我们的变压器空载测试与测量解决方案

变压器开路测试

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变压器开路测试解决方案

设计合理的变压器能够以较低的功率损耗高效传输电能。面向电网设备的高效电力变压器可降低整个配电网络的能源需求及由此产生的排放。随着能源转型将越来越多的波动性可再生能源接入电网,不断增长的用电需求也进一步加重了电网的负担。因此,电力变压器对于整个能源基础设施的稳定性至关重要。型式试验和验收测试会测量各项电气参数,以验证并确保变压器具备最佳功能最低功率损耗,并符合监管要求

一般而言,变压器属于无源电气设备,可在不同电路之间传输电能,同时升高或降低电压。例如,配电变压器可将数据中心等高负载需求的用电设施接入电网。变压器通电后会持续产生功率损耗,即使运行时未连接负载也不例外。

此类空载损耗主要源于变压器铁芯的交变磁化过程(磁滞损耗)、铁芯叠片中的涡流发热(涡流损耗),以及杂散损耗介质损耗等其他少量损耗。空载损耗无法完全避免,但经过效率优化的现代变压器可将功率损耗控制在 1% 以下

变压器空载测试设置

为确保变压器具备高效率和低功率损耗,在批量生产前会对变压器进行测试,以评估其是否适用于预期应用(型式试验);生产完成后还会再次进行测试,以验证其质量、可靠性以及是否符合适用的规范和法规要求(验收测试)。

首先,空载损耗测试可测量电力变压器在未连接任何负载的实际运行条件下产生的铁损功率分析仪连接至变压器一次侧的高压侧,二次侧保持开路。因此,空载损耗测试也称为开路测试。准确的变压器铁损测量型式试验和验收测试的基础环节。

铁损与铜损:变压器短路测试

完成空载测试后,短路测试会采用相反的方法来测量变压器的铜损。电力变压器的一次侧连接功率分析仪,二次侧所有相则处于短路状态。

详细了解变压器短路测试。

电力变压器测试中的空载电流、校正功率和铁损测量

空载损耗基本保持不变,只要电力变压器通电就会产生。为量化这些损耗,多通道测试可在一次测量配置中采集各相以及整个系统的以下参数:

  • 功率:通过有功功率和损耗测量确定变压器的铁损。
  • 电流:通过励磁电流测量表征铁芯建立并维持磁通所需的电流。
  • 电压:验证变压器在额定电压下工作的测试条件。
  • 频率:测量测试工作点的频率,以便根据测试环境的影响对功率进行校正。

进行铁损测量的原因

开路测试中测得的各项铁芯损耗主要可归因于磁滞损耗和涡流损耗:

  • 交流电流反复改变方向,使铁芯不断磁化和退磁,过程中产生的磁摩擦会导致发热,从而形成磁滞损耗。品质较差、磁滞特性较大的钢芯会增加功率损耗。高性能电工钢具有更高的电阻率、更高的磁导率和更低的铁芯损耗。铁芯设计以及所供交流电的频率也会影响磁滞损耗。
  • 涡流损耗是由铁芯叠片中感应产生的涡流发热引起的。叠片越厚,涡流损耗越大;叠片越薄,功率损耗越低。叠片之间应充分绝缘,损坏的绝缘部分必须去除,以确保最佳性能。优化磁通路径还可以提高磁效率,并有助于降低铁损。

变压器空载测试的挑战

变压器技术不断发展相关法规也在定期更新。进行变压器开路测试时,制造商和测试实验室面临着一系列挑战:

  • 获取高级测试所需的全部电气参数:理想情况下,应通过一台高精度、多通道、功能完善的仪器,在单一测量配置中同时采集功率、电流、电压和频率数据。
  • 符合国际电工委员会的标准要求(例如 IEC 60076):电力变压器的一系列国际标准规定了变压器测试必须遵循的测量方法、规则和容差。
  • 低功率因数测量精度(幅度准确性和相位准确性):空载测试期间电流和功率因数较低,误差容限的影响会更加明显,因此对仪器的测量精度提出了更高要求。
  • 校正功率测量:要获得标准化且具有可比性的测量值,需要考虑测试环境的影响,以及与额定供电条件的偏差。
  • 数据导出兼容性和符合审核要求的测试文档:测量参数需要以可追溯且兼容第三方应用程序的格式进行存储、处理和导出,以便用于报告。

我们的变压器空载测试与功率测量解决方案

LMG671 精密功率分析仪配备 S 型电流通道,可在整个变压器测试流程中准确、高效地完成测试。在开路(空载)测试中,即使功率因数较低,也能保证高精度测量。在短路测试中,即使电流较高,也能在高功率条件下实现准确测量,无需牺牲任何测量性能。

LMG671 将精密功率计示波器数字万用表数据记录仪所需的功能与分析能力集于一体。这款功率分析仪功能多样,支持灵活的多通道测量,并可提供符合标准的数据

  • 全面连接:最多可配置 7 个插槽以连接功率测量通道和/或过程信号接口 (PSI),从而测量各相功率
  • 附加传感器信号:集成 PSI 可采集与测试工作点相关的模拟和/或数字信号,例如环境温度、湿度以及被测设备的振动等状态参数
  • 低功率因数测量精度:对所有通道的电流和电压测量输入进行纳秒级内部时序调整,即使功率因数低至 ≤ 0.001,也能确保功率测量结果清晰、准确
  • 功率测量容差:覆盖 PF = 0 至 1 的完整功率因数范围,避免低功率因数条件下可能出现的复杂误差项或隐藏误差分量
  • 自定义应用导向型测量菜单:提供全面的测量概览,通过定制菜单整合所有可数值或图形化呈现的测量参数
  • 内置 Y-Δ 计算功能:通过软件选件 L6-OPT-SDC 实现准确的 Δ-Y 电压转换,并获得正确的各相功率。
  • 标准化:测试结果准确、可靠、具有可比性,且符合 IEC 60076 标准

变压器空载测试解决方案的优势

  • 出色的精度和测量性能,提供可靠、可重复的测量结果
  • 无需更改机械连接,即可完成从空载到满载的功率测量
  • 模块化设备配置,支持同步多通道测量
  • 全球应用工程支持,提供本地专业指导
  • 校准周期保证长达 12 个月,缩减服务成本和宕机时间
  • 首次交付免费提供校准证书

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