变压器常识ABC

目录1．空载损耗.........................................................................................................................-1-2．负载损耗.........................................................................................................................-2-3．电压比.............................................................................................................................-4-4．主磁通与漏磁通.............................................................................................................-6-5．噪声式声级水平.............................................................................................................-7-6．激磁涌流、空载电流、短时动稳定电流、短时热稳定电流、暂态短路电流、稳态短路电流...................................................................................................................................-9-7．绝缘水平.......................................................................................................................-11-8．环境影响.......................................................................................................................-13-9．额定容量与负载能力...................................................................................................-17-10．最高分接电压与系统最高工作电压.........................................................................-19-11．恒磁通调压与变磁通调压.........................................................................................-20-12．油浸式变压器冷却方式选择.....................................................................................-21-13．油浸式变压器的油系统.............................................................................................-23-14．冷压硅钢板.................................................................................................................-24--1-变压器常识ABC（一）朱英浩本文主要介绍有关变压器基础知识，而这些基础知识又是人们容易混淆其基本概念的。本文将逐个地加以说明，分册刊登。1．空载损耗指变压器二次侧开路，一次侧加额定频率与额定电压的正弦波电压时变压器所吸取的功率。一般只注意额定频率与额定电压，有时对分接电压与电压波形、测量系统的精度、测试仪表与测试设备却不予注意。对损耗的计算值、标准值、实测值、保证值又混淆了。如将电压加在一次侧，且有分接时，如变压器是恒磁通调压，所加电压应是相应接电源的分接位置的分接电压。如是变磁通调压，因每个分接位置时空载损耗都不相同，必须根据技术条件要求，选取正确的分接位置，施加规定的额定电压，因为在变磁通调压时，一次侧始终加一个电压于各个分接位置。一般要求旌加电压的波形必须为近似正弦波形。所以，一是用谐波分析仪测电压波形中所含谐波分量，二是用简便办法，用平均值电压表，但刻度为有效值的电压表测电压，并与有效值电压表读数对比，二者差别大于3%时，说明电压波形不是正弦波，测出的空载损耗，根据新标准要求应是无效了。对测量系统而言，必须选合适的测试线路，选合适的测试设备与仪表。因为导磁材料的发展，每公斤损耗的瓦数在大幅度下降，制造厂都选用优质高导磁晶粒取向硅钢片或甚至选用非晶合金作为导磁材料，结构上又发展了诸如阶梯接缝与全斜无孔，工艺上采用不叠上铁轭工艺，制造厂都在发展低损耗变压器，尤其空载损耗已在大幅度地下降。因此对测量系统提出新的要求。容量不变，空载损耗下降是意味着空载时变压器功率因数的下降，功率因数小就要求制造厂改变和改造测量系统。宜用三瓦特表法测，选用0.05-0.1级互感器，选用特低功率因数的瓦特表，只有这样，才能保证测量精度。在功率因数为0.01时，互感器的相位差为1分时会引起功率误差2.9%。