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萊蕪干式變壓器特性分析儀

萊蕪變壓器容量特性測試儀線圈材質對變壓器外觀體積的影響經分析推導，變壓器的空載損耗、空載電流、負載損耗、短路阻抗可通過公式（1）計算。 公式(1)其中，C1，C2，C3，C4為常數，P0為空載損耗，I0為空載電流，Pk為負載損耗，Ukx(％)為短路阻抗，ρ為線圈電阻率，N為線圈匝數，S1為鐵芯柱橫截面積，S2為線圈導線橫截面積，h為鐵芯柱高度，l為鐵軛長度。根據公式(1)可知，空載損耗P0與空載電流I0之比為常數，可以看出空載損耗與空載電流之比為一個常數，說明空載電流與空載損耗正相關。如果空載損耗滿足國標要求，空載電流也將基本滿足國標。另外設計中h和l一般存在著線性關系，通常采用4l＝3h，故由公式(1)可知，空載損耗P0與短路阻抗Ukx(％)乘積也近似為常數，說明，說明短路阻抗與空載損耗負相關。空載損耗變大，短路阻抗將變?。豢蛰d損耗變小，短路阻抗將變大。因此，對于鋁線圈變壓器要使四個性能參數同時保持不變，只需要保證其負載損耗和空載損耗同時滿足即可。由公式(1)可得到公式( 公式(2)鋁的電阻率3.5710-8Ω·m，銅的電阻率2.13510-8Ω·m，繞組材質由銅換成鋁，繞組電阻率由增大0.598倍，由公式(2)可知，為了保持負載損耗和空載損耗參數滿足規定，通常通過增大繞組導線橫截面積的方法來實現，這樣導致鐵芯的窗寬、窗高將變大，使變壓器整體體積的變大。干式變壓器材質分析儀通過測量變壓器直流電阻并結合變壓器特性參數實驗數據綜合判斷干式變壓器的容量，綜合變壓器變比數據、變壓器的本體外觀數據等數據并引入概率分析法，進行大量的數據分析綜合計算出變壓器高低壓線圈的“銅鋁因子”，準確判斷出變壓器線圈的材質。相同容量變壓器當線圈采用以鋁代銅時，體積會增大，一些廠家利用變壓器傳統的容量檢測法的不足，減小變壓器容量，來掩蓋材質變化帶來的體積變化。線圈銅或鋁材質的不同，導致變壓器容量、體積、質量、匝比、導線截面積、直流電阻、電阻溫升曲線等參數均有所變化 ，這些參數之間又相互影響。干式變壓器材質分析儀將變壓器容量、外觀參數（變壓器包高、包厚）、直阻、匝比作為變壓器材質檢驗的重要影響影響因素，將這些數據與標準數據庫進行對比，確定各參數對變壓器線圈材質影響的概率分布模型，通過大量實驗確定影響因子的大小；建立變壓器繞組材質分析的總概率函數 ……………………….公式（3）式中：f(s)，f(v)，f(m)，f(n)分別為變壓器容量、直阻、匝比、外觀參數（包高、包厚）的影響概率函數，p1，p2，p3，p4為概率函數的權重，且均小于1大于0，p1＋p2＋p3＋p4＝1。建立變壓器線圈材質“銅鋁因子”函數f(z) 結合公式（3）的結果進一步綜合分析，并計算出線圈材質“銅鋁因子”值（K），通過大量現場試驗和數據的綜合分析，確定了“銅鋁因子”判斷的臨界值（K0 ），判斷出線圈的材質的判據為式（4）。 K≥K0 （K0 ＝3） ………………………………公式（4） 當變壓器高低壓線圈的銅鋁因子計算值滿足（4）式時，線圈材質為銅；當不滿足此式時線圈材質為鋁。變壓器線包設計中包括高低壓匝數和高低壓導線線徑(截面積)，導電材質不同，其匝數和截面積要求也不同；變壓器絕緣包括內外絕緣和線包絕緣。通過測量線包的外部尺寸，可以得到整個線包的截面積：導體截面積＊匝數＋絕緣層截面積＋纏繞材料截面積，即。對于特定材質而言，絕緣層厚度是必須保證相對穩定，偏差必須在合理范圍內，并且要求工藝科學。因此廠家在生產變壓器過程中，不會隨意加厚絕緣層厚度，否則很容易會導致散熱不良、應力增大進而發生開裂和絕緣層擊穿等問題，容易釀成爆炸等事故。因此，變壓器的外絕緣，都會按照絕緣要求設計在科學范圍之內。設備研發過程中，對變壓器繞組設計和制作過程進行了深入調研，積累了大量數據，進行了矩陣多元化統計分析，在此基礎上基于多種特性變量建立了科學的數學模型，得到了銅鋁因子。實踐表明，操作簡單，判斷快捷準確。

