变压器容量测试仪校准的方法研究 .pdf

第 47 卷第7A 期 2010 年 7 月 电测与仪表 Electri eal M rem ent&Instru m en tatfon V o1 47 N o 7A J uJ 2 OlO 变压器容量测试仪校准的方法研究 王三强 ， 庄秋慧2 (1 重庆电力科学试验研 究院， 重庆 401123；2 重庆理工大学， 重庆 400050) 摘要： 目 前国内电力企业等多个单位广泛开展变压器容量的测试工作， 大量使用变压器容量测试仪等设备， 但 是目 前缺少针对变压器容量测试仪的校准方法， 本文分析了变压器容量测试仪的工作原理， 结合 目 前的实际工 作情况， 根据实际工作和现有的相关规程规定， 分别用标准源发生器法和直接比较法两种方法， 给出了校准“ 变 压器容量测试仪” 的方法 ， 该两种校准方法都能够对变压器容量测试仪的技术指标进行准确的判定 ， 具有较高 的实用价值， 为校准变压器容量测试仪提供了一种思路。 关键词： 校准； 变压器； 容量测试仪 中图分类号 ： TM 40 文献标识码 ： A 文章编号： 100 1 1390 (20 10 )7A 一 002303 M ethod of C ali brati on T ran sform er C ap aci ty T ester W A N G San-qi ang ， ZH UA N G Q i u-hui (1 Chongqi ng E lectri c Power Test& R esearch Insti tute， Chongqi ng 401 123， Chi na 2 Chong qi ng Insti tute of Technology， Chongqi ng 400050， Chi na) A bstract： R ecently， dom esti c pow er enterpri ses an d oth er uni ts carly out exten si ve testi ng of tran sform er capaci ty， u se transform er cap aci ty tester an d other eq ui p m ent greatl y， bu t the cali b rati on m eth od for capac i ty of tr ansformer i s short Th i s p ap er analyzes th e pri n ci ple of capaci ty of th e tran sform er tester，com bi n ed w i th th e current p racti cal w ork A ccordi n g to th e p racti cal w ork and th e exi sti ng rules，i t u sed tw o m eth ods to cali brate th e” cap aci tor tester of tran sformer”respecti vely The tw o m ethod s both can accu rately i d enti fy the tec hni cal i nd i cators of th e tester and have hi sh practi cal val u e provi d i n g a new i dea to cali brate th e tester K ey w ords： cali b rati on， tr an sformers， capaci ty tester 0 引 言 变压器是输、 变、 配电系统中最重要的设备， 也是 能量消耗最大的电器设备。我国目前实现二元制电 价， 即容量电价和用量电价 ， 少数电力用户为了少交 基本电费而更改变压器的铭牌， 将大容量变压器铭牌 改为小容量变压器铭牌， 减少基本电费支出。这种情 况搅乱了市场经济的正常运作 ， 让不法行为获得非法 利润，直接给供电企业造成不应有的经济损失。 目前供电部门对新人网的配电变压器的验收和 检测大多还只进行较为常规的检测， 如： 直流电阻、 变 比、 耐压等常规项 目， 对于变压器的特性参数还没有 按照国标要求进行严格的全性能检测。 