空载实验范文

空载实验范文（精选8篇）

空载实验 第1篇

关键词：变压器,空载实验,注意事项

变压器空载试验是变压器出厂试验的重要项目之一, 在制造过程中需要重复多次, 同时也是经大修投运前的交接项目之一。当前城乡电网改造中, 低损耗变压器将全部取代高损耗变压器, 空载损耗是检验变压器损耗指标的重要手段。空载试验的目的是通过测量空载电流、铁芯中的磁带损耗和涡流损耗等变化来发现磁路缺陷 (如硅钢片间绝缘不良、局部硅钢片被短路、穿芯螺杆或压板的绝缘损坏造成铁芯的书面短路等) 和电路缺陷 (如匝间短路、绕组并联支短路以及并联支路匝数不相等) 。

空载试验可在变压器低压侧或高压侧进行, 为了便于选择测量设备和人身安全, 一般在低压侧进行。测量时, 在低压侧施压额定频率的额定电压值, 非加压绕组应处于开路状态, 并用功率表、电流表、电压表和频率表在低压侧测量其空载损耗和空载电流值。

空载试验一般采用三相法, 有时由于试验条件的限制或为了查找故障, 也采用分相试验。他相试验时, 非被试相铁芯柱上的绕组应短接, 以使磁通在被试铁芯柱上分布均匀, 便于将分

(上接238页) 同、项目性质一致的有关研究相试验的结果换算为等值的三相试验值。三相试验一般有三瓦特表法和双瓦特表法两种, 如表计量程不够, 还需选择合适的电流互感器和电压互感器接入电路进行间接测量。现场常采用双瓦特表法进行测试。双瓦特表法测试如果 (当表计极性端子符合接线进) 为两瓦特表的代数和, 如瓦特表表针反转且无反方向刻度时, 可改变该瓦特表的电流极性, 读数后取负号与另一瓦特表读数相加。

试验中应注意以下几点:

a.试验前应检查接线, 并要注意瓦期表与互感器的极性连接, 以便判别瓦特表读数应取的符号。

b.如试验电源电压不是由零开始逐渐升压, 而是采用系统电源直接加压作空载试验时, 等送电稳定后再断开短路九闸进行读数。这样作的目的是为了防止变压器送电时产生激滋涌流 (此电流值与送电时电源电压的相位角有关, 其电流值可达额定电流的6~8倍) , 损坏表计。

c.所加电压与频率应为额定值, 加压侧绕组的分接开关应调到额定分接位置。电压和频

等目标值, 作为编制方案的依据和今后检查验收的率若不为额定值, 应采用计算法换算为额定值。

d.试验中, 各表计读数要同时读出, 尤其是在电源电压波动较大的情况下, 应特别注意此点。

e.试验中, 如发现结果超出标准允许范围, 应进行分相测试, 以帮助判断超标的原因及部位。

f.试验中所使用的仪表和互感器的准确度要满足要求。

三相变压器的空载试验 第2篇

《规程》规定，对容量为3150kva及以上的变压器应进行此项试验，测量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。在电力系统10kv～330kv的.范围内，绝大多数使用三相共体变压器，三相变压器空载试验在人们的工作中占有很大比例，故本文主要讨论三相变压器的空载试验方法及注意事项。 1 试验方法和接线

1.1 双瓦特表法

1.1.1 当试验电压和电流不超出仪表的额定值时，可直接将测量仪表接入测量回路。

1.1.2 当试验电压和电流超过仪表的额定值时，可通过电压互感器及电流互感器

三相变压器的空载试验接入测量回路。

1.2 三瓦特表法

三相异步电动机空载简析 第3篇

提及空载分析, 总让人感觉专业性太强, 对于基础知识薄弱的同学来说, 简与啃石无异了。在此, 我们不妨将一些专业名词变得浅显一些, 轻轻松松来作分。

异步电动机在正常工作时总要旋转的, 但一些电磁关系在转子不动时就存在。而且, 通过转子不动时的分析, 更容易帮助理解其电磁过程。因此, 我们就从开路空载入手分析。

一、转子绕组开路空载

开路即断开转子回路, 看看会有什么情况发生。对了, 转子绕组开路的空载运行只能发生在绕线式异步电动机当中。这是因为笼型异步电机的转子自成一体, 无法断路。下面我们逐一来看:

1. 开路空载特点:既然转子绕组开路, 转子上必然没有电流, 理所当然, 二次电流为零。

即I2=0, 转子上没有电流, 就不可能受到电磁力的作用, 因而转子无法旋转, 速度为零。

这样, 开路空载的两个特点出来了:I2=0, n=0

即:没有电流, 也没有转速。

2. 电势平衡方程式:

