10kV变压器温升试验系统设计

10kV变压器温升试验系统设计关键词：10kv变压器；温升试验；系统设计；短路等效法引言：在现代电网工程中，变压器是非常重要的，有着强大的功能，能够保障电力稳定供应[1]。

如，各级电压转换、电流调整、功率传输等功能，都是电网系统中不可缺少的[2]。

在生产、生活中，10kv电路是非常常见的，基本上广泛在电网系统中使用，特别是在农村地区中，使用10kv变压器更加普遍，有效满足农业生产、生活等需要[3]。

因此，为保障10kv电网供电稳定安全，更加需要对温升试验进行应用，有效保障电网供电持续性，有利于满足生产、生活的需要。

一、变压器温升试验概述（一）变压器温升试验的作用任何供电系统中都不能缺少的是变压器，只有具备安全稳定、长期运转的变压器才能保障电网供电的质量[4]。

并且，变压器在使用中，是长期保持较高负荷的，很容易对电网系统产生不利影响，这就需要电网配置高性能的变压器，延长使用时间，以此实现电网稳定运行。

因此，任何变压器在研发后、使用前等都需要经过温升试验，这是非常有必要的[5]。

借助温升试验后，能够对变压器的冷却媒介、压绕组等温度进行动态化测定，判断在不同情况下温度变化是否查过变压器温升的极限值，能够验证出设计是否合理，也能发现其中存在的问题，有利于实现变压器质量提升，为电网系统安全稳定运行做好保障支持[6]。

（二）变压器温升试验原理分析在电网系统中，温升试验是非常重要的。

在试验过程中，通过对压绕组、空载、负载等内容进行测试，判断其中产生的温升是否符合规定指标[7]。

在对变压器所有测试项目中，不管是型式试验，还是例行试验，温升试验都是耗时最长，需要电力最大的测试。

但是，现代电网在建设中，因生产、生活等对电网用电要求不同，产生不同大小的输电需求，促使变压器种类增多。

这要求在进行温升试验中，为确保试验精确度高，应该多选择几种变压器，明确最合适的测试方法[8]。

当前，不同的电力设备检测机构、生产厂家等对油浸式变压器主要使用短路等效法，而对干式变压器使用模拟负荷法。

无论使用何种测试办法，其原理是没有产生多大变化的，都是对变压器加大负载，确保变压器在规定的情况下进行运转，对其不同组成部件温度进行动态化监测[9]。

并且，在试验结束后，对高低压热态电阻进行测量，根据测量出来的数值，对断电时产生的电阻值进行计算，可以得到相应变压器的均衡温升，以此对被测试变压器性能要求进行判断[10]。

在对温升试验后，能够检查出当前变压器的真实情况，为改善变压器可以提出适应性意见，有效实现设计过程优化，也可以实现质量提升，以此保障变压器在电网系统中稳定运行。

如图1所示，是对变压器温升试验原理的直观呈现。

图1变压器温升试验原理从具体层面分析，在整个试验过程中，需要先设计好电源，能够为温升试验提供充足的电源容量，一旦试验过程中没有满足试验需求的电容量，应当使用电网进行提供；但是如果试验电容量超过当前电网系统，这就需要单独配备电源，如使用发电机发电等[11]。

中间变压器主要发挥调节器的作用，能够对电压、电流等进行调节，将其施加给被测试的变压器。

也会结合试验过程的容量要求，选择针对性的变压器，如果试验过程所需电容量大，应当对中间变压器进行使用；试验对容量要求低，则需要是使用调压器对中间变压器进行取代[12]。

互感器包含了内容非常多，主要目的是收集试验数据的，能够得到动态化的电压、电流数据。

补偿电容器组主要是在温升试验过程中，对无功容量的测试进行补偿，以此保障变压器测验结果的准确性。

因此，温升试验对变压器使用过程来说是非常重要的，能够有效帮助生产厂家、使用者等衡量变压器的质量合格率、性能等各方面的内容，这对现有的电网建设产生这推动作用。

二、变压器温升试验系统设计分析在变压器温升试验过程中，主要依托《油浸式电力变压器技术参数和要求》、《干式电力变压器技术参数和要求》等内容，对10kv变压器两个种类容量最大值进行明确，10kV下油浸式变压器和干式变压器的最大容量均为6300kVA、最小容量为30kVA。

因此，在变压器温升试验中，主要完成10kV/30kVA-6300kVA实验，包括但不限于温升、空载、负载等三方面测试内容。

（一）变压器温升试验方案设计在对变压器市场情况、使用现状等进行充分了解，大部分电气设备检测机构、生产厂家等主要使用短路等效法对油浸式变压器实施测验。

这源于这种测验办法和模拟负载法有着相同点，都是用了短路阻抗的作用，只需要在温升试验中有足够电容量、系统消耗等，便于对其中产生的无功容量进行补偿。

因此，为确保测验过程中容量需求量减少，降低测验成本支出，再对测验方案确定后，借助电网、发电设备等提供的有功电量，也可以产生相应的多余电量，能够对其他设备的无功容量进行补偿。

（二）变压器温升试验容量设计在对变压器温升试验应用中，不管是对10kv干式变压器进行测试，还是对油浸式变压器试验，所需容量最大值都是6300kvA。

为确保试验过程可以得到正确的技术指标，需要对短路等效法、模拟负载法分别进行分析。

前者在试验中，需要将一侧短接，一侧进行通电，使用短路过程产生的电流损耗实施温升测试；后者在试验过程中，需要划分为两个阶段进行实施，分别包括空载、短路等两个试验过程，得到的温升应当是两个结果相加。

