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陈明森:网络变压器参数及检测说明

2016-11-02  给力传媒

陈明森:网络变压器参数及检测说明

陈明森


摘要:本文介绍网络变压器参数及检测说明

关键词:匝数比TR;相位PH;电感量Lx;漏电感LK;品质因素Q;线圈间分布电容量Cp;直流电阻DCR;交流电阻ACR;阻抗Zx;平衡BL


变压器特性参数测试仪(Transformer parameter tester features)设计精巧,性能优越,功能强大,内部采用国内外最新型的单片机测试技术及先进的A/D同步交流采样和数字信号处理技术;外部采用大屏幕液晶显示,中文菜单提示,操作简单,配备高速热敏打印机,设计有存储功能,方便数据的存储和打印;配用数据管理软件,保存的数据通过USB232串口传送到计算机(上位机),进行另存、打印、清空等多项操作,或直接通过上位机电脑操作测试,保存的文件格式为WordExcel文件格式;或将数据直接存储到移动U盘中(不需要上位机)。仪器体积小、重量轻,便于携带,现场使用极为方便,大大减轻了试验人员的劳动强度,提高了工作效率。

变压器、电感器、线圈等磁性元件各项测量参数说明

1.圈数比TR:初次级绕线的比例,检测变压器绕线匝数比及耦合系数。 2.相位PH:绕线方向。检测变压器主次级的绕线方向。 3.电感量Lx:电压与电流时间变化率的比例系数(e=L)。检测铁芯的导磁 系数μ、机械尺寸、完整性以及绝对绕线圈数。

4.电感量Lx重叠DC Bais:检测铁芯的磁饱和特性。

5.漏电感LK:漏磁束切割形成的等效电感量。检测铁芯的导磁系数μ以及绕线 形成的耦合系数。

6.品质因素Q:电感的感抗(2πfL)与电阻(ACR)之比。

7.线圈间分布电容量Cp:线圈间杂散静电容。检测线圈间的距离、绝缘材料及隔离设计。 8.直流电阻DCR:铜线电阻。检测PIN焊点、铜线材料、设计线长、断短路等。 9.交流电阻ACR:铜线电阻加上磁滞损失及涡流损失造成的等效电阻。除了检 测铜线外,还检测铁芯材料的磁化及绝缘。 10.阻抗Zx:变压器的交流绝对阻抗。

11.平衡BL:变压器绕组中某两组之间的平衡测试。检测电感平衡、漏感平衡、电阻平衡。 12.出脚短路PS:不导通出脚之间的短路。检测线圈间的漆包或焊锡造成的短路。

变压器的参数测定

变压器等效电路中的各参数,可分别通过空载试验和短路试验求得。

一、空载试验

通过测定变压器高低压侧绕组的电压、空载电流和空载损耗, 求得变压器变比和激磁阻抗参数

1.5.2-1 单相变压器空载试验的原理接线图

为安全起见和仪表选择方便,通常在低压侧加电源,高压侧开路。

激磁阻抗参数与铁心饱和程度有关,即与电源电压大小有关,试验电压必须取额定电压。空载电流数值较小,为减小测量误差,须将电流表靠近变压器接,然后依次接功率表和电压表,如图1.5.2-1所示。

根据测量数据:U2N(低压侧额定电压)U10(高压侧开路电压)I0(低压侧空载电流)P0(空载损耗),按空载运行时的等效电路图1.3.5-1,忽略低压绕组漏阻抗(zm>>z2),变比k和激磁阻抗参数

计算公式如下:

空载试验在低压侧加电源,所测数据为低压侧值,求得磁阻 抗参数也为低压侧值,如需高压侧的激磁阻抗数值,还须进行折 算,即乘(k*k)

