DB1338-1991电力变压器效率现场测算方法.pdf 13页

'河北省地方标准电力变压器效率现场测算方法‘嘴DB/1300F“4’-8600‘丫，8一9/1986-03-29发布1986-06--01实施河北省标准计f局批准 河北省地方标准DH/1300F041-86电力变压器效率现场测算方法适用范围本方法适用于作为电源设备运行的电力变压器2荟本扭念2.1变压器效率:它是指“电能转换的效率.，定义为变压器输出功_率与输入功率之比值。__P，、J。。“,-口Pt入二““，””””””.””””””””””””.”””””””’.”’.”.”””””’、几，式中:Pa—变压器输出功率(千瓦)P,—变压器输入功率(千瓦)3侧林方法9,1变压器是一种高效换能设备，用直接负载法测量输出功率P:和输入功率P;来确定效率，这孔现场测试中不易作到，而且难以得到准确的结果，一般用间接法计算效率，即先求得给定输出时的铜损和铁损，用下面公式计算变压器的效率.日SHCoscp:勺=·100肠·································⋯⋯(2)pSHCosqp:+P。。+PF。式中:日—给定输出时变压器的负载率。s。I，P=0=*-JH1Hs:一一变压器付边所带负载(千伏安)SH一一变压器额定容A(千伏安)-I=一一变压器付边电流(安)IH一一变压器额定电流(安)Pc,:铜损(千瓦)PF。一一铁损(千瓦)Cosqp:一一付边功率因数3。z铁损PF。的测算:通过变压器的空载试验测算铁损3.2简单地理论分析’河北省标准计f局1986-03-29发布1986-06-01实施 DB/1300F04一1-86为方便起见，我们以单相变压器为例作定性地分析图一当付线圈开路，原线圈AX接到电压为u:的交流电网时，原线圈中便有电流io流过，即空载电流.‘空载电流产生空载磁场fo=Wio，建立空载时的磁场.为便于分析，把这个磁场分成等效的两部分磁场，如图一。甲通过铁心闭合.同时与原付线圈交链，称为主磁通，是变压器传递能量的媒介。甲:口主要沿非铁磁性材料闭合—空气和油，称为原线圈的漏磁通，它仅与原线圈文链，漏磁通只占很少一部分，约。.1、。.2男.由于漏磁通主要沿非铁磁性材料闭合，它与i。保持线性关系.它的作用仅在原线圈内感应电势，只起电压降的作用，不传递能量。根据电磁感应定律，当甲和qD,a交变时，就分别在它们所交链的线圈内感应出电势。。_二:rd甲e:=-W:若子~.·······································································⋯⋯3”‘dt---------------一’--------------------一甘。_一:，d小___________..⋯________________________二___.______二_._____。._______Je:--W，.:‘共dt""··⋯⋯。⋯⋯，，⋯。。。。二。。⋯。⋯。。·⋯。。.⋯。二。二。二。二。.。。二。.。。二。。“二。‘-。___1，dcp,a_________..⋯_⋯___......⋯⋯______._____⋯⋯_____⋯⋯___二____二e,a--W,-子丝················.·····⋯⋯，⋯“·.·······”⋯。··········.⋯⋯。。.。⋯⋯4-}一‘“”‘d。’代中:e:一一主磁通中在原线圈内感应的自感电曲.的瞬时值。e.—主磁通小在付线圈内感应的互感电势的瞬时值.eia一一漏磁通在原线圈内感应的漏感电势的瞬时值。W,、w:一一原付边圈数.按图一所规定的原方各物理it的正方向，由电路定律，得空载时原方的电势方程式:U:=一(e:-Fe:a)+i,ri·······························································⋯⋯6当上述各量均按正弦规律变化时，6式可写成复量形式:U,=一(E:+E:的+Iorl··················································。