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摘要：为了在变电站现场进行变压器空载损耗试验，本文确定了采用以调压器零起升压，电容器补偿方式实施现场空载试验。文中对变压器空载损耗试验原理、影响因素及排除、结果处理分析进行了阐述。
Abstract：Substation transformer no-load loss test, to determine the implementation of the field load test adopted from the boost regulator zero capacitor compensation. No-load loss of transformer test principle, influencing factors and exclusion, results processing and analysis are described.
关键词：变压器；空载试验
Keywords: transformer; load test
中图分类号：TM411+.4文献标识码： A 文章编号：
1前言
电力变压器是电网中的关键设备，其安全运行及经济运行至关重要。损耗参数是变压器的一个重要参数，变压器的损耗大小直接影响到变压器的经济运行，所以电力企业和用户很关心变压器的真实损耗值。目前随着电网的快速发展，新建变电站急剧增多，新购置的变压器也随之增多。为了严把变压器的质量关，监督检验表征变压器运行性能的空载损耗这一参数就显得尤为重要。
2空载损耗试验原理
2.1三相试验方式
空载损耗的三相试验方式，所加电压为被加压绕组的额定电压。试验时也可采用二瓦特表法，但由于现场三相电压不可能完全对称，所以建议一般采用三瓦特表法。
补偿计算的基本思路为，通过额定容量求出加压侧的在额定容量下的电流，然后通过铭牌空载电流求出空载时的加压侧稳定电流；通过空载损耗求出空载的阻性电流；通过稳定电流与阻性电流求出需要补偿的感性电流；通过感性电流求出需要补偿的无功容量。在确定电容能补偿多少无功之后，还可以计算出补偿后被试品需要多大的供电电源（实际供电容量要大；此供电容量未考虑中间变、调压器、线路等负荷）。
三相空载损耗试验补偿计算过程如下：
加压侧稳定电流：I0 =×I0%
（SN为额定容量，U为加压侧额定电压，I0%为空载电流）
空载阻性电流：Ir ＝（P0为空载损耗）
空载感性电流：IL =
完全补偿的容量：Q＝×IL× U
三相同时加压时，每相需要补偿QD=Q/3
电容器单相补偿Qc不可能做到完全补偿，则电容补偿后大约需要的三相容量为：
2.3单相试验方式
2.3.1单相试验加压顺序
（1） 加压绕组为△接时
对于加压绕组为△接情况，单相空载损耗试验时需要短接非被试相的绕组，以使磁通仅通过被试相。非被试相绕组被短接后，试验时接入试验回路的绕组就变为另外两个绕组的并联。具体接线可参照如下步骤：
以常见的Yd11联结组为例，其他联结组可参照。
加压：ab 短接bc； 测量a，b磁路
加压：ac 短接ab； 测量a，c磁路
加压：bc 短接ca； 测量b，c磁路
（2）加压绕组为Y接时
加压绕组为Y接时，如果有中性点引出的，则把非测试磁路所在的绕组与中性点短接。然后分别测量ab、bc、ca相。
如果没有中性点引出，分别测量ab、bc、ca相时，则把对应的高压侧非测试磁路所在的绕组首尾短接。
（3）单相变时
如果被试变为单相变压器，则试验时直接加压即可。
2.3.2单相试验原理及补偿计算
若被试品低压绕组为角接，则其中一个线圈应被短接，被试品为两个线圈并联。此时所加电流为两倍被试品的相电流，即：
I01＝2×I0/（I0参考三相试验方式中的补偿计算）。
单相空载损耗大约为三相损耗的三分之二，阻性电流为：
Ir1＝
感性电流：IL1=
需要补偿的容量：Q1＝IL1×U
电容器补偿Qc不可能做到完全补偿，则电容补偿后大约需要的单相容量为：（实际供电容量要大；此供电容量未考虑中间变、调压器、线路等负荷）。
对于单相变压器可以比照上面计算过程进行电容补偿计算。在补偿后需要的容量小于现场能提供的容量时，试验就有可以实施的可能。
3 空载损耗试验方式
调压器零起升压方式是从站用变供电至调压器，调压器供电至试验设备，通过调压器的调节电压作用使试验设备输出电压可以从零开始升起。由于试验电压是从零开始，所以容易及早发现试验中的异常情况。为了改善试验时的电压波形，调压器采用了柱式结构、中间变采用了1.3T低磁密设计。通过并联电容补偿，完成变压器现场空载损耗试验。
4 试验的影响因素及排除
4.1 供电电源容量
