中试控股技术研究院鲁工为您讲解：变压器容量特性测试仪

ZSRS-8000变压器容量空负载损耗测试仪

用于变压器容量、空载、负载等特性参数测量的高精密仪器
参考标准：DL/T 1256-2013

变压器容量空负载损耗测试仪：变压器容量及空载负载测试仪针对这种问题专门开发、研制的专门用于变压器容量、损耗参数测量的高精度仪器。它自带高效能充电电池，不用外接电源即可工作，充电一次可连续测量500台次；

同时，内部数字合成三相标准正弦波信号（绝非简单的逆变交流输出，保证了非额定条件下各测试项目测试数据的准确性），经功率放大器可提供三相精密交流测试源；

在测量变压器容量和变压器的短路损耗时不需要外接三相测试电源及调压器、升流等辅助设备，简化了接线，大大提高了工作效率。

ZSRS-8000变压器容量空负载损耗测试仪容量测量范围：

20kVA~100000kVA。
电池剩余电量百分数指示功能。
大屏幕、高亮度的彩色液晶显示，全汉字菜单及操作提示实现友好。
可随时将测试的数据通过微型打印机将结果打印出来。
中试控股测试结果存储功能，可存储200组容量测试数据。
技术指标
1、 输入特性
有源部分：
电压测量范围：0~10V
电流测量范围：0~10A
无源部分：
电压测量范围：0~750V 宽量限。
电流测量范围：0~5A~100A内部双量程。
2、 准确度
电压：±0.1%
电流：±0.1%
功率：±0.1%（CosΦ>0.2），±0.3%（0.02<CosΦ<0.2）
3、 工作温度：－10℃~ +40℃
4、 充电电源：交流160V~260V
5、 绝缘：⑴、电压、电流输入端对机壳的绝缘电阻≥100M?。
         ⑵、工作电源输入端对外壳之间承受工频2kV（有效值），历时1分钟实验。
6、 主机体积：32cm×24cm×13cm
7、 重量：3kg
结构外观

仪器由中试控股主机和配件箱两部分组成，其中主机是仪器的核心，所有的电气部分安装在主机内部，其主机外箱采用高强度防水注塑机箱，坚固耐用，配件箱用来放置测试导线及工具。

ZSRS-8000变压器容量空负载损耗测试仪具有体积小、重量轻、测量准确度高、稳定性好、操作简便易学等优点,中试控股完全可取代以往用多表法测量变压器损耗和容量的方法，接线简单，测试、方便，大大提高了工作效率。它以大屏幕彩色液晶作为显示窗口，菜单操作并配有汉字提示，集多参量于一屏的显示界面，人机对话界面友好，使用简便。
一、功能特点
1、可精确测量各种配电变压器的容量，无源测量，方便、准确。
2、内部自带电源、自动产生三相大功率测试电源。
3、可测量各种类型的变压器的空载电流、空载损耗、短路电压、短路损耗。
4、通过空载试验可准确判定被测变压器的型号。
5、可自动进行波形畸变校正，温度校正（提供简单的温度校正和附加损耗分别校正两种方式），电压校正（非额定电压下的空载试验），电流校正（非额定电流条件下的短路试验），非常适合没有做稍大容量变压器短路试验条件的单位。
6、ZSRS-8000变压器容量空负载损耗测试仪可测量电压和电流的谐波含量和总谐波失真度。
7、可进行简单的矢量分析，绘制矢量图。
8、显示各电参量的波形图，做为示波使用。
9、电压回路宽量限：电压zui大可测量到750V，不用切换档位即可保证精度。不会因电压档位选错而对仪器本身有所损坏。
10、电流量程分高低档，zui大可保证100A测量范围，zui小可保证毫安级的幅值准确测量，可满足PT的阻抗电压测量。

可自动进行波形畸变校正，温度校正（提供简单的温度校正和附加损耗分别校正两种方式），电压校正（非额定电压下的空载试验），电流校正（非额定电流条件下的短路试验），非常适合没有做稍大容量变压器短路试验条件的单位

一种设备相当于四种设备：变压器容量及空载负载测试仪+变压器损耗参数测试仪+谐波分析仪+示波器。

一、空载试验的目的和意义

 

    变压器空载试验:从变压器的某一绕组(一般从二次低压侧)施加正弦波额定频率的额定电压,其余绕组开路,测量空载电流和空载损耗.如果试验条件有限,电源电压达不到额定电压,可在非额定电压条件下试验,这种试验方法误差较大,一般只用于检查变压器有无故障,只有试验电压达到额定电压的80%以上才可用来测试空载损耗.