···.··⋯⋯7而e:。=一津黑冬a_=-L:。李aia【 DH/1300F041-86当用复量表示时:E,。=一jl}WL,=一j1,X:-E:a=ji.X:·········⋯⋯8式中:L,a—原线圈的漏感X,a=WL,a一一原线圈的漏抗由于漏磁通是通过非磁性物质而闭合，磁路不会饱合，磁导人是常数，而L,a=W:人:。所以Lia及相应的漏抗X,。为常数.8式代入下式得U,=一E,+I。r,+JI。X,a=一E,+I。Z。。。。⋯。。·⋯‘·9式中:z:="r:+jxiar:一一原线圈电阻X:口—原线圈漏抗2:一一原线圈漏阻抗显然z:也是常数。同样，对于主磁通感应电势E:的作用，引人一个参数激磁阻抗Zm，把E,和i,联系起来，即空载电流i。流过Zm产生阻杭压降即一E=1.Zm则7式可改为:u:=I。(Z:+Zm)式中:Zm=rm+JX,nS。一一激磁电抗r.-激磁电阻则u,=I,r,-F-jl,xla+Ior,+jlgXm...............10变压器空载时的等效电路为 DB/1300P041-86[。r,_rio.rfiV0I犬m图二由以上分析可知，空载运行的变压器，可以看成两个阻抗串联的电路:其中一个没有铁心，由原线圈的漏阻抗Z,=r,+1xla组成.z,a反映了漏磁通的作用，另一个有铁心，由激磁阻抗Zm=rm+1X二组成a二反映了主磁通的作用r二反映了铁心中的铁耗。(PF.)如前所述r，和x1a为常数，但r二和Ym不是常数，随电压变化而变化。(gm,r二都随外施电压的增加而减少)但在实际变压器中，由于外施电压U:在额定值左右变化不大故，定量计算时，可w认为Zm=rm+1Xm基本不变。r,f.反映了空载时，原边线圈电阻产生的损耗，rmI。反映了变压器的铁耗.因为空载电流很小。因而，这时的损耗主要反映了变压器空载运行时的铁心损耗即铁损PF。。显然，变压器空载运行时，虽然付方没有功率输出，但原方仍要从电网吸取部分有功功率来补偿由于磁通交变在铁心引起的铁耗和i。在原边线圈内流过而引起的铜耗.由于空载时铜耗不起主导作用P。二Pz,P:为负值，3.2.3变压器空载试验接线图~.Aa三相试验Wb单相试验图三说明:1、本图系示意性，在实际试验时应接入电流互感器和电压互感器.精度等级不得低于。.2级.2，W用低功率因数瓦特表。3、所用仪表不得低于。,5级. 0B门300F041一.63.2.4、空载损耗即铁耗计算3,2,4,1、三相试验时△P。=PT:·CT,·P:一PT:·CTz·P2......····““·11式中:PT,,PT:电压互感器倍致CT,，CT:电流互感器倍数P:，PZ瓦特表读数(瓦)3,2.4,2,单相试验时，对丫形接.线，电压分别加在低压三相的任意两端(如a,b端，一外加试验电压应为两相‘定相电压之和(即u2i4=羚，·分别对·b,be,ca试验，共测三次，则每相铁芯损耗测了两次，因此，损耗计算公式为△P。=(P,b+Pbc+P。。)/2····⋯⋯‘·⋯(12)3,3、空载电流的测算3.3,1,测试方法及接线图同变压器铁损的测试方法及接线图。3.3.2、空载电流的计算3.3,2,1、三相试验时，空载电流应采用三相电流的平均值，并以额定电流的百分数表示，计算公式为1=90=丛悠ob+IOr..10090......................................................⋯⋯(13)乃1:H式中:1,a—a相电流I。b一一b相电流I。。一一c相电流I.H—付边(低压)线圈额定电诚.3,3.2.2、单相试验时，对丫形接线，空载电流计算公式为.了J功龟、0.333·(Iosb+I。二。+Iebr)..上口Ior肠=100肠···························⋯⋯‘二、产I:H对于△形接线，空载电流计算公式为产、_0.289(T,nb+Ios,+I,b。)‘口.4，I.A肠X100肠········，························⋯⋯、占了I:H式中:Iadb一一试验电压加于a,b时的电流Ioa。一一试验电压加于a,c时的电流I,b。