萊蕪變壓器容量特性測試儀第二章 技術指標1、輸入特性有源部分：電壓測量范圍：0~10V 電流測量范圍：0~10A無源部分：電壓測量范圍：0~800V 寬量限（可以外接電壓互感器）。電流測量范圍：0~100A內部全部自動切換量程（可以外接電流互感器）。2、準確度：電壓、電流、頻率：±0.2％功率：±0.2％（CosΦ＞0.1），±0.3％（0.02＜CosΦ＜0.1）3、匝比測試精度：0.2％4、直阻參數I.輸出電流：＜5mA、40mA、200mA、1A、5A、10AII.分辨率：0.1μΩIII.量程： 100Ω-20KΩ （＜5mA檔）a.1Ω-250Ω （40mA檔）b.100mΩ-50Ω (200mA檔)c.5mΩ-10Ω (1A檔)d.1mΩ-2Ω (5A檔)e.0.5mΩ-0.8Ω (10A檔)IV.準確度：大于5毫安：2‰ 小于5毫安： 5‰5、工作溫度：－10℃~ ＋40℃6、絕緣：⑴ 電壓、電流輸入端對機殼的絕緣電阻≥100M?。⑵ 工作電源輸入端對外殼之間可承受工頻2KV（有效值）、歷時1分鐘試驗。7、體積：41cm×35cm×18cm8、重量：6Kg第三章 結構外觀儀器由主機和配件箱兩部分組成，其中主機是儀器的核心，所有的電氣部分都在主機內部，其主機外箱采用高強度進口防水注塑機箱，堅固耐用，配件箱用來放置測試導線及工具。3.1 結構尺寸圖一 主機與配件箱尺寸3.2 面板布置圖二 面板布置圖面板布置圖說明：列是變壓器特性測試輸入端子，有電壓輸入端子（Ua、Ub、Uc、Un）輸入范圍（0-750V），電流輸入端子（Ia＋Ia-Ib＋Ib-Ic＋Ic-）輸入范圍（0-100A）；第二列是容量測試端子，包括（UaUbUcUn；IaIbIc）；第三列是變壓器綜合測試端子，變比測試，匝比測試；第四列是直流電阻測試端子，接地端子；一列是溫度采集，變壓器外觀數據電子卡尺采集端子，上部是電源插座、工作開關；面板左下方為液晶顯示屏；液晶右側為打印機和控制鍵盤。

萊蕪變壓器容量特性測試儀本分析儀集變壓器材質測試、容量測試、特性測試、直阻測試、變比測試與一身，是我公司針對這種問題專門開發的一種高精度儀器，既能輕松檢測出干式變壓器是否以鋁代銅以次充好，還能準確測試變壓器容量，可準確檢測用戶是否改、換變壓器銘牌。又能對各種變壓器的容量、負載損耗、空載損耗、阻抗電壓、空載電流等工頻參數進行準確測量。該儀器除具有體積小、重量輕、測量準確度高、穩定性好等特性外，還采用大屏幕液晶顯示窗口、圖形式菜單操作并配有漢字提示，集多參數于一屏的顯示界面，人機對話界面友好，操作簡便、易學等優點大大提高了工作效率，是各級電力用戶、質監部門的 產品。數據監測采用國際標準的全數據監測，采用高精度功率分析儀測量，保證了數據的準確性，該功率分析儀為我公司自主研發，自行生產，已經成功運行在 變壓器質量檢測中心。2．系統保護采用硬件以及系統互鎖等多重保護，臺體采用分體式設計，控制部分采用一次線路和二次控制線路分開設計，大大提高了對試驗人員、被試產品的性。