 

    《规程》中规定,对容量3150kVA及以上的变压器进行此项试验,测得出的空载电流和空载损耗数值与出厂试验值相比应无明显变化.

 

    中试控股电力讲解空载试验主要目的是发现磁化中的铁芯硅钢片的局部绝缘不良或整体缺陷,如铁芯多点接地、铁芯硅钢片整体老化等;根据交流耐压试验前后两次空载试验得的空载损耗比较、判断绕组是否有匝间击穿等情况.

 

    空载损耗主要是铁芯的损耗,即铁芯的磁化所引起的磁滞损耗和涡流损耗.空载损耗还包括少部分铜损耗(空载电流通过绕组时产生的电阻损耗)和附加损耗(指铁 损耗、铜损耗外的其他损耗,如变压器引起损耗、测量线路及表计损耗等).计算表明,变压器空载损耗中的铜损耗及附加损耗不超过总损耗的3%.

 

    空载损耗和空载电流的大小,取决于变压器的容量、铁芯的构造、硅钢片的质量和铁芯的制造工艺等.电力变压器容量在2000kVA以上时,空载电流约占额定 电流大的0.6%-2.4%;中、小型变压器的空载电流约占额定电流的4%-16%.铁芯硅钢片采用的材质不同,其空载电流差异较大.

 

    中试控股电力讲解空载电流通常以额定电流的百分数I0%来表示,单相变压器I0(%)=(I0/IN)×100%.三相变压器空载电流百分数I0%计算公式如下

 

    I0(%)=(I0/IN)×100%

 

    I0=(I0a﹢I0b﹢I0c)/3

 

    式中 I0(%)--空载电流百分数;

 

    I0--三相空载电流平均值;

 

    I0a、I0b、I0c--a、b、c三相上测得的空载电流;

 

    IN--加压测量侧的额定电流.

 

    导致变压器空载损耗和空载电流增大的原因有以下几点:

 

    (1) 变压器铁芯多点(两点及以上)接地

 

    (2) 硅钢片之间绝缘不良,或部分硅钢片之间短路

 

    (3) 穿心螺栓或压板的绝缘损坏,上夹件和铁芯、穿心螺栓间绝缘不良,造成铁芯的局部短路

 

    (4) 变压器绕组有匝间、层间短路,并联支路短路

 

    (5) 硅钢片松动、劣化,铁芯接触不良

 

    二、空载试验的试验方法

 

    1. 单相变压器空载试验

 

    试验接线如图所示.当试验电压和电流不超过仪表的额定值时,可直接将测量仪表接入测量回路见图.当电压、电流超过仪表额定值时,可通过电压互感器及电流互感器接入测量回路见图.

 

    单相变压器空载试验接线图

 

    (a)仪表直接入;(b)仪表经互感器接入

 

    2. 三相变压器空载试验

 

    三相变压器的空载试验多采用两功率表法和三功率表法,试验接线如图所示.

 

    三相变压器空载试验接线图

 

    (a)两功率表法;(b)两功率表法,仪表经互感器接入;(c)三功率表法,仪表经互感器接入

 

    对应图所示,空载损耗P0与空载电流百分数I0(%)计算公式为

 

    P0=P1﹢P2

 

    I0(%)=(I0a﹢I0b﹢I0c)/3IN×100%

 

    对应图所示,P0、I0、I0(%)计算式为

 

    P0=(P1﹢P2) kTVkTA

 

    I0(%)=(I0a﹢I0b﹢I0c)/3IN×kTA×100%

 

    对应图所示,P0、I0、I0(%)计算式为

 

    P0=(P1﹢P2﹢P3)kTVkTA

 

    I0(%)=(I0a﹢I0b﹢I0c)/3IN×kTA×100%

 

    以上各式中 P1、 P2、 P3--功率表的测量值(表计格数换算后实际值)

 

    I0a、I0b、I0c--电流表的实测值

 

    kTV--测量用电压互感器的变比

 

    kTA--测量用电流互感器的变比

 

    IN--变压器测量侧的额定电流

 

    3. 三相变压器的单相空载试验

 

    当现场没有三相电源或变压器三相空载试验数据异常时,可进行单相空载试验.通过三相变压器的单相空载试验,对各相空载损耗的分析比较,可了解空载损耗在各相分布状况,对发现绕组与铁磁路有无局部缺陷,判断铁芯故障部位较为有效.