一一试验电压加于b,c时的电流Isx—付边(二次)线圈的额定电流。3.4、空载无功损耗的计算变压器铁心为了建立磁场，需要消耗无功功率(即空载无功损耗△Qo)这部分无功功率可通过空载试验输出的Ia肠利用下式求得: DB/1300F041-88*。_I。呱。W。一—一·WH(千乏)····························⋯⋯”··················⋯⋯(15)1X10式中WH—变压器额定容量(千伏安)3.5.铜损Pcu的测算3,5,1、简单地理论分析铜耗包括基本铜"I,}.rV和附加铜耗，基本铜耗是线圈的直流电阻引起的损耗，它等于负载电流的平方和直流电阻的乘积.附加铜耗包括由于漏磁场引起的集肤效应使导线有效电阻变大而增加的铜耗。多根导线并绕时的内部环流损耗，以及漏磁场在结构件，油箱壁等处引起的涡流损耗等.附加铜耗与负载电流的平方成正比。我们可以通过短路试验测取额定负载时的短路损耗，由于短路试验是把外施电压加在原方，付方短路而测取的功率损耗，由3.2.1的分析知，铁耗与外施电压的平方成正比与磁密Bm的平方成正比。由于短路试验时.外施电压很低.故铁心磁密很小.因而短路试验时.铁耗可忽略不计.此时测得的功率损耗即短路损耗可认为主要是铜耗.负载情况下，变压器铜耗可由下式确定，，I。、。‘。。，‘。rct==lT-户L-1rg=p一’8rR⋯⋯”.····································⋯⋯U5)12x式中:1:一一负载情况下付方电流I2H一一变压器付方额定电流△Pf、一一变压器短路损耗.日一一变压器负载率3.5,2,测试方法及注意事项3,5,2,1，用连缘线将低压线圈出线端短接起来，如果中性点是引出的，则连同中点出线端一并接成短路。3,5,2,2,短路用导线可按电流密度不大于2,5安/毫米s来选择并应接触良好、3,5,2,3,以额定频率的电压V:加以被试变压器初级·使线圈流过额定电;per各相电流不平恒度不得大于2肠，则允许以任一相的额定电流作为短路试验时的电流。3,5,2,4、国家标准规定与设让的短路损耗数据为75℃时的数据而短路试脸时往往低于750C，因而必将试验测得的值换算到75C,温度换算系数Kt的计算公式如下K，=234.5+75C.......................................⋯⋯‘..⋯⋯‘..............⋯⋯‘，6)234.5-i-t℃式中:t一一短路试验时的环境温度3,5,3"短路试验接线图 70,/1300F-041-80图四说明:对高压，大容量变压器，应接入电流互感器和电压互感器CT和PT3,5,4、计算公式APR=CT,·PT且·P:+CT2·P1",·PI(瓦)“·“·”·”⋯(17)式中P,,P:为瓦特表读数，单位瓦，即仪表格数乘以仪表常数换算到7510时的短路损耗APR::二Kt·△PR矛瓦234_.5+75.‘△PR、(18)234.5+t式中’为短路试验时环境温度.对于铝线圈瓦O223-1-75O△PR，，=·△PR口228+t3.5.5、短路电压Un肠V,+Vs+V:UR测=(肠)3UH换算到75℃时的值::。_=1、:_:、二，Plz、.....-..................⋯⋯，几，5材，u找mli丁、f1二0.v*vi,-HI(K=-1).(肠)(20)3,5,8,满载无功损耗(漏磁功率)变压器在额定负载时，由于漏磁而引起无功损耗AQR，其值可从短路试验得出的组抗压降(短路电压)UR肠计算出来，计算公式如下:UR肠·WH△QR/=(千乏)·········⋯⋯(2})100同样，变压器负载运行中，其漏磁功率，与负载率的平方成正比，其计算公式为，·8· DH/1300F041-86eQlz=日2-AQ,R(千乏)··”·“··⋯(22)式中:日一一变压器负载率。ISvIHSH3.6变压器带任一负载S时的总损耗综上所述，变压器带任一负载时的总有功损耗为:△Pr=PFe+PC。△P，=△P.+日Z△PR，，(瓦)”····“·····”······························⋯⋯(23)尹勺d、.