异步电动机的转子电路与变压器的二次回路相似, 其感应电势是由对应的定子电路和一次电路对应产生的交变磁通感应而来的。即:异步电动机的定、转子交流电路也是通过磁耦合而联系的。所以, 异步电动机与变压器的基本电磁关系是相似的。但异步电动机又有它自己的特点:一是它的气隙中为旋转磁场, 不同于变压器的脉振磁场;再者异步电动机的转子是转动的, 输出机械功率, 而变压器的二次侧是静止的, 输出电功率。所以在分析时, 要注意二者的不同之处。

我们将异步电动机的定子等效为变压器的一次侧, 转子等效为变压器的二次侧, 则等效电路如下:

转子绕组开路时的等值电路

由于转子绕组开路, 其开路电压就等于电动势, 即U2=E2

参照等效电路, 公式自然看得很清楚。

U1=-E1+I0Z1U2=E2I2=0

可以说, 不费吹灰之力, 电势平衡方程式唾手可得。

3. 功率损耗:

转子静止不转, 没有机械损耗, 所以只有定子铜耗和定、转子铁耗。P0=PCU1+PFe1+PFe2

此时, 电源的输入功率全部转化为空载损耗。

二、转子绕组短路空载 (空转空载)

1. 转子本身短路如何理解?

短路, 是不是很危险?按照常理, 似乎应该这样认为, 可对于转子短路就不能这样理解了。笼型转子所有的导条全部固定在两个端部的铜环 (或铝环) 上。这两个铜环可是身兼二职:一是起固定作用, 二是让转子自成闭路。也就是说, 电路通过短路环, 才能构成完整的回路。这样, 转子短路空载实质上就是指转轴上不带任何负荷, 空转而已。

2. 短路空载特点:

转子导体受到电磁力矩时, 由于转轴上无任何机械负荷, 所以转速很高, 几乎趋近于同步速度n1, 即n≈n1, 定子磁场与转子之间几乎无相对运动, 转差率s=0,

转子导体中产生的感应电势很小, 电势趋近于零E2≈0.

二次电流也将趋近于零I2≈0。

转子自成闭路, 则U2=0.

综上所述, 转子短路空载可用四个零来概括:

s=0 E2=0 I2=0 U2=0

3. 电势平衡方程式:

由等效电路图可知:

U1=-E1+I0Z1

E2=0

I2=0 U2=0

4. 功率转换:

由于n=n1, 转子中磁通交变的频率很低, 转子铁耗可以忽略不计, 所以, P1=PCu1+PFe1+Psd, 由一些工厂实测的数据可知:Psd大体等于转子铁耗PFe2

三、空载小结

1. 转子转动时的空载损耗和转子不转时的空载损耗大体相等。

2. 转子开路空载与转子短路空载时, 一次侧电流几乎没有什么变化, 都为I0, 约为额定电流的20%～50%。

即:不论开路空载, 还是短路空载, 都与变压器空载运行相似:

空载损耗很小, 为P0。空载电流很小, 为I0。

异步电动机空载节电器设计 第4篇

异步电动机是我国工农业发展的主要动力设备, 其消耗的电能占全国总发电量的一半以上。电动机功率一般是按照最大工作负载下的功率来选择的,而电机在运行过程中经常工作在轻载甚至空载情况下,此时,电动机的效率很低,电能浪费十分严重[1,2]。传统的电机节能技术主要是Y-Δ 自动转换节能技术,该技术由于采用有级调压,因此节电能力有限。我们已经知道,在轻载时,降压可以达到节能的目的[3,4,5],本文采用单片机技术和双向可控硅控制电路,设计出了一个能实现无级调压的闭环智能控制电路,使电动机始终工作在经济运行电压状态,达到了节能的目的。

1节能原理

三相异步电动机的简化等效电路如图1所示,其中,r1、x1和i1分别为定子等效电阻、电抗和电流,r2、 x2和i2分别为转子等效电阻、电抗和电流,rm、xm和im分别为励磁等效电阻、电抗和电流,s和U分别为电动机的转差率和电源电压。

由图1可得励磁电流和转子电流分别为:

忽略附加损耗和机械损耗,输出功率P2可表示为:

电机输入功率P1可表示为:

电机的效率为:

令dη/ds=0,将式(1)~ 式(5)代入其中,可求得效率最大时的转差率s为:

从式(6)可以看出,电动机的效率取得最大值时的转差率仅与电机的参数有关,对于一个电机来说基本是恒定值。

电动机的功率因数角为定子电压和定子电流的相位差,大小等于电动机的等效阻抗的阻抗角。阻抗为Z:

其中:φ是阻抗角。令可得当功率因数角取最小值时的转差率s为:

从式(8)可知:功率因数角取得最小值时的转差率仅与电动机的参数有关,对于一个电动机而言,其为定值。

由上述分析可知,三相异步电动机的效率和功率因数都是转差率s的函数,不同负载调压后,效率η、功率因数cosφ与s的关系如图2所示。图中s(Maxη) 为最大效率对应的转差率,A点为对应的最大效率,C点为对应的功率因数;s(Minφ)为最小功率因数角所对应的转差率,D点为对应的最大功率因数,B点为对应的效率;s(m)为临界转差率。