在现场实施变压器空载损耗试验时，现场的供电电源容量是一个瓶颈问题。供电容量偏小时，电压波形会较差。由于存在多次谐波的影响，测量到的空载损耗值会偏大，经波形校正后的损耗值误差较大。因此在现场试验时，一般要在电容器过补偿和欠补偿下分别作试验以获得最佳补偿效果，使需要的供电容量尽量减小。
在现场试验必要时，可以把电容器放置到互感器等测量仪器的后面，检查一下电容器补偿后的效果，以便调整补偿容量。
4.2 铁心剩磁
铁心存在剩磁后，会对空载损耗测量带来较大的影响。如果不注意则容易造成误判，会给工作带来不必要的麻烦。剩磁一般是由于测量绕组直阻、或非零位拉闸后造成的。
消除剩磁的方法：直流法、交流法。对于现场试验采用交流法较方便。
交流法是采用空载加压的试验方法，在被试变的低压侧施加交流电压，电压升至50%额定电压停留一段时间，然后升至额定电压，然后电压缓慢降至零。如此反复升压降压多次，便可消除剩磁。
4.3 其他影响因素
三相空载损耗试验时还要注意施加电压的相序是否和变压器加压側的相序对应。如果不对应则测量的损耗值可能会存在较大的偏差。试验中加压线的损耗需要考虑和测量，在空载损耗测量值中需要去除加压线的损耗值，以使测量更准确。
由于补偿计算时，调压器、中间变，加压线路的损耗没有考虑进去，所以现场试验实际需要的供电容量比计算值要大。试验时需要的供电容量可按补偿后所需容量再加上中间变、调压器等所消耗的容量来估计。
5 试验结果处理
5.1三相一体式变压器
（1）三相同时试验时，施加的为加压侧绕组的额定电压UN
三瓦特表时：
二瓦特表时：（以b相为参考）
（2）单相试验被加压绕组为△联结时，施加电压为额定电压UN
说明：每次单相测量时测量的为两个铁心柱的损耗，所以三次试验的损耗测量值需要除以2；同样，单相试验时联入回路的为两个线圈的并联，所以测量到的电流为△联结绕组相电流的2倍，所以计算空载电流时需要除以2乘以。
（3）单相试验被加压绕组为Y联结时，施加的电压为额定电压
说明：由于Y被加压绕组联入回路的绕组为2个绕组的串联，所以施加的电压为2倍的相电压，即为；同理，此时单相试验测量到的电流为线电流（Y接线电流等于线电流）。
5.2三相分体式变压器组
空载损耗：
空载电流（被加压侧为△联结）：
空载电流（被加压侧为Y联结）：
说明：三相分体式变压器组其实就是三个单相变压器，其铁心独立，所以其空载损耗为三个单相空载损耗的和；空载电流由被加压侧绕组联结的不同其计算方式有所不同。△联结时测量到的为相电流，所以需要乘以换算成线电流；Y联结时，测量到的为线电流，所以直接进行计算。
5.3 波形校正
由于空载试验要求所加电压为正弦波，而实际所加的电压波为有畸变的正弦波，所以需要对试验结果进行校正，使校正后的试验结果更接近设备空载损耗的真实值。
设测得的空载损耗为Pm，则校正后的空载损耗P0为：
P0=Pm（1+d）
式中：d=（U’ －U）/ U’ （d 通常为负值）
U’ 平均值电压表的读数
U方均根值电压表读数
试验电压应以平均值电压表读数为准。如果读数U 与U’ 之差大于3%，应按协议确认试验的有效性。
6 试验结果分析依据
（1）三相一体变压器
测量到的空载损耗经波形校正后，与被试变的出厂试验值差别应不明显，则可判定被试变状态良好。
正常情况下，单相试验测量到的试验值符合下列规律：
a）由于ab相与bc相的磁路完全对称，因此所测量的ab相和bc相的损耗应相等，偏差一般应不超过3%；
b）由于ac相磁路要比ab相或bc相磁路长，故由ac相测得的损耗应较ab相和bc相大。
如果测得结果不满足此规律时，则可能是变压器有局部缺陷。铁芯存在缺陷将使相应相激磁损耗增加，如果短路某相时测得其它两相损耗最小，则该被短路相即为故障相。
（2） 组合式变压器
由于每个单相变压器其铁心各自独立，试验时在保证施加的电压波形良好情况下，其测量到的经过波形校正后的空载损耗应该和出厂值很接近。如果差别很明显，则说明设备可能存在缺陷。
作者简介： 卢铁飞，浙江余姚，1976年10月，大学本科，工程师，电力工程
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
Abstract：Substation transformer no-load loss test, to determine the implementation of the field load test adopted from the boost regulator zero capacitor compensation. No-load loss of transformer test principle, influencing factors and exclusion, results processing and analysis are described.
