一种配电损耗检测装置的研究-中国期刊网

首页 > 《中国电业》 > 2021年17期 > 一种配电损耗检测装置的研究

（整期优先）网络出版时间：2021-11-03

作者: 陈朝阳

经济管理 >产业经济

打印

同系列资源

/ 3

一种配电损耗检测装置的研究

陈朝阳

广东电网有限责任公司阳江阳东供电局 529500

[摘要]

随着社会城市化及办公、生产智能化。人们对电能的需求越来越大。电网配置的当务之急是人们日益增长的电能需求引发配网的节能降耗的迫切实施。从发电到输电及配电过程中，电能损耗巨大，有效的检测各个环节的电能损耗，并采取可行的改进措施，可以有效节约电能。变压器是输配电网中的关键设备，对其重要的性能参数：如空载损耗、短路损耗进行检测，可确切地了解变压器的性能好坏、是否有故障及缺陷存在、对质量不符合要求、损耗大的变压器进行升级改装或更换。配电变压器多设置于变电所或电网终端附近。因配电变压器数量庞杂、布置离散度大。对变压器进行损耗检测即使工作量巨大，也是必不可少的一个环节。通过对变压器的结构和工作原理进行分析，测量计算所需数据，推导出变压器空载、短路损耗检测的理论计算方法。变压器损耗检测的主要工作为:

①损耗检测过程中，利用对变压器结构和原理的分析，构造变压器等效电路图，近似推导变压器的空载和短路损耗的计算方法。通过测量变压器原、副边的电压、电流、电阻等电气参数，近似推导变压器的铁耗及铜耗，就可相应获得变压器的空载及短路损耗。

关键词:变压器损耗检测装置，变压器，铜耗，铁耗，空载及短路损耗

1.变压器损耗检测意义

变压器是电力系统中的枢纽耗能设备，运行时间长，节能开发优势巨大，对中小型配电变压器来说，如能降低损耗，节能效果效果更佳。输配电损耗为发电总量的比例为6.6%左右，配电变压器损耗占输配电损耗近乎一半。每年浪费掉巨大的电能，且当部分配电变压器处于不正常运行状态或者长时间非额定工况导致变压器老化、损耗高、运行可靠性低，影响电网的安全、可靠运行。因此，对变压器损耗进行有效检测，及早发现非正常运行变压器，对于节约电能、保护生态环境、具有可观的经济效益。

利用空载试验可检验变压器铁磁硅钢片局部绝缘不良或系列缺陷及绕组匝间绝缘良好情况。短路损耗和短路阻抗可反映变压器内部缺陷、绕组变形等故障。当变压器出现绕组匝间短路时，变压器的短路损耗和空载损耗均会增加，匝间短路越严重，损耗和发热量越大。当变压器线圈出现短路时，线圈绕组匝数短路越多，变压器发热越严重。最恶劣情况下可能引发火灾或者爆炸。因此设置变压器损耗检测装置对变压器相关参数进行定期检测必不可少。

2利用损耗检测装置对变压器进行损耗检测

定期利用损耗检测装置测量变压器的空载和短路损耗是否符合运行的规定，避免质量不合格或耗能高的劣质变压器接入电网。对于接入电网运行的室外变压器，由于变压器长期处在恶劣露天环境，外界气候多变引发变压器产生系列参数老化、缺陷及故障增多、可靠运行性能变差。国标准规定定时需对变压器进行损耗检测检查变压器的运行可靠性，对高损耗、不合规的变压器定期更换、维修、改装或淘汰。

利用电能检测装置对变压器进行损耗检测试验，以测量变压器的相关参数，并计算变压器的空载损耗和短路损耗，对电网中的变压器，需将变压器从电网解列后进行测试，过程复杂，检测危险系数高，对操作人员的技术有一定的要求。

利用电能损耗检测装置可测量变压器一次、二次侧的电压、电流、电阻等数值。并近似计算变压器的相关损耗，检测空载和短路损耗是否符合标准、规范的要求。预测变压器故障的发生的概率，达到稳定电能质量、节约用电的目的。