所以，在实际测量时还要正确选择电流互感器与电压互感器的电流比与电压比。实际电流远小于电流互感器所接的电流时，电流互感器的相位差与电流误差越大，这会导致实测结果有较大的误差，所以，变-2-压器吸取的电流应接近于电流互感器的额定电流。另外，在设计中根据规定程序，参照所选用硅钢片的单位损耗与工艺系数所算得的空载损耗，一般叫计算值。这个值要与标准中规定的标准值或与合同中规定的标准值或保证值对比。计算值必须小于标准值或保证值，不能在计算上吃裕度，尤其批量生产的变压器。另外计算值只对设计员或在设计科内有效，没有法律效应，不能用计算值来判断产品的损耗水平。而标准上规定的标准值或合同上规定的保证值是有法律效应的。超过标准值加允许偏差，或者叫保证值（保证值等于标准值加允许偏差）的产品即为不合格产品。如有损耗评价制度时，一般在合同上会指出，尤其出口产品，超过规定损耗值要罚款，空载损耗的罚款最高，欧洲各国的损耗评价值可参见《变压器》杂志1994年第11期。每千瓦要罚几千美元。这就是法律效应，并与经济效益直接挂钩。对实测值的概念也要正确理解，不是瓦特表的读数（或叫功率转换器的读数）就是实测值，实测值要换算到额定条件，并要有足够的精度。对空载损耗的实测值而言，主要是电源的电压波形要正弦波，平均值电压表读数与有效值电压表读数之差小于3%。综上所述，众所周知的空载损耗如不能正确理解，在设计与制造，或测量中有所误解，会引起产品的不合格或根据合同要求被罚款。2．负载损耗负载损耗是指额定电流下与参考温度下的负载损耗。展开些说，所谓额定电流是指一次侧分接位置必须是主分接，不能是其它分接的额定电流。对参考温度而言，要看变压器的绝缘材料的耐热等级。对油浸式变压器而言，不论是自冷、风冷或强油风冷，都是A级绝缘材料，其参考温度是根据传统概念加以规定的，都是75℃。而干式变压器的参考温度都按公式算出，参考温度等于绝缘材料允许温升加20℃，其物理概念是绝缘材料的年平均温度。A级绝缘材料的参考温度为60℃加20℃等于80℃，它与油浸式（同为A级绝缘材料）的参考温度75℃差5℃。干式变压器的E级绝缘材料参考温度为95℃，B级为100℃，F级为120℃，H级为145℃，C级为170℃。负载损耗只是衡量产品损耗水平的一个参数，或者说是考核产品合格与否的一个参数，而不是运行中的实际损耗值。运行中温度是变量，负载电流也是变量，所以运行中负载损耗不是变压器名牌上标定的负载-3-损耗。在夏天时，变压器为额定负载时，负载损耗要高于名牌上标定的负载损耗值，主要是运行温度不等于参考温度。另外，对比产品损耗水平时，尤其干式变压器，一定要在规定参考温度下对比。反过来，如B级与H级干式变压器有相同负载损耗，因为参考温度是在温升限值的基础上加以规定的，在实际运行中，如都是额定负载，实际负载损耗也接近相同。在温度换算时应注意，电阻损耗与温度成正比，负载损耗中附加损耗与温度成反比。所以应将负载损耗分解成二部分后再换算。在温度换算时，对铜导线而言，参考温度应按235加规定参考温度值计算，测量负载损耗时温度也应加235后再换算。低损耗变压器的负载损耗的功率因数较低，所以测量系统与测量设备与仪表的选用与以前提到的测量空载损耗的要求相同。负载损耗的计算值、标准值、保证值与实测的概念也与空载损耗相同。但是在实际测量中，所加电流不能低于50%额定电流。这是新标准的要求，否则实测值不能换算，即使换算也无效。负载损耗的评价值比空载损耗要低些，但负载损耗的绝对值大，如超出同样的百分数，或同样的测量误差，其绝对值还是大的。空载损耗与温度基本无关，而负载损耗是温度的函数。这里还要强调一下，如果产品要进行型式试验，空载损耗是指冲击试验后的实测值，如果硅钢片的漆膜质量不好，冲击试验后空载损耗会增加。测负载损耗时，绕组温度应接近外围温度，在干燥出炉后不久，或注油的油温比室温高时不宜立即测量负载损耗，因为负载损耗是温度的函数。另外，测负载损耗的时间要短，时间一长，绕组温度会变。用作短接绕组的短路工具要有足够的导电截面，短接大电流绕组时必须用螺栓拧紧。否则短路工具联接不好时会在联接处产生局部过热，这部分热量倒涌入绕组时会影响测量精度。对有载调压变压器而言，在新标准里还有新的要求，除保证额定电流下，即主分接位置下的负载损耗外，还要保证最大与最小分接位置的负载损耗。对最大或最小分接位置的负载损耗，应通相应的分接电流。如最小分接位置不能保证满容量而要降容量时，应取得用户同意，或向用户说明是按哪个标准或技术条件执行。-4-附机的损耗，不包括在空载损耗与负载损耗中。这种损耗如风扇电机、潜油泵、有载分接开关操动机构中的电机等。这种损耗虽不加考核，但应尽量的低。如强油风冷却器的风机与泵的损耗一般应在散热功率的5%以下。即100kW的强油风冷却器的损耗应在5kW以下。对多绕组变压器而言，负载损耗的保证值是指具有最大负载损耗的一对绕组在运行或绕组复合运行时的最大负载损耗。复合运行的绕组必须在技术条件上规定，即哪些绕组对哪些绕组供电。在负载损耗计算时，应正确计算涡流损耗。只要是处在漏磁场中的导线，不论导线中有无工作电流，此导线中有涡流损耗。如三绕组变压器在内外两绕组运行时，中间绕组有涡流损耗；在主分接运行的绕组，对正分接匝数的导线内也有涡流损耗，用作内屏蔽或叫插入屏蔽、电容屏蔽的导线，此导线有电位无电流但有涡流损耗。大容量变压器应计及横向漏磁引起的涡流损耗，故导线不宜过宽，螺旋式绕组的换位也不宜在均匀间隔内换位，绕组两端的换位间隔应略大些。3．电压比标明在变压器名牌上的电压比是指变压器在空载时的电压比，作为制造厂内判断绕组匝数是否符合规定要求的一个参数。在实际运行中的电压比与负载的类型是容性还是感性、与负载电流大小、与变压器本身参数（如电阻与电感值）有关。电压比是空载电压比的概念而不是实际运行中的电压比。在标注电压比时，三相变压器要标注线电压的比，如Yd接变压器可标注121000/10500V，如有分接时，可标注110000±8×1.25%/10500V，所标的电压具体值都