萊蕪變壓器容量特性測試儀線圈材質對變壓器外觀體積的影響經分析推導，變壓器的空載損耗、空載電流、負載損耗、短路阻抗可通過公式（1）計算。 公式(1)其中，C1，C2，C3，C4為常數，P0為空載損耗，I0為空載電流，Pk為負載損耗，Ukx(％)為短路阻抗，ρ為線圈電阻率，N為線圈匝數，S1為鐵芯柱橫截面積，S2為線圈導線橫截面積，h為鐵芯柱高度，l為鐵軛長度。根據公式(1)可知，空載損耗P0與空載電流I0之比為常數，可以看出空載損耗與空載電流之比為一個常數，說明空載電流與空載損耗正相關。如果空載損耗滿足國標要求，空載電流也將基本滿足國標。另外設計中h和l一般存在著線性關系，通常采用4l＝3h，故由公式(1)可知，空載損耗P0與短路阻抗Ukx(％)乘積也近似為常數，說明，說明短路阻抗與空載損耗負相關。空載損耗變大，短路阻抗將變小；空載損耗變小，短路阻抗將變大。因此，對于鋁線圈變壓器要使四個性能參數同時保持不變，只需要保證其負載損耗和空載損耗同時滿足即可。由公式(1)可得到公式( 公式(2)鋁的電阻率3.5710-8Ω·m，銅的電阻率2.13510-8Ω·m，繞組材質由銅換成鋁，繞組電阻率由增大0.598倍，由公式(2)可知，為了保持負載損耗和空載損耗參數滿足規定，通常通過增大繞組導線橫截面積的方法來實現，這樣導致鐵芯的窗寬、窗高將變大，使變壓器整體體積的變大。干式變壓器材質分析儀通過測量變壓器直流電阻并結合變壓器特性參數實驗數據綜合判斷干式變壓器的容量，綜合變壓器變比數據、變壓器的本體外觀數據等數據并引入概率分析法，進行大量的數據分析綜合計算出變壓器高低壓線圈的“銅鋁因子”，準確判斷出變壓器線圈的材質。相同容量變壓器當線圈采用以鋁代銅時，體積會增大，一些廠家利用變壓器傳統的容量檢測法的不足，減小變壓器容量，來掩蓋材質變化帶來的體積變化。線圈銅或鋁材質的不同，導致變壓器容量、體積、質量、匝比、導線截面積、直流電阻、電阻溫升曲線等參數均有所變化 ，這些參數之間又相互影響。干式變壓器材質分析儀將變壓器容量、外觀參數（變壓器包高、包厚）、直阻、匝比作為變壓器材質檢驗的重要影響影響因素，將這些數據與標準數據庫進行對比，確定各參數對變壓器線圈材質影響的概率分布模型，通過大量實驗確定影響因子的大小；建立變壓器繞組材質分析的總概率函數 ……………………….公式（3）式中：f(s)，f(v)，f(m)，f(n)分別為變壓器容量、直阻、匝比、外觀參數（包高、包厚）的影響概率函數，p1，p2，p3，p4為概率函數的權重，且均小于1大于0，p1＋p2＋p3＋p4＝1。建立變壓器線圈材質“銅鋁因子”函數f(z) 結合公式（3）的結果進一步綜合分析，并計算出線圈材質“銅鋁因子”值（K），通過大量現場試驗和數據的綜合分析，確定了“銅鋁因子”判斷的臨界值（K0 ），判斷出線圈的材質的判據為式（4）。 K≥K0 （K0 ＝3） ………………………………公式（4） 當變壓器高低壓線圈的銅鋁因子計算值滿足（4）式時，線圈材質為銅；當不滿足此式時線圈材質為鋁。變壓器線包設計中包括高低壓匝數和高低壓導線線徑(截面積)，導電材質不同，其匝數和截面積要求也不同；變壓器絕緣包括內外絕緣和線包絕緣。通過測量線包的外部尺寸，可以得到整個線包的截面積：導體截面積＊匝數＋絕緣層截面積＋纏繞材料截面積，即。對于特定材質而言，絕緣層厚度是必須保證相對穩定，偏差必須在合理范圍內，并且要求工藝科學。因此廠家在生產變壓器過程中，不會隨意加厚絕緣層厚度，否則很容易會導致散熱不良、應力增大進而發生開裂和絕緣層擊穿等問題，容易釀成爆炸等事故。因此，變壓器的外絕緣，都會按照絕緣要求設計在科學范圍之內。設備研發過程中，對變壓器繞組設計和制作過程進行了深入調研，積累了大量數據，進行了矩陣多元化統計分析，在此基礎上基于多種特性變量建立了科學的數學模型，得到了銅鋁因子。實踐表明，操作簡單，判斷快捷準確。

