一种高精度现场测试电力变压器负载损耗的系统及方法技术方案

本发明专利技术属于变压器测试技术领域，具体涉及一种高精度现场测试电力变压器负载损耗的系统及方法，所述系统包括交流工频测试电源、变压器综合测试装置、高压侧电流测试导线、低压侧短路导线、低压侧电压测试导线、低压侧钳形电流互感器、被测变压器、高压侧电压测试导线；在短路试验及负载损耗测试试验时，同时采集变压器高压侧和低压侧的电信号，计算变压器负载损耗时，在变压器高压侧输入功率中扣除低压侧短路导线消耗的功率，消除了测试过程中引入的系统误差，从而提高了变压器负载损耗测试的准确度，采用本发明专利技术的系统和方法进行现场测试时，30KVA

【技术实现步骤摘要】
一种高精度现场测试电力变压器负载损耗的系统及方法


[0001]本专利技术属于变压器测试
，具体涉及一种高精度现场测试电力变压器负载损耗的系统及方法。

技术介绍

[0002]电力变压器是电力系统中能量传输的重要环节，其性能、质量直接关系到电力系统运行的可靠性和运营效益；据国家统计局数据显示，自2014年以来，我国每年的电力损失量基本维持在3000亿千瓦小时以上的水平，其中，变压器损耗约占输配电电力损耗的40％，具有较大节能潜力。为节能降耗，国家有关机构2020年5月发布了新国标《GB20052
‑
2020电力变压器能效限定值及能效等级》，对新入网变压器的能效特性把关控制；新国标中对1级、2级、3级能效电力变压器的空载、负载损耗做出了新的规定，其中许多同规格不同级别变压器间的负载损耗相差小于5％，这就对测试准确度提出了较高的要求。
[0003]目前，无论实验室或在现场条件下测试变压器空载、负载损耗所用仪器的功率测试精度都优于0.5级，能达到测试要求；变压器负载损耗的测试是在短路试验条件下进行，即低压侧短路、高压侧加压，测出高压侧施加的功率PK
′
，然后根据公式(1)折算出变压器额定电流下的短路损耗(即负载损耗)：
[0004]Pk＝Pk
′×
(In/I
′
)2(1)
[0005]式中：Pk—额定电流下的短路损耗；
[0006]Pk
′
—在电流I
′
下测得的损耗；
[0007]In—额定电流；
[0008]I
′
—试验电流；
[0009]其中，对于一般油浸式变压器还要依据公式(2)统一折算到参考温度下(通常为75℃温度)条件下，即计算Pkt75：
[0010]Pkt75＝K
θ
×
Pk(2)
[0011]K
θ
＝(α+75)/(α+θ)(3)
[0012]Pkt75—折算到参考温度下的负载损耗(75℃下标记Pkt75，即换算至75℃)；
[0013]Pk—θ温度下的短路损耗；
[0014]K
θ
—铜或铝的电阻温度系数，铜导线α为235，铝导线α为225；
[0015]由上可知，试验中短路导线的电阻直接影响Pk测试结果，从而影响变压器负载损耗Pkt75的测试结果；在实验室条件下短路用的短路导线或铜排可以选足够大等效线径，减小对测试结果的影响，使短路导线电阻的影响可以忽略。然而，现场测试时，由于现场条件限制不可能做到短路导线等效电阻很小，达到可以忽略的程度，尤其是对400KVA的变压器用截面积150mm2铜导线，其影响可达10％以上，再增加线径不仅携带不方便、现场短接也存在困难；因此，目前现场测测试设备不能满足新国标《GB20052
‑
2020电力变压器能效限定值及能效等级》对变压器负载损耗精度的要求。