‘.AQr=OQ.+日ZAQR(千乏)·“··········“·······””·”··一’”’“⋯⋯、﹄J以23式代入2，即得变压器带任一负载时的效率矛均自、‘0日SH·Cosgp:、乙.1·100肠··············⋯⋯。·，。·，····，··⋯，日SH·Costp,+△P。+日‘△F"R，，3,7、试验举例、某台S7,-750/10型变压器，额定二次电流H2H=1080安，Y/Y。一2，已知二次带负载S2=250千伏安，试验环境温度t=20℃功率因数Costps=0,8,求:(I)、空载损耗△P,(铁耗)(2)、空载电流1。肠(3)、空载无功损耗OQo(4)、短路损耗△P，，(5)、短路电压(阻抗压降)U,肠(6)、满载无功损耗△QR(7)、总的有功损耗(8)、总无功损耗(9)、变压器任一负载S=250千伏安时的效率试验方法及接线如前述(空载实验用单瓦特表法一单相法)、业进行记录，测得数据如下:空载实验数据P,b=2465瓦Pb,.=2500瓦Pac=2470瓦Io,b=66,5安I,c=62,5安Iobc=66,5安短路实验数据UR=450伏IR=43,3安PR=9120瓦计算(1)、铁损(铁耗)一一空载损耗‘。2460+2500-1-2470Or内=—_‘2 1旧/1300F041-86=3715瓦(2)、空载电流。肠=0333X(66.5+62.5+665).100T1080二6Olor3、.、尹、空载无功损耗△Q_I.fowH0100_6X750100=45千乏了4、、几.、产、短路损耗.75+234.5△PR75=912020+234.5=11090瓦负载S时铜损(铜耗)。.250.，____.一PCU=(兰荟兰)a·11090瓦一’一、750"----一=1232瓦(5)、短路电压UR75UR肠=·100呱UH1。，_，)奋百12石矿4502+(病湍。)(1.216=一1)/10000X‘。。，一-4.5肠了.6)、、满载无功损耗△QR-UR肠·WH1004.5X750100=33,75千乏(7)、总有功损耗△Pr二PF。+Pc。=△P‘，+日z△PR75=3.715+1.232=4,947瓦10 DB/1300F041-86...巨..目.‘.‘，，.，，.，口(8)总无功损耗△Qr二△Q。+02△QR=45+33.75二78.75千乏(9)变压器效率刀2，.日SHOOSCP+PFe+Pcu_pSHC。’CP日SHCescp+△P。+日，AYR，，27500X750x。.8__.______x100肠’25正_二丁万万万丁二几一万--,250.厂‘x(11.090)蒲X750X“·“+”·715+‘赢)=97.6肠当功率因数C0scp推高到COSCP2=1时通过计算71=98.1%可见功率因数的提高，使变压器效率提高。4全日效率、变压器的负载是不仃地变化着的，所以计算某一时间的效率无多大意义.通常用下式计算一天的效率。即所谓全日效率一天的输出电量x100肠71全日令(--,-kM7骊LEj电2)+(一天的损失电童)z日SHCoscps·t八P,2t+m日:△PR75tx100肠例:一台100KVA的三相变压器，AP,=420瓦，APRs=170。瓦日负荷曲线如图五所示1二︸".川10旷8014172024亡图五1OOKVA变压器某日负荷曲线 DB/1300F041-86SH·2pc0scp:·t一100X103(0.5X0.8X3+0.75X0.8x3+0,6X0,9X3+0.5X0.9X5+0.7X0,7X3+1X0.7X3+0.8X0.7X4)=1268000瓦·时△P。·It=420X24=10080瓦·时△PR，，Ip:·t=1700X‘(0.5’X3+0.751X3+0.61X3+0,51X5+0,71X3+11X3+0,81X4)=20060瓦1268000X100肠=97.7肠”全日=1268000+10080+20060由此得出，该变压器全日效率为97,7肠。咐加说明本标准由河北省标准计量局提出本标准主要起草人徐任武本标准由河北省标准计量局负责解释12'