基于電力變壓器空載試驗方法分析

摘 要：電力變壓器作為電網運行中的重要設備之一，其運行的安全直接影響著電網的正常運轉。而要想保證電力變壓器運行的安全性，則需要對其進行空載試驗，此試驗作為絕緣預防性試驗的重要項目，對保證電力變壓器運行的穩定性具有非常重要的意義。本文從變壓器空載損耗入手，對變壓器空載試驗的目的和意義進行了分析，并進一步對變壓器空載試驗的試驗方法及注意事項進行了具體的闡述。

關鍵詞：電力變壓器；空載損耗；試驗方法；注意事項

前言

變壓器空載試驗主要是為了及時發現磁路中的鐵芯硅鋼片的局部絕緣不良或整體缺陷，所以需要從變壓器任意一側繞組施加正弦波形、額定頻率的額定電壓，從而有效的將變壓器的空載損耗和空載電流得以測量的試驗。通過試驗可以有效的發現鐵芯多點接地及鐵芯硅鋼片整體老化等情況，同時還可以通過對試驗中所測得的空載損耗進行比較，從而對于是否有匝間擊穿的情況進行判斷。

1 空載損耗

變壓器的空載損耗主要是以鐵芯損耗為主，這主是是由于鐵芯在磁化過程中會有磁滯損耗和渦流損耗的發生，同時空載損耗還包括一小部分的銅損耗和附加損耗，而這部分銅損耗及附加損耗則會超過變壓器總損耗的百分之三。對于變壓器的容量不同，鐵芯構造不一樣，硅鋼片質量和鐵芯制造工藝的不同則也直接導致變壓器的空載損耗及空載電流的大小也各異。特別是當鐵芯硅鋼片的材質不一樣時，也會導致其空載電流存在著較大的差異性。

2 變壓器空載試驗的目的和意義

為了保證變壓器運行的穩定性，變壓器所要進行例行試驗較多，如空載損耗和空載電流的測量、負載損耗和短跑阻抗測量等，變壓器進行空載試驗的目的即是測量到空載損耗，這作為變壓器的重要性能參數，在一定程度上代表著變壓器運行時的效率及是否滿足設計制造的性能要求，所以通過空載試驗來測量變壓器的空載損耗和空載電流，從而對其變壓器的絕緣情況及整體缺陷進行判斷，確保變壓器運行的安全穩定性。

2.1 空載試驗是在額定電壓下進行的，所以所測量的空載損耗和空載電流也是額定電壓下的，因此在試驗時利用高壓側進行開路，而利用低壓側進行加壓，利用低壓側的額定電壓進行試驗，由于試驗的電壓較低，所以試驗電流也只為額定電流的百分之幾或是千分之幾。

2.2 變壓器空載試驗的電源容量的選擇：保證電源波形失真不超過5%，試品的空載容量應在電源容量的50以下；采用調壓起加壓，空載容量應小于調壓器容量的50%；采用發電機組試驗時，空載容量應小于發電機容量的25%。

變壓器進行空載試驗主要是測量空載損耗，所以是在低壓側的額定電壓下進行的，而這部分空載損耗也主要是鐵損耗，引部分空載時的鐵損耗與負載時的鐵損耗是相等的，所以鐵損耗的大小與負載的大小是無關的，但當電壓發生偏離時，沒有在額定電壓下時，則由于磁感應強度所導致的磁化曲線的飽和段、空載損耗和空載電流都會發生較大的變化，所以無法測量出空載損耗，因此這個試驗只能在額定電壓下進行。

2.3 通過空載試驗可以發現變壓器以下缺陷：硅鋼片間絕緣不良、鐵芯極間、片間局部短路燒損，穿芯螺栓或綁扎鋼帶、壓板、上軛鐵等的絕緣部分損壞、形成短路，磁路中硅鋼片松動、錯位、氣隙太大，鐵芯多點接地，線圈有匝間、層間短路或并聯支路匝數不等、安匝不平衡等，誤用了高耗劣質硅鋼片或設計計算有誤。

3 空載試驗的試驗方法

3.1 單相變壓器空載試驗

這種情況下的空載試驗分為兩種情況，對于試驗電壓和電流處于儀表額定值以內時，則將測量儀表直接接入測量回路即可，而當處于儀表額定值以外時，則需要通過電壓互感器及電流互感器將其接入測量回路中。

3.2三相變壓器的單相空載試驗

當現場沒有三相電源或變壓器三相空載試驗數據異常時，可進行單相空載試驗。通過三相變壓器的單相空載試驗，對各相空載損耗的分析比較，可了解空載損耗在各相的分布狀況，對發現繞組與鐵芯磁路有無局部缺陷，判斷鐵芯故障的部位較為有效。

3.3 降低電壓下的空載試驗

受試驗條件的限制，現場常需要在低電壓（5%-10%的額定電壓）下進行空載試驗。由于施加的試驗電壓較低，相應的空載損耗也很小，因此應注意選擇合適量程的儀表，以保證測量在準確度，并應考慮儀表、線路等附加損耗的影響。

3.4 直接用系統電源進行的空載試驗

目前電力系統運行部分在現場進行空載試驗時，為了減少對設備運輸等問題，所以通常不會采用大容量的調壓器和變壓器來進行空載試驗，而采用系統電流進行空載試驗則較為常見。

當利用系統電源進行空載試驗時，是將系統電壓直接加到變壓器上，中間沒有調壓的過程，所以會對系統產生一定的影響，所以進行該項試驗時，則首先需要對繼電保護、變壓器及其他電力設備的運行方式進行調整，并保證變壓器、測量儀器設備、線路等沒有錯誤發生，認真檢查后才可進行，對而于測量時數據的讀取工作，則需要等合閘后涌流過后且儀表讀數穩定時才可進行讀取，以避免數據受到涌流及磁滯的影響而不準確。

此種試驗方法目前在實際中應用的非常廣泛，這主要是由于系統電源的容量足夠，同時系統電壓與額定相壓相當，在試驗過程中電壓不會產生波形畸變，所以在試驗時會利用系統現有設備，而不需要大容量的試驗設備。

4 空載試驗的注意事項

（1）為測量準確，變壓器空載試驗所使用的測量用互感器、儀器儀表的準確度不應低于0.5級。

（2）空載試驗使用的功率表應選用cosФ=0.1，準確度不低于0.5級的低功率因素功率表。

（3）接線時必須使功率表的電流線圈和電壓線圈兩端子間的電位差最小，并注意電流線圈和電壓線圈的極性。極性連接正確無誤后，測量出的功率是兩只功率表或三只功率表讀數的代數和。

（4）空載試驗使用的互感器極性連接相對應，一、二次連接想對應，二次端子與表計極性的連接相對應，不可以隨意。還需注意，互感器的二次端子中有一個應安全接地，對三相互感器或三只單相互感器，應是同名端、同一接地點接地。

（5）對大型變壓器進行現場空載試驗時，應有事先經過上級同意的試驗方案；了解變壓器出廠試驗時的名牌空載損耗和空載電流百分數數值；選用合適變比和量程的互感器和儀表。直接用系統電壓進行空載試驗時，對有關繼電保護、運行方式應予以計算調整，防止發生事故。試驗時，做好各項安全措施。

（6）當空載試驗對精度要求較高時，這時小容量變壓器和大容量變壓器在進行空載試驗時則需要將附加損耗的影響進行排除，從而保證數據的精準性。

參考文獻

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