2.1 变压器的工作原理

变压器由2个或者3个绕组缠绕在铁芯上，各个绝缘柱上绕组相互绝缘，利用交变的电流、电压产生变化的磁场。由于各绕组的匝数不同，可产生不同大小的电压。2相变压器运行原理简图如下，变压器一端接入变化的电压或电流源，作为原边绕组。另一个端接入负载，称为副边绕组。由于变压器的损耗与生产工艺制造材料、铁芯构造相关，环境即负载也会影响变压器损耗。变压器的损耗主要有：铁耗、铜耗、附加损耗等。基于附加损耗测量相对困难，且数值较小，影响也较小，一般情况下可忽略不计。

则铁耗可表示为：

（2.1）

其中：为磁滞损耗；为涡流损耗; 、为常数; f电源频率（国内为50Hz）; 为铁芯的最大磁通密度。

由变压器的原理知，假定变压器在给定电源下产生的原边电势为，则：

（2.2）

其中：K是匝数及铁芯的截面所确定的常数。所以铁耗又可表示为：

（2.3）

由于漏抗导致的电压降很小，可忽略。则变压器原边电源加载的电压 ≈ 。又因变压器电源的一次电压恒定（），故铁耗可看做不变损耗。

变压器损耗中的铁耗取决于输入电压大小与负载大小无关。空载时输入功率主要由变压器的铁耗和一次侧的铜耗组成。通过测量输入的功率大小及空载电流数值，关闭电源后立即测量变压器一次绕组的电阻。利用电阻和空载电流可算出一次绕组的铜耗。

变压器损耗中的铁耗=空载时的输入功率 - 一次绕组空载铜耗。

负载铜耗是可变损耗，原边铜耗和副边铜耗组成了整个的负载铜耗。额定工况下，当变压器的温升趋于稳定时，通过测量出变压器的原边及副边电流。关闭电源后，及时用变压器损耗检测装置测量变压器的原边、副边的电阻，根据电流和直流电阻可计算出变压器原、副边的铜耗。

一般情况附加铜耗可略去不计，则铜耗如下:

（2.4）

为原边绕组电流，为副边绕组电流， , 分别为原线圈和副线圈的电阻。(2.4)式中可看出铜耗与成正比，为可变损耗。

变压器总损耗如下：

（2.5）

2.2 变压器的主要技术参数

变压器技术参数有：短路时的电压、空载状态下的电流、空载及短路时的损耗。其值与变压器的生产、运行状态、环境、有关，并影响系统的电能质量和电网的运行的稳定性。

①空载电流 :，当变压器一侧（一般为低压侧）施加恒频对称三相正弦额定电压，其他侧的绕组处于开路状态时。空载电流一般为额定电流0.6%~16%。变压器端加载的电源容量 * ( :变压器的额定容量；空载电流百分数)。当高压侧开路，低压侧加额定电压时，加电源侧的电流（低压侧）为空载电流。

②空载损耗 :当变压器低压侧加以额定电压时，高压侧绕组开路，此时变压器测量的有功功率称为空载损耗。

③短路电压 :当在变压器的任意一侧（一般为高压绕组）加电压，另一侧短路，达到额定电流时所加的电压称为短路电压。

④短路损耗：当变压器一侧（如高压侧）接入电压源时电压，另一侧进行短路处理，使得短路侧达到额定电流。负载的短路损耗主要为两侧的电阻损耗。

变压器损耗检测关键需要检测的是变压器的空载及短路损耗。国标规定变压器上述损耗的偏允值为 15%，且总损耗小于等于10%。利用变压器的损耗检测装置对变压器的空载和短路损耗进行测量，与照参照值对比后。可检测变压器铁芯和绕组的具体损耗及变压器的性能是否符合使用及标准要求。

2.3 利用损耗检测装置测量变压器损耗的方法

变压器的损耗检测主要通过损耗检测装置利用相关试验进行测量及计算。变压器的空载试验主要利用可以检测铁芯的缺陷，和变压器绕得绝缘是否完好，如果测量出的空载电流和空载损耗与初始值差距较小，也符合变压器损耗的参数变化乏味则可证明该变压器损耗符合要求，性能完好。损耗测量装置的接线图如下。变压器损耗检测装置能检测出变压器缺陷、绕组匝间短路及磁路的故障。通过损耗检测装置的数据可以进一步分析变压器的发生的故障点和故障原因。