 耗 , 无法得到变压器铁耗 ､ 铜耗的具体值 ;3) 通过 测量变压器原边与副边的瞬时电压､电流值,再利 用求和法在线测量变压器铁耗､铜耗值。 此方法具 有精度高､原理简单等优点,其缺点是算法比较复 杂。 目前 , 国内主要是在离线状态下采用变压器 开路､短路测试方法来测量变压器的铁耗和铜耗, 对新入网的变压器 , 采用此方法可较为方便地进 行测试,但对于挂网运行的变压器,把运行中的变 压器拆下来进行试验,既浪费大量的人力物力,又 影响供电的连续性,存在很大弊端。
3 单相变压器损耗在线测试的基本原理 及算法
根据电工学基础知识 , 功率为电压和电流的 乘积。对于单相变压器,其瞬时功率损耗为变压器 原边与副边的瞬时功率之差。即:
1 N 1 N
V V
n 1
1b
1c
(7)
Pk P ka Pkb Pkc
1 N 1 N 1 N
P(t) V1 (t) I1 (t) V2 (t) I 2 (t) I 2 (t ) I (t ) V1 (t ) 2 V1 (t ) I1 (t ) V1 (t ) K K
2b
V2 (t ) I 2 (t )
I (t ) V V1 (t ) I1 (t ) 2 I 2 (t ) 1 (t ) V2 (t ) K K
随着我国国民经济的飞速发展 , 全国用电量 同步增大 , 广大用电客户对供电可靠性提出更高 的要求。 电力变压器作为输､配电系统中的关键设 备 , 其性能的好坏直接影响着输 ､ 配电系统的安 全 ､ 经济 ､ 高效运行 , 其损耗的大小直接影响着国 家节能减排基本目标的实现。 (据中国电力企业联 合会公布的数据,2011 年,全国供电的线损率达到 6.53%,线损电量达到 3.06257×1011 kWh。这些损 耗主要来自于电力变压器的损耗和供电线路的损 耗)。电力变压器的损耗包括空载损耗(铁耗)和负 载损耗(铜耗)。铁耗主要是指主磁通在变压器铁 心中引起的磁滞损耗和涡流损耗 , 其大小与变压 器的一次电压成正比 , 由于变压器的一次电压基 本保持不变,故视铁耗为不变损耗。铜耗主要是指 负载电流在变压器一 ､ 二次绕组中引起的直流电 阻损耗,铜耗与负载电流的平方成正比,由于负载 电流是不断变化的,故视其为可变损耗。
I
n 1 N n 1 N
N
2a
V ( n) V2 a (n) (n) 1a K V ( n) V2b (n) (n) 1b K V ( n) V2 c (n) (n) 1c K
I I
n 1
因为铁耗反映铁芯的工作状态 , 铜耗反映绕 组的工作状态 , 当运行中变压器的损耗出现异常 时,则反映出该变压器的运行出现异常。 一般来说, 变压器三相铁芯绕组的铁耗､铜耗各相基本一致, 如某相的铁耗比其他两相大 , 则反映出该相铁芯 存在局部过热或局部绝缘不良等故障 ; 若某相的 铜耗比其他两相大 , 则反映出该相绕组可能发生 匝间短路; 当某相的铜耗比正常数值大数百倍时, 则表明该回路负载可能短路。总之,可以变压器损 耗的在线测试参数为依据 , 通过对铁耗和铜耗的 数据进行分析 , 判断变压器的运行状态是否正常 并且预测变压器故障的发生。因此,开展变压器损 耗测试具有重要意义。
作者简介:陈义昌(1956-),男,高级工程师,主要从事电能计量测试技术的研究｡
48
机电技术
2012 年 12 月
鉴于此 , 本文介绍一种变压器空载损耗和负 载损耗的在线测试方法 , 在现场不断电的情载损耗和负载损耗的在线测试。 对比离线试验方法 , 在线测试具有极大的经济效 益和广阔的应用前景。
第6期
机电技术
47
电力变压器损耗的在线测试
陈义昌
(福建省计量科学研究院,福建 福州 350003) 摘 要:介绍了电力变压器损耗测试的目的意义及测试方法。 首先介绍了单相变压器空载损耗､负载损耗在线测试的
原理及算法,然后将其推广到运行中常用的三相电力变压器。 关键词:电力变压器;空载损耗;负载损耗;在线测试;原理;算法 中图分类号:TM401+.2 文献标志码:A 文章编号:1672-4801(2012)06-047-03
将其视作三个单相变压器的空载损耗和负载损耗 之和。即: P0 P 0 a P0b P0c
1 N
V
n 1 N n 1 N
N
1a
I ( n) (n) I1a (n) 2 a K I ( n) (n) I1b (n) 2b K I ( n) (n) I1c (n) 2 c K
2
变压器损耗的测试方法
1
变压器损耗测试的目的意义
变压器的主要性能参数包括变压器的容量 ､ 损耗､空载电流和短路阻抗。 变压器的损耗不但可 用于考察变压器的运行效率,另外,还可从变压器 铁耗和铜耗的具体数值来发现变压器是否存在故 障隐患。对于新入网的变压器,必须测试其容量､ 损耗､空载电流和短路阻抗等性能参数,控制不合 格及高损耗变压器进入电网,降低供电损耗。对于 在电网中运行的变压器,由于其长期在高温､高湿 等恶劣的环境中工作 , 可能导致绝缘老化和出现 各种故障。国家标准 GB 20052—2006《三相配电 变压器能效限定值及节能评价值》规定,从 2010 年 7 月 1 日起,凡是空载损耗或负载损耗达不到标 准规定的配电变压器目标能效限定值的 10 kV 级 三相配电变压器均不准再生产和使用。