特别注意:对三相变压器进行参数计算,应首先将测量数据换算为相值(相电压、相电流和一相的损耗),然后才能代入公式, 即公式中所有数据必须是相值。

二、短路试验

通过测定变压器的短路电压、短路电流和短路损耗求得短路阻 抗参数

和变压器的重要参数:短路电压UkN

1.5.3-1 单相变压器短路试验的原理接线图

低压侧电流大,仪表选择不方便,通常在高压侧加电源,低压侧短接。

从安全考虑,通常取短路试验电流不超过额定电流。短路电压数值较小,为减小测量误差,须将电压表靠近变压器接,然后依次接功率表和电流表,如图1.5.3-1所示。

短路试验电压低,磁通小,铁耗可忽略不计,而短路电流较大,因此可认为短路损耗等于铜耗。根据测量数据:短路电压Uk、短路电流Ik和短路损耗Pk ,按变压器简化等效电路图1.4.5-3,可得短路阻抗参数

计算公式如下:

短路试验在高压侧加电源,所测数据为高压侧值,则求得的短路阻抗参数也为高压侧值,如需低压侧的数值,也须进行折算。

短路试验还求得变压器的重要参数:短路电压=I1NZk75°c

通常用额定电压的百分值表示:UkN%=I1NZk75°c*100%/U1N

短路电压的大小反映变压器在额定负载时短路阻抗压降的大小。短路阻抗的大小对变压器的运行有很大影响。正常运行时,希望它小一些,使变压器二次电压受负载波动的影响小一些;但对变压器突然短路故障来说,又希望它大一些,使短路电流减小。

特别注意:上述各公式均按一相计算。

如果用标幺值表示,短路电压的标幺值与短路阻抗的标幺值相等。

三、标幺值

在电力工程计算中,常采用各物理量的标幺值进行运算。某物理量的标幺值是指其实际值与选定的同单位的基值之比,即标幺值=实际值/基值 。

标幺值是一个相对值,没有单位,习惯用各物理量原来的符号右下角加"*"号来表示。

1. 基值的选择

基值理论上可任意选定,通常取各物理量本身的额定值作为基值。 如在变压器中,高低压侧各物理量选各自侧的额定值为基值。电阻、电抗与阻抗的基值为额定相电压UNΦ与额定相电流之比,即 ZN=UNΦ/INΦ。有功功率、无功功率和视在功率以额定容量为基值。

2. 标幺值的特点

(1) 变压器中各物理量在本侧的标幺值与其折算后在另一侧的标幺值相等,即采用标幺值计算时,无需折算。例如

(4) 将标幺值乘以100可得到以额定值表示的百分值,反之亦然。

例如,某台变压器短路电压的百分值UkN%=5.5%,则其标幺值UkN* =0.055

例题:

一台三相变压器,额定容量SN=125000kVA,50Hz,额定 电压U1N/U2N=110/11kVYd接线。在低压侧加额定电压做空载试验,测得空载电流I0=131.22A,空载损耗P0 =133kW;在高压 侧加电源做短路试验,当短路电流为额定电流时,测得短路电压 UkN=11550V,短路损耗PkN=600kW,试求:激磁阻抗和短路阻抗的标幺值和折算到高压侧的实际值(欧姆值)

[说明]变压器参数计算有两种方法,可任选其一。

方法一:实际值计算法。对单相变压器,将试验数据直接代入计算公式,根据要求进行折算和求标幺值;对三相变压器,先将试验数据按接线方式换算为每一相的值,然后再代入计算公式,根据要求进行折算和求标幺值。

方法二:标幺值计算法。无论是单相变压器,还是三相变压器,先将试验数据换算为标幺值,然后以标幺值的形式代入计算公式,根据要求求实际值。

解:

方法一:实际值计算法。

1. 空载试验求激磁阻抗参数

空载试验是在低压侧做的,低压侧绕组采用三角形连接,则换算为相值的空载电压、空载电流和空载损耗分别为

2. 短路试验求短路阻抗参数

短路试验是在高压侧做的,高压侧绕组采用星形连接,则换算为相值的短路电压、短路电流和短路损耗分别为

3. 求高压侧阻抗基值 ,根据要求求标幺值

方法二:标幺值计算法。

1. 空载试验求激磁阻抗参数

空载试验是在低压侧做的,选低压侧额定值为基值,则换算为标幺值的空载电压、空载电流和空载损耗分别为

2. 短路试验求短路阻抗参数

短路试验是在高压侧做的,选高压侧额定值为基值,则换算为标幺值的短路电压、短路电流和短路损耗分别为

3. 求高压侧阻抗基值 ,根据要求求高压侧实际值

 

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