萊蕪變壓器容量特性測試儀容量測試參量設置界面在選中‘容量測試’功能時，進入容量測試參量設置屏。如圖4所示：圖4、容量參數設置容量測試設置屏可見，項目有：試品編號、設置日期、設置時間、當前溫度、阻抗電壓、高額電壓、試品類型、分接檔位、聯結組別、參比容量、界面風格。顯示屏下一行為開始測試，當手形指針指到此項目時按確定即開始測試。各項參數的含義和作用如下：?試品編號：為了區分所測試的變壓器，人為的為其編號（共6位數，可為0~9數字或26個英文字母），以便在查閱時不會將幾組結果混淆。?設置日期：用來對日期進行設置，調整當前顯示的年、月、日。?設置時間：用來對時間進行設置，調整當前顯示的時、分、秒。?當前溫度：輸入當前的被測變壓器的本體溫度，用于對測試結果做溫度校正，因容量判斷主要的依據為變壓器的短路試驗的數據包括阻抗電壓和短路損耗，根據我們所測出的實際數據，按要求校正到額定條件時的短路損耗數值，再查表得到被試變壓器的實際容量；首先是非額定電流的校正，同時國標要求變壓器的短路損耗應在環境溫度為75℃（針對油浸式變壓器，干變根據不同要求分別為100℃、120℃、145℃）時進行，當前溫度的準確直接影響容量的判斷結果。?阻抗電壓：當測試非標變壓器時，需輸入此項參數，才可測出實際容量。?高額電壓：指被試變壓器施壓側的額定電壓值。用于區別不同電壓等級的變壓器；相同容量、不同電壓等級變壓器的短路試驗參數值是不同的；要做到準確判斷，就必須輸入被試變壓器的高壓側額定電壓。?試品類型：指變壓器的不同類型。包括：國標油浸式配電變壓器、國標干式配電變壓器（13標準）、國標干式配電變壓器（20標準）、單相變壓器、非標準變壓器五種選項。注意在測試非標類型和干式變壓器時，需要輸入被測變壓器的阻抗電壓；注意：當需要進行單相和三相空載試驗進行變壓器的型式判定時，在此必須將此參數設置正確，否則判定型式會混亂。?分接檔位：指變壓器分接開關當前位置；配變通常都有三個分接位置，通常在2分接測量，如果分接位置不在標準檔位，而又不愿改變分接位置，必須輸入當前的正確位置。

萊蕪變壓器容量特性測試儀三相空載正確設置了特性參數后，再進行三相空載的測試功能。圖十六 三相空載接線圖a)對于電壓或者電流超過儀器量程的，要經過PT或CT來測量變壓器的空載損耗，在參數設置界面正確設置PT變比以及CT變比值。b)接線無誤后，在低壓側施加額定電壓值，比如低壓側電壓為0.4KV，則接通三相可調交流電源到400V左右，點擊‘開始測試’，或者直接按外部按鍵‘確認’按鍵開始測試，待數值穩定后再次點擊界面按鍵，或者直接按外部按鍵‘確認’按鍵，測試儀可自動計算出實際的空載損耗數據。 c)三線空載屏分別顯示出當前各相的實際電壓、電流、功率，以及校正后的空載電流百分比Io％、校正后的空載損耗（非額定電壓條件下空載試驗時將測量的功率損耗和空載電流校正到額定電壓條件時的數值）。 圖十七 三相空載結果圖4.4.3 單相短路a)為確保儀器測量數據的準確度，變壓器的A、B、C各相做單相短路試驗時，施加于測試電路的電流必須大于50％額定電流。b)正確設置了特性參數后，再進行單相短路的測試功能c)在參數設置界面中，正確設置測試的變壓器容量，額定高壓、額定低壓，按銘牌所標值輸入。d)測量步驟步，黃色測試鉗子夾在變壓器高壓側的A相接線柱，紅色測試鉗子夾在變壓器高壓側的B相接線柱；測試鉗得粗細線，按接線示意圖聯接（粗線接電流，細線接電壓）。接線無誤后，接通單相交流電源，施加于測試電路的電流必須大于50％額定電流。點擊‘開始測試’，或者直接按外部按鍵‘確認’按鍵開始測試，待數值穩定后按‘A相測試’鍵此時完成A相測試。