通过开展变压 器容量和性能检测， 可以达到以下目的： (1)对新进网的变压器的容量和损耗参数进行 测定 ， 杜绝冒牌及高损耗等不合格变压器进网； (2 )对 已挂 网运行的变压器进行普查 ， 检出混入 电网的假铭牌变压器，对虚假铭牌的变压器进行整 治， 避免供电部门的电费损失 ， 并使得线损率的理论 计算更符合实际， 为降低供电企业的线损夯实技术基 础 ； (3)对在线运行的高损耗或不合格而又暂不能 退役的变压器， 改变计费方式。 传统的变压器容量测试的方法主要有以下几种 方法 ： (1)利用双功率表法测量其空载损耗、 负载损耗 与国标中损耗的规定值对比核查或者采用一定的公 式进行计算作出容量的判定； (2)对变压器进行温升试验， 温升试验是容量判 断的最准确方法； (3)对变压器进行解剖， 测得铁芯及高压线圈尺 寸，推算出高压侧额定电流值从而计算出变压器容 量。 2 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 47 卷第7A 期 2010 年 7 月 电测与仪表 E lectri cal Measnrem en t &Instrum en tati on V o1 47 N oI7A JIlI 2 01O 以上几种变压器容量测试的传统方法有一定的 局限性 ：双功率表法由于校准仪表或者人员读表误 差， 对容量的判断可能存在影响， 并且对于非标准变 压器由于只有设计规范而无国标可查 ， 在容量确定时 也会引起较大的误差； 由于变压器温升试验的要求比 较苛刻 ， 在现场进行的困难非常大， 如果到有试验条 件的试验室试验， 也是一件很麻烦的事情； 解剖变压 器不适用常规的容量测试 。 传统的变压器容量测试方法存在各种局限性， 目 前多个厂家生产出了多种变压器容量测试仪， 使用方 便 ， 精度较高， 得到 了广泛的应用。 1变压器容量测试仪的工作原理 变压器的容量鉴定应由变压器的温升试验的结 果决定。但是由于变压器温升试验的发热状态， 取决 于变压器的总损耗， 变压器的总损耗由变压器的空载 损耗和负载损耗构成 。因此 ， 在现场对变压器的容量 鉴定可 以采用 比较简便 的方法即通过变压器的空载 损耗和负载损耗的试验结果加以检测从而确定变压 器 的真实容量 。 变压器的容量主要由铁芯的大小和绕组的线径 大小决定。因此， 变压器容量的大小与变压器的空载 损耗、 空载电流、 负载损耗和在绕组上产生的电压降 (阻抗电压)直接相关， 直接反映到变压器的空载损耗 以及负载损耗和在绕组线圈上产生的电压降(阻抗电 压)上来。 在变压器的短路试验中， 将测得的有功功率 换算至额定温度下的数值 ，称为变压器的短路损耗。 所加的电压(， k称为阻抗电压， 通常以占加压绕组额定 电压 的百分数表示。 通过对变压器的负载损耗和阻抗 电压的测量 ， 可以计算变压器的效率、 热稳定和动稳 定 ， 确定变压器的温升 。其 中阻抗电压包括有功分量 和无功分量， 两分量的比值随容量而变， 容量越大， 电 抗电压 (无功分量 )对电阻电压 (有功分量)的比 值也越大， 大容量变压器可达10 15； 中小变压器 则在15范围内。 短路损耗包括电流在绕组上产生 的损耗和漏磁通 引起 的各种 附加损耗 。容量 为 6300kV A 及以下的电力变压器 ，附加损耗 占比重较 小； 容量为8000kVA 以上的电力变压器及电炉、 整流、 自耦变压器等， 附加损耗占比重较大(常大于参考温 度下电阻损耗的一半，有时甚至大于电阻损耗)。因 此， 变压器的短路损耗与阻抗电压同变压器的额定容 量存在一定的对应关系， 所以， 短路损耗试验和变压 器阻抗电压的测量是判断变压器容量的主要判据【 -2。 空载损耗主要是铁损耗， 即消耗于铁芯中的磁滞 损耗和涡流损耗。 空载时激磁电流流过原边绕组也要 一 24 产生电阻损耗， 如果激磁电流数值很小， 可以忽略不 计。 利用空载损耗值大小对变压器容量判定只可起到 辅助判据。 变压器容量测试仪主要通过解析变压器负载试 验 和空载 试验 的结果 (空 载损 耗 、 空 载 电流 、 负 载 损耗和阻抗电压 )判定变压器的容量和型号 。所 以 ， 通过分析、 比较上述参数的量值范 围、 彼此 比 例 ， 对照相关的国标和行标就是判定变压器容量和 型号的物理基础31。 