技术实现思路

[0016]本专利技术解决了在现场测试变压器负载损耗时，由于短路电阻造成的测试结果精度较差的问题，本专利技术通过在进行短路试验时，在低压侧增加电压、电流采样电路，计算出测试电流I
′
下短路电阻消耗的功率Pr
′
，按公式(4)计算出额定电流下的短路损耗Pk：
[0017]Pk＝(Pk
′‑
Pr
′
)
×
(In/I
′
)2(4)
[0018]然后，根据上述公式(2)计算出Pkt75，即变压器的负载损耗(参考温度下的负载损耗)，从而消除了短路电阻消耗的功率对测试结果的影响。
[0019]为了达到上述的专利技术目的，本专利技术公开了一种高精度现场测试电力变压器负载损耗系统：包括交流工频测试电源、变压器综合测试装置、高压侧电流测试导线、低压侧短路导线、低压侧电压测试导线、低压侧钳形电流互感器、被测变压器、高压侧电压测试导线；交流工频测试电源输出端经高压端测试导线连接于变压器能效测试装置的高压测试侧电流端子输入端，变压器能效测试装置的高压侧电流输出端子经高压端电流测试导线连接到变压器高压侧接线柱，低压侧端子用低压侧短路导线短路，变压器能效测试装置的高压侧电压端子经高压端电压测试导线连接变压器高压侧接线柱；被测变压器低压侧接线端子经低压侧电压测试导线连接于测试装置低压电压端子；钳形电流互感器输出线连接于变压器综合测试装置低压电流插座；
[0020]优选地，所述交流工频测试电源为单相交流电源或三相交流电源；
[0021]优选地，所述变压器为单相变压器或三相变压器；
[0022]优选地，对于所述单相变压器，钳形电流互感器Ta钳入a相被测变压器低压输出端子短路线；
[0023]优选地，对于所述三相变压器，钳形电流互感器Ta和Tc分别钳入a相和c相变压器低压输出端子短路线；
[0024]优选地，所述低压侧钳形电流互感器采用大电流钳形电流互感器，电流量程25
‑
100A，分辨率0.01A、精度0.2级，钳口直径大于50CM；
[0025]优选地，所述变压器低压侧采用低电压取样电路，量程为：2mV、5mV、10mV，内部自动换挡，分辨率0.01mV，精度0.2级，且量程自动切换；所述低压侧有功功率量程0.06W－10W，分辨率0.01W精度0.2级；
[0026]优选地，高压侧电压回路量程50V、500V，且内部自动换挡，分辨率0.001V，精度0.2级；高压侧电流回路量程5A、50A，且内部自动换挡，分辨率0.001A精度0.2级；
[0027]优选地，所述短路导线采用紫铜，等效截面积75mm2－150mm2，长度3
×
700mm；
[0028]本专利技术还提出一种高精度现场测试电力变压器负载损耗系统的方法，包括如下步骤：
[0029]步骤1：短路试验时，交流工频测试电源电压从零缓慢上升，待升到设定值时，停止上升；此时变压器能效测试装置采集被测变压器高压侧电压和电流(，并计算出当前测试电流下从被测变压器输入的有功功率Pk
′
，考虑到变压器的负载试验三相对称性，功率测试采用三相三线二元件法，即：
[0030]Pk
′
＝UAB
·
IA+UBC
·
IC(6)
[0031]当前测试电流计算公式如下：
[0032]I
′
＝(IA+IB+IC)/3(7)
[0033]步骤2：通过低压侧钳形电流互感器和低压侧电压测试导线采集低压侧短路导线流过的电流及其承受的电压，并计算出当前电流下低压侧短路导线消耗的有功功率Pr
′
,考虑到变压器的负载试验三相对称性，功率测试采用三相二元件法，即：
[0034]Pr
′
＝Uab
·
Ia+Ubc
·
Ic(8本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度现场测试电力变压器负载损耗系统，其特征在于，包括交流工频测试电源(1)、变压器综合测试装置(2)、高压侧电流测试导线(3)、低压侧短路导线(4)、低压侧电压测试导线(5)、低压侧钳形电流互感器(6)、被测变压器(7)、高压侧电压测试导线(8)；所述交流工频测试电源(1)输出端经高压测电流测试导线(3)连接于变压器能效测试装置(2)的高压测试侧电流端子输入端，变压器能效测试装置(2)的高压侧电流输出端子经高压测电流测试导线(3)连接到被测变压器(7)高压侧接线柱，低压侧端子用低压侧短路导线(4)短路，变压器能效测试装置(2)的高压侧电压端子经高压端电压测试导线连接被测变压器(7)高压侧接线柱；被测变压器(7)低压侧接线端子经低压侧电压测试导线(5)连接于变压器综合测试装置(2)低压电压端子；低压测钳形电流互感器(6)输出线连接于变压器综合测试装置(2)低压电流插座。2.根据权利要求1所述的一种高精度现场测试电力变压器负载损耗系统，其特征在于，所述交流工频测试电源(1)为单相交流电源或三相交流电源。3.根据权利要求1所述的一种高精度现场测试电力变压器负载损耗系统，其特征在于，所述被测变压器(7)为单相变压器或三相变压器。4.根据权利要求3所述的一种高精度现场测试电力变压器负载损耗系统，其特征在于，对于所述单相变压器，低压侧钳形电流互感器(6)Ta钳入a相被测变压器低压输出端子短路线。5.根据权利要求3所述的一种高精度现场测试电力变压器负载损耗系统，其特征在于，对于所述三相变压器，低压侧钳形电流互感器(6)Ta和Tc分别钳入a相和c相变压器低压输出端子短路线。6.根据权利要求1所述的一种高精度现场测试电力变压器负载损耗系统，其特征在于，所述低压侧钳形电流互感器(6)采用大电流钳形电流互感器，电流量程25
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100A，分辨率0.01A、精度0.2级，钳口直径大于50CM。7.根据权利要求1所述的一种高精度现场测试电力变压器负载损耗系统，其特征在于，所述变压器低压侧采用低电压取样电路，量程为：2mV、5mV、10mV，内部自动换挡，分辨率0.01mV，精度0.2级，且量程自动切换；所述低压侧有功功率量程0.06W－10W，分辨率0.01W精度0.2级；高压侧电压回路量程50V、500V，内部自动换挡，分辨率0.001V，精度0.2级；高压侧电流回路量程5A、50A，内部自动换挡，分辨率0.001A精度0.2级。8.根据权利要求1所述的一种高精度现场测试电力变压器负载损耗系统，其特征在于，所述短路导线采用紫铜，等效截面积75m...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘中杰，张世林，岳夏，徐贵旗，张亚新，王海龙，
申请(专利权)人：郑州市金中电气有限公司，
类型：发明
国别省市：