变压器空载损耗测试

变压器空载损耗测试

发布者：杭州高电 发布时间：2010-4-10 阅读：786次

一、概述

变压器空载试验，就是从变压器任意一侧的线圈(一般为低压侧线圈)施加以正弦波形额定频率的额定电压，在其他线圈开路的情况下测量其空载损耗和空载电流的试验。 1、变压器空载试验的目的

测量变压器铁心的空载损耗P0和空载电流I0，验证变压器铁心的设计计算、工艺制造是否满足技术条件和标准的要求，检查变压器铁心是否存在缺陷，如局部过热、绝缘不良等。 2、变压器空载损耗的产生

空载损耗主要是由于铁心的磁化所引起的磁滞损耗和涡流损耗，同时也包括空载附加损耗和空载电流通过线圈时产生的电阻损耗。计算表明，空载试验时产生的电阻损耗可以忽略不计，因为即使有相对比较大的空载电流I0和在比较大的线圈电阻的小容量变压器中，空载试验时产生的电阻损耗还不到总损耗的2％，至于附加损耗所占的百分数也是很小的。所以可以认为空载损耗是消耗在铁心上。空载损耗和空载电流的大小，取决于变压器的容量、铁心的构造、硅钢片的质量和铁心制造工艺等因素。

二、变压器空载损耗不同试验条件的算法

1、额定条件

所谓额定条件下的空载试验，就是在变压器的其他线圈开路的情况下，从任意一线圈施加以具有实际正弦波形和额定频率的额定电压，测量空载电流和空载损耗的试验。

1)变压器单相空载试验测得的空载电流百分数及空载损耗，按以下公式计算：

I 0=(I 0′/I N )×100%

式中

I 0 --空载电流百分数；

I 0′--实测的电流(安)；

I N --变压器供电线圈额定电流(安)。

P 0=U N ×I 0′×COS Φ

式中 P 0--变压器空载损耗(瓦)；

U N --变压器供电线圈额定电压(伏)；

I 0′--实测的电流(安)； COS Φ—功率因数。

2)变压器三相空载试验测得的空载电流百分数及空载损耗，按以下公式计算：

I 0=(I a +I b +I c )/(3I N )×100%

式中

I 0--空载电流百分数；

Ia 、Ib 、Ic --a 、b 、c 相上实测的电流(安)；

I N --变压器供电线圈额定电流(安)。

P 0=U N ×(I a +I b +I c )×COS Φ

式中 P 0--变压器空载损耗(瓦)；

U N --变压器供电线圈额定电压(伏)；

Ia 、Ib 、Ic --a 、b 、c 相上实测的电流(安)； COS Φ—功率因数。

2、非额定条件

空载损耗测量的额定条件有四个：一是三相对称的电压；二是正弦的电压波形；三是额定电压；四是额定频率。当试验条件不满足上述任一个条件时，均称为非额定条件下的空载损耗测量。

1)降低电压下的空载试验

由于电源容量不足，不能在额定电压下进行空载试验时，可以降低电压进行空载试验，但是这个电压一般不应当低于被试变压器额定电压90%。此时如果需要将低电压下的空载损耗换算到额定电压时，可按下式计算空载损耗：

P 0=P 0′×(U N /U ′)n

式中 P 0 --相当于额定电压下的空载损耗(瓦)；

P 0′--电压U ′时测量出来的空载损耗(瓦)；

U N --变压器供电线圈额定电压(伏)；

U ′--试验所施加的激磁电压(伏)；

n --决定于铁心硅钢片的种类，热轧硅钢片n ≈1.8，冷轧硅钢片n ≈1.9～2。

2)非额定频率下的空载试验

如果作空载试验的电源频率与被试变压器额定频率不同，而且这个电源频率又不能调整时，在这种情况下，只有在非额定频率下进行空载试验。根据JB501-64的规定，允许电源频率与被试变压器额定频率相差5％的情况下进行空载试验，如果变压器额定频率为50Hz 时，即可在47.5～52.5Hz 的频率下进行试验，此时施加变压器的电压可按下式计算：

U ′=U N ×(f ′/f N )

式中 U ′ --试验所施加的激磁电压(伏)；

U N --变压器供电线圈额定电压(伏)； f ′ --施加电压为U ′时电源的频率(Hz)； f N --被试变压器额定频率(Hz)。

空载损耗和频率的关系是，其磁滞损耗分量与频率成正比，涡流损耗分量与频率的平方成正比。根据JB501-64的规定，校正到额定频率的空载损耗可按下式计算：

P 0=P 0′×(60/f ′-0.2)

式中 P 0 --相当于额定频率下的空载损耗(瓦)；

P 0′--在频率f ′下测得的空载损耗(瓦)； f ′ --施加电压为U ′时电源的频率(Hz)；

在这种条件下试验，测得的空载电流I 0′可以当作额定频率下的空载电流，即I 0≈I 0′。 3)空载试验时电压波形的校正

电压波形畸变，就是电压平均值与电压有效值不相等，试验时试验电压应以平均值读数为准，令电压平均值读数为U ′，有效值读数为U 。如果U ′与U 的读数之差在3％以内，则测量结果需按下式进行校正，得到产品在正弦电压波形作用下的空载损耗

P 0=P m (1+d)

式中 P 0

—波形校正后的空载损耗(W)；

P m —测得的空载损耗(Ｗ)；

d—(U′-U)/ U′(通常为负数)。

三、三相变压器的分相空载试验

三相变压器的单相空载试验是通过对各相空载损耗的分析比较，观察空载损耗在各相的分布状况，发现线圈与铁心磁路有无局部缺陷，它是判断产品合格的辅助试验，也是查找故障的有效方法。

另外如果缺乏三相的试验电源、三相中间变压器，或者被试品低压线圈额定电压较高(如35千伏以上)的产品，一般采用通过单相额定电压下的空载试验数据换算到三相的空载数据。但是单相空载试验时，电压波形畸变较严重，所以必须校正波形对空载数据的影响。

进行三相变压器单相空载试验时，将三相变压器中的一相依次短路，按单相变压器的接线图，在其它两相上施加电压，测量空载损耗和空载电流。一相短路的目的是使该相没有磁通通过，因而也没有损耗。短路效果的好坏是与短路相线圈的电阻和容量有关的，因此最好在低压线圈或最大容量线圈上进行短路。

(1)施压端为三角形接法

当施加电压的线圈为a-y、b-z、c-x连接的三角形接法时，施加电压U=U N(额定线电压)；测量方法如下：

第一次试验：从a-b端供电，b-c端短路，测量Poab和Ioab；

第二次试验：从b-c端供电，a-c端短路，测量Pobc和Iobc；

第三次试验：从a-c端供电，a-b端短路，测量Poac和Ioac；

对施加电压的线圈为a-z、b-x、c-y连接的三角形接法时，施加电压、测量方法和顺序均与上相同，只是第一次测量的是Poac和Ioac, 第二次测量的是Pobc和Iobc，第三次测量的是Poab和Ioab。

三相的空载电流百分数计算如下：

I

0=0.866×(I

oab

+I

obc

+I

oca

)/(3I

N

)×100%