2校准变压器容量测试仪的方法 目前 ， 国内还没有国家标准或者检定规程规范来 对测试仪的校准方法做出规定。 但是依据测试仪的工 作原理和功能特点， 我们可以参照交流数字功率表检 定规程和数字多用表检定规程来进行校准 。 2 1 外观与通电检 查 测试仪在正式校准前应根据 以下 内容进行外观 和通电检查。 校准仪外型结构完好 ， 铭牌上应有名称、 型号、 准确度等级、 制造厂名、 出厂编号和制造 日 期。 校准仪上的指示器、 按钮、 按键、 接线(地)端钮、 开关、 仪表、 调节手柄(旋钮)、 等， 均应有简明的符号或文字 标明其功能及升降方向。 按钮、 按键等接触良好。 测试 仪在外观检查后， 应通电进行一般性功能检查。按照 其量程和测量范围，从低到高依次输入适当的信号 (交流电流、 交流电压)。 检查各测量功能的手动、 自 动 量程切换和工作是否正常， 液晶显示是否有缺失。 2 2校准条件和环境条件 标准装置各功能的扩展不确定度 (一般可取2倍 的置信因子)一般小于被测仪器各测量功能所允许误 差 的1 3。标准装置各功能的调节细度应小于被测仪 器允许误差 的1 5 1 10。 装置的稳定度小于被测仪器 允许误差的1 5 1 10 。 校准校准仪基本误差的条件安 放校准仪的实验室应无无腐蚀性气体及导电尘埃， 无 严重霉菌 ， 无剧烈振动源 ， 室 内照 明充足 ， 无 阳光直 射， 有良好接地设施。 2 3校准项 目和校 准方法 2 3 1仪器的校准项目 周期校准的仪器一般只进行示值误差的校准， 修 理后或新仪器可根据需要增加相应的测试项目。 示值 误差的校准包括交流电压、 交流电流、 交流功率等。 2 32仪器的误差校准 仪器的误差校准方法很多， 但从原理上一般可以 归纳为两大类 ： (1)标准源发生器法 将被校准仪器直接与标准源进行 比较，得出误 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 47 卷第 7A 期 2010 年 7 月 电测与仪表 E lectri cal M easurem en t Instrum en tati on V 0147 N o 7A Jll1 2O10 H H 交流标准源 被校仪器 L L 图l交流标准源法接线 F i g 1 C om m u ni cati on standard m ethod 差， 从而判断仪器的误差。用交流标准源法校准仪器 的误差 ，交流标准源的输出误差是 主要误差源 (见 图 1 o (2)直接比较法 选取一个稳定的标准源， 分别输出到标准表和被 校仪器， 通过读取标准表和被校仪器的示值来判断误 差的一种方法(见图2)。 在比较法中， 标准表应比被校 仪器多一位， 并尽量选取与被校仪器的量程一致。交 流源应具有足够的稳定度， 且能连续可调。稳定度应 为被校仪器允许误差的1 5 1 10， 调节细度应为被校 仪器允许误差的1 10。 图2 比较法校准接线 F i g 2 C om p ari son cali brati on w i ri n g 具体采用哪一种方法， 可根据所具有的标准设备 和被校仪器的级别选择一种最合适、 最经济可靠而又 简便 的方法。 2 3 3试验点的选取原则 基本量程应选取5 1 卜 试验点， 其他量程选取3 个试验点。非基本量程的校准点要考虑上、 下量程的 连续性。 2 4 其他项 目的校准方法 2 4 1耐压试验 在被试电路与金属外壳(地)之间或被试电路之 间， 平稳的加入试验电压， 持续lm i n， 被试电路应无击 穿现象 。 2 42绝缘强度试验 测试仪中电气部件、 电气回路与不通电的金属外 壳之间的绝缘电阻，以及电气回路之间的绝缘电阻， 应使用额定电压为500V的兆欧表进行测量。但对于 额定电压低于lOOV 的电气部件，应使用额定电压为 100V 的兆欧表进行测量。 2 5校准结果的处理及复校 时间间隔 25 1校准结果的处理 找出测试仪示值与各次测量实际值之间的最大 差值(绝对误差)， 计算测试仪的最大基本误差。测试 仪的最大基本误差和实际值的数据都要先计算 ， 后修 约。 校准结果应以修约后的结果为准。 判断测试仪是 否符合技术指标要求， 应以修约后的数据为依据。出 具的校准证书应给出校准结果， 对不符合技术要求的 项目说明原因。 2 5 2复校时间间隔 测试仪的校准时