由图2可知,异步电动机的效率、功率因数仅与电动机的参数和s有关,对于同一台电动机,不同负载下电动机功率因数和效率中的一个确定则另外一个也必然为定值。

所以,恒功率因数控制的原理为:当异步电动机工作在不同的负载时,调节电压在一定负载范围内,只要对电动机的功率因数角进行闭环控制,使其保持在额定值φN,就可以使电动机工作在额定效率状态。这种控制方法是间接控制转差率使电动机效率保持在最优。

2校验、确定电压最小值

恒功率因数控制实际上就是间接的恒转差率控制。转差率与负载率、电压、频率之间有如下关系:

其中:β为负载率;Ku为调压系数;Kf为调频系数;sN为额定转差率。

当控制s=sN时,将其代入式(9)可得电压与负载率的关系为:

在任意负载下,降压后电动机必须能正常工作,即TM/T2>1。

其中:TM、TNM分别为电动机的实际最大电磁转矩和额定最大电磁转矩;T2、T2 N分别为电动机的实际电磁转矩和额定电磁转矩;KM为过载倍数。

所以,控制功率因数恒为额定功率因数时,在一定负载范围内异步电动机一般不会出现停转。

降压运行时,必须保证负载由轻载突变为额定负载时,电动机能正常工作。

又有TM=Ku2TNM.(11)

过载倍数:

将式(10)、式(11)代入式(12)得:

因此,调压时,即为电源电压的下界。

3工作原理

对双向可控硅调压电路触发角α的设定:异步电动机为阻感性负载,φi为其阻抗角,由三相交流调压电路的知识可知,α的正常工作范围为φi≤α≤φN;且当α=φi时,调压电路不起作用,所以本论文设定α= φi+∑Δφi,其中Δφi=φi-φN。恒功率因数控制器的原理框图如图3所示。

额定状况下,晶闸管的触发角和电动机的输入电压都为额定值,当负载率降低后,功率因数角会随之变大。首先,功率因数检测器检测出此时的功率因数角 φ1;然后,控制器自动调节晶闸管的触发角,变为φ1+ Δφ1,其中Δφ1=φ1-φN,使导通角减小,从而降低了电动机的电源电压;重复此步骤,直到功率因数角不再改变,此时的电压即为最佳电压。同时实时监测输入电压的大小,一旦达到电压下界,立刻阻止触发角继续增大,使电源电压保持在电动机正常工作的最小电压以上,确保电动机能够正常运行。

4结论

启备变压器空载运行噪音分析 第5篇

变压器空载运行时的噪音产生主要有三个的影响因素。第一个因素是由磁致伸缩引起的噪音。硅钢片受到交变磁场的影响而产生阶段性的磁致伸缩, 是硅钢片发生振动从而产生噪音。硅钢片包含的化学成分及其本身的厚度, 以及其表面的工艺处理都可对磁致伸缩产生影响。第二个因素是由振动频率引起的噪音。在变压器中的铁心具有基础频率和高频率的双重磁通, 这直接使变压器在空载运行中存在的高频率频波达两次以上。如果铁心油箱的频率接近于噪音频率, 那么就会产生噪音的共振作用, 使噪音量大幅度增加。第三个因素是有变压器的铁心结构引起的。噪音的大小也受到变压器铁心的窗口尺寸、质量以及心柱的直径长度等因素的影响。

2 变压器噪音的频率和强度的判断分析

对于变压器噪音的频率和强度的判断分析方法有三种:第一种方法是断电法, 即对变压器进行短时间的突然断电, 通过频谱图的检测分析噪音的分布状况, 来确定噪音产生的原因。第二种方法是改变电源电压, 即在变压器空载运行的过程中, 对供电电源的电压进行改变, 以此来观察噪音变化的情况, 分析由铁心的原因引起的噪音的变化情况。第三种方法是改变变压器的负载情况, 即比较变压器在空载状态下和不同负载状态下噪音的差别, 来进行线圈引起的噪音和铁心引起的噪音二者之间的规律区别。对于变压器的噪音检测最好在噪音实验室进行, 以消除外界其它噪音的干扰作用。如果在现场进行噪音测试, 也要对其测试的环境进行尽可能的静化, 以保证噪音检测试验的准确性。

对于大多数变压器, 通过对噪音频谱图的分析可以明显看出, 变压器空载运行中产生噪音的主要原因来自于磁致伸缩引起的硅钢片铁心的振动噪音。另外, 大型变压器的辅助设备通常也存在着较大的噪音比重, 而且噪音情况表现不稳定。尤其电机和通风的噪音, 具有较宽的频率范围。可选用噪音低的电机和对风扇进行小噪音的设计。