 

    进行三相变压器单相空载试验时,将三相变压器中的一相一次短路,按单相变压器的空载试验接线图接好,在其他两相上施加电压,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.

 

    (1) 当加压绕组为星形接线时,施加电压U=2UN/√3,测量方法如下:

 

    第一次试验--a、b端加压,c、0端或c相上的其他绕组(如cb或ca)短路,测量P0ab和I0ab.

 

    第二次试验--b、c端加压,a、0端或a相上的其他绕组(如ab或ac)短路,测量P0ab和I0ab.

 

    第三次试验--a、c端加压,b、0端或b相上的其他绕组(如ba或bc)短路,测量P0ab和I0ab.

 

    三相空载损耗P0和空载百分数I0(%)计算式为

 

    P0=[(P0ab﹢P0bc﹢P0ac)/2]kTVkTA

 

    I0(%)=[(I0ab﹢I0bc﹢I0ac)/3IN]kTA×100%

 

    式中P0ab、P0bc、P0ac、I0ab、I0bc、I0ac--表计的实测值;

 

    kTV、kTA--测量电压互感器和电流互感器的变比,仪表直接接入时kTV=kTA=1.

 

    (2) 当绕压组为a-y、b-z、c-x连接,即三角形接线时,施加电压U=UN(额定的线电压),测量方法如下:

 

    第一次试验--a、b端加压,a、c短路,测量P0ab和I0ab.

 

    第二次试验--b、c端加压,a、c短路,测量P0bc和I0bc.

 

    第三次试验--a、c端加压,a、b短路,测量P0ac和I0ac.

 

    (3) 当加压绕组为a-z、b-x、c-y连接,即三角形接线时,施加电压、测量方法和顺序同(2),只是第一次试验测量的是P0ac和I0ac,第二次试验测量的是P0bc和I0bc,第三次试验测量的是P0ab和I0ab.三相空载损耗P0和空载百分数I0(%)计算式为

 

    P0=[(P0ab﹢P0bc﹢P0ac)/2]kTVkTA

 

    I0(%)=[0.289(I0ab﹢I0bc﹢I0ac)/IN]kTA×100%

 

    (4) 单相空载损耗数据应符合以下两个要求:

 

    1)由于BC相的磁通与AB完全对称,所以P0ab就近似等于P0bc,实测结果P0ab与P0bc的偏差一般在3%以下.

 

    2)由于AC相的磁路要比AB或BC相的磁路长,所以P0bc=kP0ab=kP0bc,其中k是由该产品铁芯的几何尺寸决定的系数.对于110-220kV变压器,k一般为1.1-1.55;对于35-60kV变压器,k一般为1.3-1.4.

 

    所测得的结果与上述两要求中的任意一个不符合时,则说明变压器有缺陷.

 

    4. 降低电压下的空载试验

 

    受试验条件的限制,现场常需要在低电压(5%~10%的额定电压下)进行空载试验.由于施加的的试验电压较低,相应的空载损耗也很小,因此应注意选择合适 量程的仪表,以保证测量的准确度,并应考虑仪表、线路等附加损耗的影响.在低电压下得到的空载试验数据主要用于与历次空载损耗数值比较,必要时可近似换算 成额定电压下的空载损耗.换算式为

 

    P0=P'0(UN/U')n

 

    式中 U'--试验时所加电压;

 

    UN--额定电压;

 

    P'0--电压为U′时测量得到的空载损耗;

 

    P0--换算得到额定电压下的空载损耗试验;

 

    n--系数,决定于铁芯硅钢片的种类,对热轧硅钢片取n≈1.8,对冷轧硅钢片取n≈1.9~2.

 

    由于电源容量不足,在80%~90%额定电压下进行空载试验时,可在70%~90%额定电压间试验不少于5次,并将5次试验所得数值在对数坐标纸上绘成空载损耗P0和空载电流I0随电压变化的曲线,然后用外推法求出额定电压下的P0和I0.