第二步，黃色測試鉗子夾在變壓器高壓側的B相接線柱，紅色測試鉗子夾在變壓器高壓側的C相接線柱；接通單相交流電源，待數值穩定后按‘B相測試’鍵此時完成B相測試。第三步，黃色測試鉗子夾在變壓器高壓側的C相接線柱，紅色測試鉗子夾在變壓器高壓側的A相接線柱；接通單相交流電源，待數值穩定后按‘C相測試’鍵此時完成C相測試。e)測試完畢顯示出當前各相的實際電壓、電流、功率，校正后的短路電壓百分比Uk％即阻抗電壓、測試負載損耗以及校正后的負載損耗（非額定電流條件下短路試驗時將測量的功率損耗和短路電壓校正到額定電流條件時的數值）。

萊蕪變壓器容量特性測試儀特性測試界面“特性測試”，主要是指測試變壓器的負載損耗、空載損耗等基本特性數據，如果要完全符合標準的要求，其測試過程幾乎全部都要借助外部的調壓、升壓設備，在操作過程中可能會有高壓產生，請務必注意。變壓器特性測試的具體接線方式方法在第5章中單獨講解，如果要了解具體接線方法請直接看第5章。4.1 空載損耗測試在特性界面選定“空載測試”項，進入空載測試設置界面（圖六）?？蛰d測試是需要外配交流電源（包括升壓、調壓設備）的測試。4.1.1空載損耗測試參數設置進行空載測試前，需要設定一些必要的參數。一次電壓：進行變壓器測試之前，需要正確輸入變壓器的工作電壓，該項為變壓器的一次額定電壓值。單位為kV。圖六 空載測試參數設置界面二次電壓：進行變壓器測試之前，需要正確輸入變壓器的工作電壓，該項為變壓器的二次額定電壓值。單位為kV。標稱容量，即為被試變壓器的額定容量；變壓器類型：設定被試變壓器的類型。主要設定有“SJ（73）配變”、“S7.S9(及以上)配變”、“干式變壓器”、“其他變壓器”等四個備選項。聯接組別：選擇被測變壓器的實際聯接組別。電壓變比，當所測量的電壓值超過本儀器本身量程后，用戶可以外擴電壓互感器，進行量程擴展。此參數為外擴電壓互感器的變比值（如：10kV/0.1kV的電壓互感器，應輸入100）。當未用外擴電壓互感器時，請輸入1。電流變比，與電壓變比的意義相似。當所測電流超過儀器本身量程后，可以外擴電流互感器，來進行量程擴展，該參數為外擴電流互感器的變比值（如：100A/5A的電壓互感器即可輸入20）。同樣，當未用外擴電流互感器時，請輸入1。變壓器編號：共6位數的變壓器編號。主要是為了便于變壓器的管理、查閱。該項值通過數字鍵輸入。

萊蕪變壓器容量特性測試儀變壓器材質分析儀（觸摸屏版）是我公司研發人員在原我司變壓器容量測試儀基礎上升級而成。延續了我司原儀器的體積小巧、操作簡單、使用方便等優點，并升級了內部處理器、數據采集系統、國標數據，使儀器可用范圍更寬，測試精度更高。本儀器包含了變壓器容量、變壓器空載損耗、變壓器負載損耗以及其代號水平判定等功能。儀器內部自帶能可充電電池，無需外接電源即可工作。電池一次完全充電可連續測量100臺套以上的變壓器。此外，儀器內可提供三相精密50Hz正弦波交流測試電源，在測量變壓器容量及變壓器負載損耗時不需要外接三相測試電源及調壓器、升流器等輔助設備，從而大大提高了您的工作效率。本儀器為多功能測量儀器，相當于往常四種測試儀器：即有源變壓器容量測試儀＋變壓器特性參數測試儀＋變壓器直流電阻測試儀＋變壓器材質分析儀。它可對多種變壓器的材質、容量、型式、空載電流、空載損耗、負載損耗、阻抗電壓、直流電阻等一系列工頻參數進行精密的測量。本產品具有體積小、重量輕、測量準確度高、穩定性好、操作簡單等諸多優點。完全可以取代以往利用多表法測量變壓器損耗和容量的方法，接線更簡單，測試、記錄更方便，使您的工作效率得到了大幅度的。