通过对容量不同的变压器的产生的噪音的频谱分析图可以明显的看出, 降低铁心的噪音是降低启备变压器控制运行噪音的关键方法。对于铁心噪音的大小的控制, 与铁心的磁密度、尺寸大小、材料和制作工艺都有关系, 要综合加以考虑。在对噪音源进行噪音控制的同时还有注意对噪音传播途径的有效控制。

3 降低启备变压器空载噪音的有效措施

3.1 降低变压器铁心的噪音措施

铁心作为变压器噪音产生的主要来源, 对其采取的降噪措施主要包括以下几点:

1) 减小铁心的磁通密度, 增加铁心的直径长度;采用具有良好磁致伸缩性能的高导磁硅钢片材料, 此种材料导磁性高, 抗张力性能好, 对磁致伸缩方面的影响大大降低。另外, 内应力对硅钢片的磁致伸缩影响很大, 同样的磁通密度的硅钢片, 内应力的大小之间影响磁致伸缩的升高速度, 即内应力越大, 磁致伸缩升高的速度越快。因此, 要尽量减少铁心硅钢片的内应力。

2) 对于铁心振动控制方面, 加载弹性较大的隔振材料于铁心和接触件之间, 同时也安装隔振材料于变压器和基础间之间, 起到隔振的效果, 对降噪比较有利。对于铁轭和垫块间存在的缝隙和器身定位均可用环氧腻子进行填充, 以对铁心的振动进行控制。利用铁心上部的定位件用螺栓进行箱体和器身的固定, 以防止铁心共振的产生。放置减震橡胶于铁心的垫脚处, 以减少振动的产生。

3) 对铁心的材料表面涂刷胶层, 可起到将作用于边缘的内应力抵消的作用, 这样可间接的减小了内应力的磁致伸缩的影响。对于铁心的夹件结构可加以改进, 对其夹紧力进行合理控制, 对降低噪音也可以起到一定的效果。

3.2 对变压器整体进行降噪的措施

除了对变压器铁心采取关键部位的降噪措施外, 还应对变压器的整体采取有效的降噪措施:

1) 装置隔音层。隔音层不仅能够将穿过的噪音进行部分的吸收, 发挥噪音降低的作用, 还可以将变压器的本体噪音进行回归反射, 通过反射循环, 达到降低噪音的目的。在安装时, 可将隔音板在油箱的加强铁上用螺栓进行紧密的固定, 成为隔音层, 此种方法对变压器本体噪音的降低有较好的效果, 被广泛使用;

2) 噪音抵消法。降低噪音采用消声法, 即在变压器周围1m以内安装噪音发声器多个, 用这些噪音发声器发出的噪音与变压器产生的噪音发生作用, 使二者互相产生抵消的效果。发生器噪音的干扰了变压器的噪音, 使其受到破坏, 以达到降低变压器噪音的效果;

3) 其它方法的运用。在对变压器的设计时, 要预先考虑到变压器空载运行中噪音降低的效果, 在进行制作时可推荐使用自冷式的散热器, 这样可避免风扇和油泵的噪声同时存在而产生的叠加。同时, 可以在散热片的数量上进行适量的添加, 以适应大型变压器的需要。变压在布置在室内时, 可使用吸音材料于室内的墙面上形成隔音层, 这样可以发挥隔音层的吸音和反射的双重降噪作用, 具有良好的降噪效果。

4 对变压器噪音进行降噪措施的应用实例检验

对于220k V和500k V两个变电站进行噪音对比测试, 其中220k V变电站采用户外油循环风冷变压器, 500k V变电站移置在室内, 并内墙装置吸音壁, 同时改为自冷式散热。测得220k V变压器白天噪音为65d B~70d B, 夜间为62d B~67d B。500k V变压器噪音白天为60d B~65d B, 夜间为52d B~57d B。可见, 采用降噪措施的变压器其噪音降低效果明显。

综上所述, 对启备变压器空载运行的噪音可采用本体降噪和外部降噪相结合的方式来进行。在本体降低铁心的振动频率, 提高热度发散的能力来降噪。在外部可采用减震和隔音的方式来降噪。减少器身噪音的同时有效控制噪音的传播途径, 使变压器空载运行中产生的噪音得到良好有效的控制和降低, 从而保证变压器的平稳持续的运行。

参考文献

[1]姜在秀.变压器的噪声与振动控制[M].北京:水利电力出版社, 2011.

[2]周贤土.中小型变压器噪声[M].北京:中国电力出版社, 2012.

