摘要：变压器的温升试验是变压器型式试验项目之一，温升超限就会影响变压器的运行，变压器的使用寿命就会缩短。因此变压器温升试验是非常重要的，它不仅可以检测温升是否超过限值，同时也可验证变压器设计合理。这样在以后变压器设计时可据此试验使温升既不超限也可降低成本，增强变压器的性价比。本文主要介绍模拟负载法，此方法操作简单，易于实现。
关键词：干式变压器；相互负载法；温升试验；空载升温
一、引言
在变压器的运行过程中，常常会产生涡流损耗、磁滞损耗、负载损耗等一系列损耗，这些损耗会在绕组内部产生热量，导致变压器内部温度的升高。由于内外环境温度差，就会发生热量的传递。主要的传递方式是对流、辐射及传导。当变压器损耗产生的热量与变压器内部向外散发的热量达到平衡时，那么温度也将会稳定某一定值而不发生波动，于是就达到变压器的热稳定状。此时进行温升数据的测量，计算出温升值。温升超过规定限值是不允许的。实际在变压器设计中对温升的改善主要从材料方面入手，来设计足够的裕量。如硅钢片、绕组导线等选择材质较好的。模拟负载法因其操作易于实现，越来越多的变压器厂选择这一方法进行温升试验。用模拟负载法进行干式变压器的温升试验要分两步进行，一般先进行空载试验再进行负载试验。进行变压器的空载试验时，由于励磁电流产生空载损耗而使铁心励磁发热，铁心温度上升很快，而绕组不发热，温度上升缓慢。待到铁心上升温度稳定后再连续进行负载试验，此时绕组因短路产生损耗而发热，绕组温度快速上升直到绕组温度稳定为止。分别测出空载试验时绕组温升ΔQe和短路试验时绕组温升ΔQc，再根据两部分试验时测得的温升值计算绕组的实际温升。
二、空载温升实验过程
通过用双通道直流电阻测试仪测出冷电阻进行空载温升实验，空载温升试验的接线原理图与空载试验接线原理相同。将热电偶放在所需测量的温度点上，并加以固定，用多路数据记录仪进行数据采集。检查接线无误后，施加额定电压，使铁心得到空载励磁电流而产生空载损耗，铁心发热。经过数小时后，铁心温度上升趋于稳定，即在连续两个小时内铁心温度变化量不超过1℃。此时空载试验就基本完成了。然后进行空载热电阻的测量。测量方法是：在降压后2-3min内测出第一个热电阻值，然后每隔30s测量一次，连续测量10分钟，此时电阻基本趋于稳定，测取稳定的电阻值Rn。将根据所测电阻做出曲线，用外推法确定空载热电阻值。空载绕组温升是通过测量冷热电阻的变化率求得的，一般选择A、B相或者A、C相。空载绕组温升的计算公式：
ΔQe=R2
R1×(T+θ01)-(T+θ02)(1)
ΔQe——空载绕组温升；
R1——冷电阻；
R2——空载热电阻；
θ01——冷电阻时环境温度；
θ02——空载环境温度；
T——温度系数，铜时为235；铝时为225；
三、负载温升试验过程
接线方式与负载试验相同，低压侧短路，高压侧施加额定电流。施加的试验电流应大于额定电流值得90%以上，并持续到变压器每一部分每小时的温度上升小于1℃为止。测量高低压绕组的热电阻，方法同空载时相同，记录各部分的试验温度，计算短路温升ΔQc。短路绕组温升的计算公式：
ΔQc=R2′
R1×(T+θ01)-(T+θ02′)(2)
ΔQc——负载绕组温升；
R1——冷电阻；
R2′——负载热电阻；
θ01——冷电阻时环境温度；
θ02′——负载环境温度；
根据空载绕组温升ΔQe和负载绕组温升ΔQc，即可算出变压器总的绕组温升ΔQc′。
ΔQc′=ΔQc×[1+(ΔQe
ΔQc)1.25]0.8(3)
四、温升计算实例
本试验以一全铝变压器SCB10-315/10为例进行计算，技术参数如下：额定容量315KVA；相数：三相；频率：50HZ；冷却方式：AN/AF；联接组别：Dyn11；绝缘耐热等级F级；高压额定值10000V；低压额定值400V。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆以下计算过程以高压侧为例进行计算(低压侧计算方法相同)环境温度8.48℃，冷态电阻R1=3.454Ω空载状态下，施加额定电压400V，直至铁心温度变化每小时不超过1℃。此时铁心温度θ01=69℃，环境温度θ02=7.84℃。利用外推法导出空载热电阻R2=3.573Ω。则：空载绕组温升根据公式(1)可计算为：
ΔQe=R2
R1×(T+θ01)-(T+θ02)
=3.573
3.454×(225+8.48)-(225+7.84)
=8.68K
负载状态下，施加额定电流18.2A，直到变压器的绕组、铁心的温度都趋于稳定。此时铁心温度60℃，环境温度θ02′=7.05℃。外推法导出热电阻R2′=4.53Ω。则：负载绕组温升根据公式(2)可计算为：
ΔQc=R2′
R1×(T+θ01)-(T+θ02′)
=4.53
3.454×(225+8.48)-(225+7.05)
=74.2K
结合空负载绕组温升，利用公式(3)得出高压侧总的绕组温升为：
ΔQc′=ΔQc×[1+(ΔQe
ΔQc)1.25]0.8
=74.2×[1+(8.68
74.2)1.25]0.8
=78.23K
同理，低压侧温升可根据公式(1)(2)(3)计算如下：
ΔQe=R2
R1×(T+θ01)-(T+θ02)
=0.001305
0.001149×(225+8.48)-(225+7.84)
=32.34K
ΔQc=R2′
R1×(T+θ01)-(T+θ02′)
=0.00149
0.001149×(225+8.48)-(225+7.05)
=70.7K
ΔQc′=ΔQc×[1+(ΔQe
ΔQc)1.25]0.8
=70.7×[1+(32.34
70.7)1.25]0.8
=91.28K
经过试验，高压侧温升计算值为78.23K，低压侧温升计算值为91.28K。可见实验值与设计值误差甚小，说明本试验方法准确可靠，因绝缘等级为F级，国标规定F级温升限值为100K，高压78.23K<100K，低压91.28K<100K。因此该变压器温升实验合格。
五、结论
总之，干式变压器的温升对变压器的稳定运行、绝缘老化及使用寿命具有重要的影响，实践证明模拟负载法测算温升精确可靠，能够满足温升实验的要求，这对干式变压器的维护有着非常重要的意义。
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论文作者:关世杰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/13
标签：绕组论文; 变压器论文; 负载论文; 铁心论文; 温度论文; 电阻论文; 热电阻论文; 《电力设备》2017年第30期论文;