配電變壓器空載損耗測試的初步探討
General 更新 2024年12月23日
【關鍵詞】初步,探討,測試,損耗,空載,配電變壓器,
試驗電源頻率的不穩定，試驗電壓波形的畸變、電壓三相不平衡等都將影響變壓器空載損耗測量的準確性。當採用較大容量三相調壓器時，都能比較好的解決電源頻率和試驗電壓波形畸變的問題，而試驗電壓三相不平衡則因為三相調壓器三相碳刷不能同步、變壓器空載時三相負載的不平衡等受到影響。
而變壓器鐵心在設計時都是將額定電壓時的磁通密度設計在磁飽和曲線的拐點附近，這就導致變壓器空載時，電壓微小偏離額定值都會產生較大的空載電流的變化，從而對變壓器的空載損耗的測量帶來嚴重的影響。而且，變壓器工作在額定電壓附近時，因鐵心磁通密度已達飽和曲線的拐點，造成此時變壓器電壓與電流的非線性，從而無法用換算來得出準確的空載損耗。因此，對變壓器進行空載損耗測試時，獲得穩定的三相電壓顯得尤為重要。而這，完全可以通過改造調壓器的結構來實現。
二、調壓器的改造
（一）目前普通三相調壓器的結構及輸出電壓
目前普通的三相調壓器都是同軸控制三相碳刷來實現三相電壓的調整，其簡化原理圖如下：
這種調壓器的特點是一動全動，只能對三相電壓作粗調，而不能做到精細調節，在其他試驗中，這種微小的誤差對試驗結果的影響不大，而對配電變壓器的空載損耗試驗時，將造成一定的影響。用這種調壓器做三相配電變壓器空載試驗時的輸出電壓如下：
表1 調壓器接空載變壓器後的輸出電壓
由上表可以看出，三相雖然大致都在400V，但還是有一定的偏差，無法將三相輸出電壓都調整到400V。
（二）改造調壓器可行性分析
三相調壓器的原理是，一側輸入電壓，另一側則由三個碳刷在整個線圈上的位置決定輸出電壓的大小，而在製造過程中，三個碳刷的位置有可能不在一個平面上，也可能由於長期的使用，連線部分出現鬆動，導致某一相或幾相的碳刷出現自由行程，從而產生實際位置的偏差。在這些情況出現時，三相調壓器的輸出電壓就會不平衡。出現這種現象的主要原因就在於三相調壓器三相調壓為同軸調壓，無法做到精細的逐相調壓。只要將三相調壓器由同軸調壓改成異軸調壓，就能對每一相的電壓做單獨的調整，進而實現三相輸出平衡。
（三）調壓器的改造
對調壓器的結構稍作調整即可實現這一目的，只要將三相調壓器的主軸分解成單相，可以對每一相的電壓進行調節即可。
圖2 改造後的三相調壓器原理圖
經過改造的三相調壓器可先進行粗略的升壓，待檢測儀器顯示接近400V時在進行每一相的微調，最終達到三相平衡輸出400V的目的，用改造後的調壓器做三相配電變壓器空載試驗時的輸出電壓如下：
表2 改造後調壓器接空載變壓器後的輸出電壓
由上表可以看出：經過對調壓器轉軸的改變，再加上試驗時的反覆調整，三相電壓輸出平衡度明顯提高。
三、效果檢查
為了進一步檢查改造後的三相調壓器的實用性，現分別用改造前和改造後的調壓器對三臺10kV配電變壓器的空載損耗測試資料進行比較（其他使用的儀器儀表均一致）：
表3 改造前後空載試驗資料的比較
由表3可以看出，在使用改造前的三相調壓器進行試驗時，由於試驗時三相調壓器的輸出電壓不穩定、不平衡，只能達到表1的電壓水平，在這種電壓下測試出來的試驗資料與原始出廠資料相比，有的偏大，有的偏小，而且幅度都比較大，一旦誤差超過+5%，就會對變壓器造成誤判（省標規定空載損耗超過+5%為不合格）。利用改造後的三相調壓器對10kV配電變壓器進行空載損耗測試時，由於能夠達到表2的電壓水平，三相電壓基本可以保持在400V，從而可以測量出比較準確真實的空載損耗值，更加有利於對配電變壓器的判斷，分析問題的所在。
四、結論
通過以上分析，可以看出，經過對三相調壓器的改造，可以比較準確的測量出配電變壓器的空載損耗，杜絕部分不法廠家和商人通過非法手段將老舊高損耗的變壓器經過改裝就以次充好，為電網的安全可靠執行把好關，也為節能減排在用電上得到真正的實施。最後，因時間倉促，本文所列的各個試驗資料未將試驗接線損耗、表計損耗等因素排除在外，導致試驗資料存在一定的誤差，若能將這些問題解決，空載損耗的測試將會更加準確。
參考文獻：
[1]朱英浩.新編變壓器實用技術問答[M].瀋陽:遼寧科學技術出版社,2001.
[2]李丹娜.電力變壓器應用技術[M].北京:中國電力出版社,2009.
[3]邢道清.變壓器檢修與電氣試驗[M].北京:機械工業出版社,2009.
[4]胡啟凡.變壓器試驗技術[M].北京:中國電力出版社,2010.