空载时锯床带锯条振动的建模与仿真 第6篇

锯床性能的好坏主要体现在锯条的切削效果上, 而锯条的切削效果直接由其振动的强弱决定。经分析, 我们得知锯床空载时锯条的强迫振动来源, 一是锯床主动轮质量偏心;二是锯条焊缝与锯卡碰撞产生的冲击力。本文仅对空载时锯条振动情况进行研究, 并对此建立数学模型, 利用Matlab进行仿真, 以探讨空载时锯轮偏心力及焊缝与锯卡的碰撞对锯条振动的影响。

2 建模与仿真

锯条在某非零初始状态下不受外力的振动称为自由振动, 锯条的自由振动与其本身特性及其初始状态有关。锯条在外力作用下的振动称为强迫振动。锯床空载时强迫锯条振动的外力有来自主动轮偏心的周期力和锯卡 (转向器) 处的冲击力。为简化模型, 我们将针对起振原因逐一建模, 由于力的作用效果可以叠加, 锯条的振动也可以叠加, 所以最后将两种模型组合起来即为锯条在综合力下的振动情况。而锯条实际中的振动为其自由振动与强迫振动的叠加。

2.1各强迫力单独作用的仿真

由于锯条振动的模型属于变参数的双曲线型, Matlab仿真软件中目前没有现有的函数和工具箱求解。本文通过编程求解上述偏微分方程。

2.1.1锯卡 (转向器) 处作用力引起的振动仿真

带锯条与锯卡间的距离较小时, 由于焊缝的厚度不均匀和表面不平, 在运转中焊缝会冲击锯卡, 并引起带锯条张紧力瞬间变化。由于锯轮做周期性转动, 所以焊缝也以一定的周期冲击锯卡。焊缝与上锯卡冲击时使锯条张紧力升高, 取此部分力为正值;焊缝与下锯条冲击时使锯条张紧力降低, 取此部分力为负值;焊缝与锯卡的冲击力由这两部分组成。焊缝与上下锯卡冲击时产生的脉冲力可表示为:

锯卡与焊缝的作用力为Fjk (t, ωc) =Fjks (t, ωc) +Fjkx (t, ωc) 。其中F0 (ωc) 为焊缝与锯卡冲击力的大小, 它与焊缝修整情况、锯卡构造及带锯条与锯卡间隙有关, 是回转速度2ωc的函数;Thf为焊缝出现周期, Thf=L/ (2ωcr) ;L为锯条全长, l为锯卡间锯条长, r为锯轮半径;Nhf为焊缝出现次数;v为锯条速度。由于锯条具有一定刚度, 且考虑到模型的简化, 将其振动时锯卡处看成固定的两端, 不考虑锯条X轴方向的振动。由此可将锯条在锯卡冲击力作用下的振动近似成两端固定且张紧的弦, 在两端受简谐干扰力作用的强迫振动模型。其振动方程如下:

2.1.2主动轮偏心引起的振动仿真

由于制造问题, 材料不均匀以及其他原因, 使得锯轮主动轮的重心偏离转轴中心线, 从而使其在转动过程中产生一周期性的离心惯性力, 在此力的作用下, 锯床系统被迫产生回转振动。主动轮运转过程中, 其转速达到某一数值时, 会引起主动轮剧烈振动, 即产生共振, 这一转速为临界转速。由主动轮质量偏心强迫锯条振动的作用力可用式表示。其中m为主动轮质量, e为质量偏心距离, 2ωc为锯轮回转速度。

3 结果分析

(1) 以时间为横轴, 位移为纵轴, 不同的曲线代表锯条上不同位置点随时间的振动情况;以锯条位置为横轴, 振动位移为纵轴, 不同曲线代表锯条在不同时刻的振动情况;以下类同。初始条件不同, 锯条自由振动情况不同。

(2) 相同张紧力不同转速下锯条分别受主锯轮偏心和焊缝与锯卡冲击产生的振动。整体趋势上锯条振动的幅度随着转速的增加而增大, 要减小振动, 需限制转速;而工作效率上要求锯床切割速度越快越好。所以在锯床切割过程中, 应结合锯条振动情况选择合适的锯轮转速。

(3) 为简化模型, 仿真时假设锯条张紧力T恒定不变, 但实际情况下T是变化的。T的大小直接影响锯条的松弛程度, 进而影响锯条的振幅。分别比较可看出, 随着T的增大, 锯条振幅减小, 振动减弱;但同时锯条刚性也越大, 弹性越小, 在切割中锯条受负载作用力极易超出其最大承受力而断裂, 缩短了锯条使用寿命;若张紧力过小, 锯条振动加剧, 甚至会出现锯条与锯轮打滑, 产生跑据现象。所以应在保证锯条使用寿命的前提下尽可能的增大锯条的张紧力。

参考文献

[1]欧珠光.工程振动[M].武汉大学出版社.

[2]王伟, 赖永星, 苗同臣, 李静斌.振动力学与工程应用[M].郑州大学出版社.

[3]仁兴民, 秦卫阳, 文立华.工程振动基础[M].机械工业出版社.