这两种测试办法都是依托短路形成损耗，就会产生相应的负荷，以此完成试验。

但是空载试验过程中，对电流量需要较少，应当对变压器进行合理分析，从而选择出适合的容量。

例如，在10kV/6300kVA油浸式变压器中，是有着明确参数标准的，包括但不限于最大值容量6300kvA、电压10（10.5）/3.15（6.3）kV、空载损耗4.89kW、负载损耗35.0kW、空载电流0.40%、短路阻抗5.5%、分接范围：±2×2.5%等。

根据现有的变压器温升试验要求明确规定，一旦分接范围不超过±5%，并且最大容量值不超过2500kVA，应当在电流最大位置开展温升试验，有利于得到很好的试验结果。

一旦分接范围超过上述限值，并且最大容易超过上述限值，使用需要短路等效法开展温升试验，借助短路的方式，给高压加大电压，让低压端保持短路，最大电流应该是379.2A/1142.7A。

根据上述研究分析可以得知，总损耗应该为空载损耗和负载损耗的和值，也就是38..72kw。

结合上述已知各类数值中，可以计算出温升试验需要的电压为0.57kv；试验中需要的电流为398.8A；整个试验过程需要的总量不能超过46382kvA，一般情况下变换因数和安全因数都是1.1；试验过程中需要的功率因数为.0.0832。

具体计算如下：（1）温升试验中被测试变压器的试验电压：（2）温升试验中被测试变压器的试验电流：（3）温升试验中被测试变压器的试验容量：（变换因素和安全因素都是1.1）（4）温升试验中被测试变压器的功率因素：（三）变压器温升试验电源及补偿容量设计从10kV/6300kVA油浸式变压容量分析中，能够已知需要的容量是非常小的，并且可以使用无偿方式对无功容量进行满足，从而试验电源支撑试验活动的完成。

因此，试验电源可以不用采取单独设计的方式，也不必增强单独发电机，更多使用电网只带电源就可以。

在试验过程中，应当关注到有功容量大小、试验系统损耗、电压趋势变化等，都会影响到容量计算，也会制约无功补偿。

在使用中间变压器后，能够为无功部分提供相应的电量支持。

在设计过程中，选择了最大容量为150kvA，将其明确为中间变压器的电容，也要对额定电压进行设置，一般在0.38kv，输出电流最大值应该在0~0.65kv。

通过对试验容量进行计算后，得出容量要应该为122.42kvA，该数值是超过38.72kvA的。

通过上述分析后，能够得到10kV/6300kVA油浸式变压器温升试验中所需要的容量应该是462.82kvA。

在使用短路等效法开展温升试验测试中，短路一侧形成的损耗是具有感性效应的，并且借助试验设计环节的中间变压器或者调压器，充分满足试验过程需要的有功容量，也要对相应损耗值满足，将多余容量进行使用，从而确保无功容量可以得到补偿。

在上述分析中，在这种试验过程中，所产生的功率因数是非常小的，仅仅只有0.0832，基本上无法与当前电网系统保持一致，甚至低于电网运行水平的，直接将增大电流输送中的损耗，也没有办法提供高质量的电力供应。

这是无功补偿就会产生很强的作用，能够将电网中没有使用或者过量电流进行合理使用，增强功因数，也可以提升电源使用效率；还可以对电网中的电容进行减少，确保其数量在一定程度下可以保障电网系统的安全稳定运行，有利于降低电网投资。

如果在无功补偿容量估算计算中，需要先对无功补偿因素进行分析，结合已知的cosφ1是0.92，就可以计算出补偿容量为453.6kvar。

在对补偿用量确定后，在变压器运用过程中，就可以结合实际关注的情况，无功补偿开始落实，能够让无功补偿得到相应的补充，从而实现全面运转，有利于充分提升变压器使用效率，也可以帮助现有电网系统进行优化和调整，以此实现全国电网安全稳定的供电服务。

从当前电网系统中分析，用于无功补偿的方式有很多，其中有三种方式相对应用普遍，包括但不限于低压补偿方式、高压补偿方式、高压+低压补偿方式等。

如图2、图3、图4所示，能够将三种补偿方式直观性呈现。

从图中可以分析出，三种补偿方式构成是不同的，所适用范围也是存在差异的，能够产生的精准度也是有差别的。

这需要对三种补偿方式的优缺点、适用范围等进行掌握，有效保障其得到合理使用。

对于变压器来说，无功补偿存在的形式是非常特殊的，但是也是整个变压器不可缺少的环节，这需要在在使用过程中对其进行合理补偿，才能确保变压器可以持续运转，有效增强变压器使用效率和质量。

图2 低压补偿图图3 高压补偿图图4 低压+高压补偿图这三种补偿方式在现代电网系统中应用是非常多的，但是不同种类的补偿方式所使用的范围不同、优缺点不同，这需要在使用过程中进行合理选择。

第一，低压补偿方式在实际应用中，建造起来非常方便简单，但是在使用中会产生较大损耗，不会产生较强的经济效益，对供电企业来说是有损害的。

第二，高压补偿方式在使用过程中，优缺点非常明显，所应用的中间变压器所需要的容量非常小，并且也不会产生较大损耗，但是设计难度较高，建设周期非常长，有着较高的前期投入成本，回收周期长。

第三，低压+高压补偿方式在应用过程中，补偿方式所发挥的作用是介于二者单独实施的补偿中间值的，能够使用多种环境，如变压器、电抗器等环境中，都可以完成相应的温升测试，但是设计和建设难度很高，往往难以在短期内建设完工，并且也是三者投资需要最高的。

如果在使用者三种补偿方式中，主要从产生的经济效益方面考虑，应该使用高压补偿方式，这样能够有效产生供电企业需要的效益，也可以满足实际工作的需要。