超高壓輸電線路放線技術常見問題
大型變壓器的綜合技術診斷與狀態維修
試驗電源頻率的不穩定，試驗電壓波形的畸變、電壓三相不平衡等都將影響變壓器空載損耗測量的準確性。當採用較大容量三相調壓器時，都能比較好的解決電源頻率和試驗電壓波形畸變的問題，而試驗電壓三相不平衡則因為三相調壓器三相碳刷不能同步、變壓器空載時三相負載的不平衡等受到影響。
而變壓器鐵心在設計時都是將額定電壓時的磁通密度設計在磁飽和曲線的拐點附近，這就導致變壓器空載時，電壓微小偏離額定值都會產生較大的空載電流的變化，從而對變壓器的空載損耗的測量帶來嚴重的影響。而且，變壓器工作在額定電壓附近時，因鐵心磁通密度已達飽和曲線的拐點，造成此時變壓器電壓與電流的非線性，從而無法用換算來得出準確的空載損耗。因此，對變壓器進行空載損耗測試時，獲得穩定的三相電壓顯得尤為重要。而這，完全可以通過改造調壓器的結構來實現。
二、調壓器的改造
（一）目前普通三相調壓器的結構及輸出電壓
目前普通的三相調壓器都是同軸控制三相碳刷來實現三相電壓的調整，其簡化原理圖如下：
這種調壓器的特點是一動全動，只能對三相電壓作粗調，而不能做到精細調節，在其他試驗中，這種微小的誤差對試驗結果的影響不大，而對配電變壓器的空載損耗試驗時，將造成一定的影響。用這種調壓器做三相配電變壓器空載試驗時的輸出電壓如下：
表1 調壓器接空載變壓器後的輸出電壓
由上表可以看出，三相雖然大致都在400V，但還是有一定的偏差，無法將三相輸出電壓都調整到400V。
（二）改造調壓器可行性分析
三相調壓器的原理是，一側輸入電壓，另一側則由三個碳刷在整個線圈上的位置決定輸出電壓的大小，而在製造過程中，三個碳刷的位置有可能不在一個平面上，也可能由於長期的使用，連線部分出現鬆動，導致某一相或幾相的碳刷出現自由行程，從而產生實際位置的偏差。在這些情況出現時，三相調壓器的輸出電壓就會不平衡。出現這種現象的主要原因就在於三相調壓器三相調壓為同軸調壓，無法做到精細的逐相調壓。只要將三相調壓器由同軸調壓改成異軸調壓，就能對每一相的電壓做單獨的調整，進而實現三相輸出平衡。
（三）調壓器的改造
對調壓器的結構稍作調整即可實現這一目的，只要將三相調壓器的主軸分解成單相，可以對每一相的電壓進行調節即可。
圖2 改造後的三相調壓器原理圖
經過改造的三相調壓器可先進行粗略的升壓，待檢測儀器顯示接近400V時在進行每一相的微調，最終達到三相平衡輸出400V的目的，用改造後的調壓器做三相配電變壓器空載試驗時的輸出電壓如下：
表2 改造後調壓器接空載變壓器後的輸出電壓
由上表可以看出：經過對調壓器轉軸的改變，再加上試驗時的反覆調整，三相電壓輸出平衡度明顯提高。
三、效果檢查
為了進一步檢查改造後的三相調壓器的實用性，現分別用改造前和改造後的調壓器對三臺10kV配電變壓器的空載損耗測試資料進行比較（其他使用的儀器儀表均一致）：
表3 改造前後空載試驗資料的比較
由表3可以看出，在使用改造前的三相調壓器進行試驗時，由於試驗時三相調壓器的輸出電壓不穩定、不平衡，只能達到表1的電壓水平，在這種電壓下測試出來的試驗資料與原始出廠資料相比，有的偏大，有的偏小，而且幅度都比較大，一旦誤差超過+5%，就會對變壓器造成誤判（省標規定空載損耗超過+5%為不合格）。利用改造後的三相調壓器對10kV配電變壓器進行空載損耗測試時，由於能夠達到表2的電壓水平，三相電壓基本可以保持在400V，從而可以測量出比較準確真實的空載損耗值，更加有利於對配電變壓器的判斷，分析問題的所在。
四、結論
通過以上分析，可以看出，經過對三相調壓器的改造，可以比較準確的測量出配電變壓器的空載損耗，杜絕部分不法廠家和商人通過非法手段將老舊高損耗的變壓器經過改裝就以次充好，為電網的安全可靠執行把好關，也為節能減排在用電上得到真正的實施。最後，因時間倉促，本文所列的各個試驗資料未將試驗接線損耗、表計損耗等因素排除在外，導致試驗資料存在一定的誤差，若能將這些問題解決，空載損耗的測試將會更加準確。
參考文獻：
[1]朱英浩.新編變壓器實用技術問答[M].瀋陽:遼寧科學技術出版社,2001.
[2]李丹娜.電力變壓器應用技術[M].北京:中國電力出版社,2009.
[3]邢道清.變壓器檢修與電氣試驗[M].北京:機械工業出版社,2009.
[4]胡啟凡.變壓器試驗技術[M].北京:中國電力出版社,2010.
大型變壓器的綜合技術診斷與狀態維修