空载实验 第7篇

1 变压器空载合闸导致质量问题的表现

一般意义上电能质量是指优质供电。IEEE标准化协调委员会给出电能质量的技术定义:合格电能质量是指给敏感设备提供的电力和设置的接地系统均适合于该设备的正常工作, 它包括稳态电能质量和暂态电能质量两部分。目前衡量电能质量指标包括电压偏差、频率偏差、谐波、电压三相不平衡、电压波动与闪变、暂态过电压等几项。从以上指标可以看出, 影响电能质量的因素来自电力生产、输送、分配、使用的各个环节。其中系统电压偏差、频率偏差等指标主要受电力的生产环节影响;谐波、电压三相不平衡等则主要受电能的使用环节影响。同时电能质量的保障也离不开输送分配环节的调度管理。

在电力系统中, 很多经过修理和新建的变压器在投入运行之前, 都需要经过空载冲击合闸实验, 目的在于对变压器空载合闸的误保护动作进行判断, 从而确定变压器的绝缘强度是否能够承受变压器分闸过电压, 与此同时, 也需要对励磁涌流产生的点动力进行检测。在通常情况下, 励磁涌流的大小与铁芯的磁密、合闸绕组与铁芯之间的距离等都有着直接的关系, 所以对于变压器空载合闸导致电能的质量问题, 最为突出的则是励磁涌流的形成。在变压器空载合闸的情况下形成的励磁涌流, 主要是当变压器处在静止的状态下时, 如果与电源连接, 电流便会经过一次线圈在二次线圈中产生感应电势, 在这种情况下, 由于电场和磁场之间存在的特殊状态, 就会产生一种励磁涌流来对这种变化进行抑制。此时的变压器在空载合闸的影响下, 会使其内部的铁芯产生一种瞬变的现象, 形成不对称的磁场, 而使得变压器本身的绕组线圈在很短的时间内就达到饱和状态, 但是这种严重饱和会造成合闸磁场受到影响, 进而对变压器运行的稳定性和安全性产生威胁。

2 变压器空载励磁涌流特征

变压器空载合闸造导致的励磁涌流一般可以分为单相变压器励磁涌流和三相变压器励磁涌流, 二者之间有着不同的特点。单项变压器励磁涌流的特点主要有:第一, 励磁涌流的形成和大小与合闸的角度有着直接的关系;第二, 当涌流的波形与时间轴产生偏差时会形成不同的间断角, 当励磁涌流越大时, 其形成的间断角则越小;第三, 在单项励磁涌流中含有一定的非周期分量, 其大小与剪断销之间存在着反比例的关系;第四, 单项励磁涌流中含有大量的二次谐波, 其大小与间断角之间呈现正比例的关系。三相变压器励磁涌流的特点主要有:第一, 三相电压之间有120°的相位差, 所以在三相变压器励磁涌流中也存在着较大的差异, 无论在任何情况下, 至少都会出现两种不同程度的涌流;第二, 三相涌流中的任何一相涌流都不会在偏离时间轴的一侧而形成对称涌流, 其他两项处在时间轴一侧的涌流则形成了不对称涌流, 在不对称涌流中含有的非周期分享数量较多;第三, 三相涌流中至少应当有一相在谐波含量方面相对较大;第四, 三相涌流中的波形会呈现出不规则的间断, 间断角的大小与涌流的方向有着直接的关系。

3 变压器空载合闸引起的误保护动作

在变压器空载状态下形成的励磁涌流存在的时间一般不长, 但是会反复的出现, 因此容易对变压器产生反复的冲击, 对引起绕组间产生一定的机械力作用, 甚至造成组件的松动, 对于变压器运行的稳定性和安全性都会产生严重的影响。同时, 励磁涌流经过变压器的合闸电源时, 其产生的电流就会通过电流互感器反应之后引起变压器产生误保护动作。当变压器在空载闸的状态下进入到电网中时, 变压器本身的铁芯刺痛的饱和以及铁芯材料的非线特殊性等性质都决定了其会产生较大的励磁涌流, 也容易造成绕组变形, 而对变压器的正常运行产生影响。当励磁涌流形成之后, 其中包含的多个谐波成分和直流分量, 就会对系统的供电质量产生不同程度的影响, 当涌流中的高速磁谐波与电网中的敏感电子器件之间进行连接时, 就容易对器件产生破坏。针对谐波的抑制方法一般有:第一, 对选相位关合技术进行必要的改进, 充分考虑到涌流在变压器空载合闸条件下形成以及其产生的影响, 这样便能对涌流起到一定的抑制作用;第二, 有效的控制断路器的动作时间, 这样也能够从某种程度上减少励磁涌流的影响;第三, 从理论的角度来说, 如果能够对铁芯中的剩磁进行准确的测量, 便可以根据该测量结果对中性点串联的操作进行控制, 这样就可以实现无涌流空载合闸。

4 结语

综上所述, 通过本文的研究可以看出, 励磁涌流现象的产生是变压器空载合闸所导致的较为明显的电能质量问题, 而励磁涌流与故障切除后恢复性涌流之间存在着较大的差异, 二者在形成机理、涌流特征等方面都存在着明显的差异性。随着电力系统的不断发展与完善, 对于变压器空载合闸所产生的电能质量问题的研究范围日渐广泛, 对于励磁涌流以及其对变压器运行产生的影响也受到了越来越多的重视。通过相关的建模和计算, 能够实现对变压器空载产生的涌流和变压器区外故障切除后的恢复性涌流进行科学的分析, 从而有针对性的减少变压器空载合闸导致的电能质量问题, 保证供电系统的稳定运行。

摘要：近些年来, 随着市场经济的不断发展, 我国电力系统也日渐趋于完善, 对于电力系统运行中的问题也有更加深入的研究。合空载变压器是当前电力系统运行中一种较为常见的操作, 空载合闸会引起不同的电能质量问题, 其中以空载产生的励磁涌流最为常见。励磁涌流不仅会产生大量的谐波, 导致电网电压的骤降, 同时对于电气设备的稳定运行也会产生一定的影响, 同时对于其临近的控制器也会产生影响而引起错误操作。因此, 对于变压器空载合闸导致电能质量的相关问题进行深入的研究, 有着十分重要的意义。

关键词：变压器,合空载变压器,空载合闸,电能质量

参考文献

[1]陈国华.冲击变压器空载合闸励磁涌流及和应涌流分析[J].机电技术, 2012 (05)

[2]潘洋, 来磊.单相变压器空载合闸励磁涌流暂态特性建模与实验[J].仪器仪表学报, 2012 (05)

[3]陈清勇.变压器空载合闸产生和应涌流的现象与防范措施[J].水利科技, 2010 (01)

[4]陈丽萍.变压器空载合闸励磁涌流与外部故障切除后恢复性涌流讨论[J].现代商贸工业, 2010 (05)

[5]何越, 熊元新.变压器空载合闸励磁涌流的仿真分析研究[J].电力学报, 2010 (01)

浅谈单相变压器空载试验操作方法 第8篇

变压器广泛用于各种大型发电厂、 变电所和负荷大小不同的用户中, 在电力系统中, 用于升压或降压, 以减少在电路中的电能损耗, 并满足用户对各种电压等级的要求。

空载试验, 其目的是检查绕组是否存在匝间短路故障、铁心叠片间的绝缘情况、 铁心本体是否有两点接地以及穿心螺杆和压板的绝缘情况, 检验制造时采用的原材料。 既是对变压器制造情况评判的重要手段, 也可以对使用中的变压器做出正确的评估, 是对变压器整体做出评判、寿命预测的重要试验之一。 空载试验是出厂检验必不可少项目, 也是制造厂家、安装单位和用户移交时的重要交接试验, 同时也是检修后验证试验项目之一。

空载试验的基本方法是, 在低压侧加入额定电压, 使铁心中产生磁通, 根据仪表数据的测取, 计算得到变压器变比k以及励磁参数Zm、Rm、Xm, 从而根据空载试验, 制定变压器空载特性曲线, 得出试验数据。

2 试验设备规划

变压器空载试验, 其核心是通过使用交流电压表, 交流电流表, 智能型功率、功率因数表, 三相组式变压器, 从而对电压, 空载电流, 空载功率进行测验, 接线时应注意在低压侧进行该试验, 使低压侧保持开路状态, 副边不可短路, 同时, 在开始试验之前, 需保证电源电压归零, 检查试验线路接线是否正确, 以免接通线路时烧坏仪表。 功率表的连接需保证电流表串接, 电压表并接, 试验时使用单相变压器进行试验, 试验具体步骤应如图1 所示。

3 试验步骤设计

试验时, 应保证每个电路元件通电良好, 接入电路前可检查元件功能是否正常, 同时了解每个仪表的量程, 防止损坏或对试验数据造成影响。 接线如图2 所示。

( 1) 根据线路图接线, 完成电路, 被测变压器选择三相组式变压器中一只作为单相变压器, 其额定容量为PN, 已知额定电压U1N/U2N, 额定电流I1N/I2N, 变压器的低压线圈a、x接电源, 高压线圈A、X开路。

( 2) 选好所有测量仪表的量程, 检查调压器旋钮是否向逆时针方向旋转到底, 将其输出电压调至零的位置 ( 即逆时针旋转到底) , 防止在接通电路时毁坏测量仪表。 电流、电压表的准确度应不低于0.5 级, 电流、电压互感器的准确度应不低于0.2级, 以提高试验的准确性。

( 3) 检查电路接线是否正确, 同时防止任何设备出现短路情况。 功率表的连接必须使其电流线圈和电压线圈两点间的电位差最小。 另外, 接线时, 还应注意电流线圈和电压线圈的极性。 必须注意互感器的极性, 电流互感器的二次侧不可开路, 互感器的外壳及二次绕组一端必须牢固接地。

( 4) 注意剩磁的影响。 一般情况下, 铁心中的剩磁对额定电压下的空载损耗的测量不会带来较大的影响。 由于在额定电压下, 空载电流所产生的磁通能够克服剩磁的作用, 使铁心中的剩磁通、 随外施空载电流的励磁作用而进入正常的运行状态。 若进行空载试验, 在加压的开始阶段三相功率表及电流表会出现异常指示。 遇到这种情况, 施加电压时可多持续一段时间, 待电流功率表指示恢复正常后再读数。

( 5) 线路检查完毕之后, 合上交流电源总开关, 按下“ 启动”按钮, 接通三相交流电源。 此时调节三相调压器旋钮, 使变压器空载电压U0=1.2UN, 然后逐次降低电压电源, 在1.2-0.3UN的范围之内, 测取变压器的U0、I0、P0。

( 6) 测取数据时, U=UN点必须测, 因为变压器空载试验是用来测量空载损耗的参数的, 而空载损耗主要是铁耗, 而铁耗大小由变压器自身的性质决定, 与负载大小无关, 即空载时的损耗等于负载时的铁损耗, 但这是在额定电压状态下, 如果电压偏离额定值, 根据磁化曲线, 如图3 所示。

由图可知, 由于变压器铁心中的磁感应强度处在磁化曲线的饱和段, 此时, 空载损耗和空载电流都会急剧变化, 此时的测量值会与真实值有较大偏差, 所以在额定电压下的值必须测, 在UN处, 选择较为密集的数据, 进行测量, 提高准确性。

( 7) 为了计算变比k, 在UN下测取的同时, 测出高压侧电压数据, 进行记录。

注意事项:在单相变压器空载试验中, 应注意电压表, 电流表, 功率表的合理布局, 以便接线方便, 同时注意各个仪表量程的选择。

4 试验数据分析

4.1 变比计算

由空载试验测变压器高压侧, 低压侧电压数据, 分别计算出变比, 然后取其平均值作为变压器的变比k。

4.2绘制出空载特性曲线 (图4)

空载特性曲线U0= (f I0) , P0= (f U0)

所以, 我们可以根据空载特性曲线, 通过对应的电压, 得知其对应的空载电流与铁心损耗值。

4.3 计算励磁参数

从空载特性曲线上查出对应于U0=UN时的I0和P0值, 并由下式算出激磁参数

Zm=U0/I0

5 试验误差因素分析

5.1 调压器因素

空载试验要求电源有较好的调压特性, 在试验中, 一般由外部电源通过调压器输出进行空载试验, 试验基本上从零开始升压, 若电压未调至零, 在启动电路时, 仪表会因励磁涌动造成一定程度的损坏, 造成试验数据的偏差。

5.2 仪表读数

因仪表的制作精准度不同, 不同规格的仪表与量程会造成不同的测取数值, 在结果计算中造成一定误差。

5.3 元件电阻

测量时, 各个仪表, 连接导线等都不会是理想状态, 所以, 其内部有一定的阻值, 会对数据造成一定的影响。

6 试验结论

通过空载试验, 我们可以得知变压器自身励磁参数的大小, 通过数据的分析, 得知变压器投入运行时自身损耗的数据, 我们所测得的数据应符合有关标准规定所标的数据和规定的偏差。 经验告诉我们, 各个空载数据偏差应不超过10%, 励磁损耗的大小决定于铁心材质的好坏和磁感应强度的大小, 在空载试验中, 励磁损耗 ( 即励磁参数) 是最为重要的, 引起励磁损耗增大的原因可能是变压器制造材质不良, 片间绝缘不好, 铁心中某一部分短等等, 此时只需找到引起空载损耗增大的原因即可采取一定措施, 进行控制或减少。 变压器内部的励磁损耗是影响变压器效率的重要因素, 因此, 我们必须将其控制在一定范围内, 才会实现变压器效益最大化, 对变压器经济运行与能源的充分利用都具有重大意义。

根据试验数据, 制定变压器空载特性曲线, 整理出试验报告, 进行纵向和横向的比较分析, 对变压器内部绝缘情况、材质情况、制造工艺和技术水平, 可以得出基本的评判;对变压器是否可以继续使用提供指导;对使用寿命和年限做出预测;对损耗做到心中有数;对检修维护起到指导作用;对变压器如何经济运行提供参考;对制造工艺的提高、选用原材料的要求都有重要的指导意义。

参考文献

[1]张秀阁, 张玲.电机设备运行与维护[M].中国电力出版社, 2012.