关键词：变压器；空载试验
Keywords: transformer; load test
中图分类号：TM411+.4文献标识码： A 文章编号：
1前言
电力变压器是电网中的关键设备，其安全运行及经济运行至关重要。损耗参数是变压器的一个重要参数，变压器的损耗大小直接影响到变压器的经济运行，所以电力企业和用户很关心变压器的真实损耗值。目前随着电网的快速发展，新建变电站急剧增多，新购置的变压器也随之增多。为了严把变压器的质量关，监督检验表征变压器运行性能的空载损耗这一参数就显得尤为重要。
2空载损耗试验原理
2.1三相试验方式
空载损耗的三相试验方式，所加电压为被加压绕组的额定电压。试验时也可采用二瓦特表法，但由于现场三相电压不可能完全对称，所以建议一般采用三瓦特表法。
补偿计算的基本思路为，通过额定容量求出加压侧的在额定容量下的电流，然后通过铭牌空载电流求出空载时的加压侧稳定电流；通过空载损耗求出空载的阻性电流；通过稳定电流与阻性电流求出需要补偿的感性电流；通过感性电流求出需要补偿的无功容量。在确定电容能补偿多少无功之后，还可以计算出补偿后被试品需要多大的供电电源（实际供电容量要大；此供电容量未考虑中间变、调压器、线路等负荷）。
三相空载损耗试验补偿计算过程如下：
加压侧稳定电流：I0 =×I0%
（SN为额定容量，U为加压侧额定电压，I0%为空载电流）
空载阻性电流：Ir ＝（P0为空载损耗）
空载感性电流：IL =
完全补偿的容量：Q＝×IL× U
三相同时加压时，每相需要补偿QD=Q/3
电容器单相补偿Qc不可能做到完全补偿，则电容补偿后大约需要的三相容量为：
2.3单相试验方式
2.3.1单相试验加压顺序
（1） 加压绕组为△接时
对于加压绕组为△接情况，单相空载损耗试验时需要短接非被试相的绕组，以使磁通仅通过被试相。非被试相绕组被短接后，试验时接入试验回路的绕组就变为另外两个绕组的并联。具体接线可参照如下步骤：
以常见的Yd11联结组为例，其他联结组可参照。
加压：ab 短接bc； 测量a，b磁路
加压：ac 短接ab； 测量a，c磁路
加压：bc 短接ca； 测量b，c磁路
（2）加压绕组为Y接时
加压绕组为Y接时，如果有中性点引出的，则把非测试磁路所在的绕组与中性点短接。然后分别测量ab、bc、ca相。
如果没有中性点引出，分别测量ab、bc、ca相时，则把对应的高压侧非测试磁路所在的绕组首尾短接。
（3）单相变时
如果被试变为单相变压器，则试验时直接加压即可。
2.3.2单相试验原理及补偿计算
若被试品低压绕组为角接，则其中一个线圈应被短接，被试品为两个线圈并联。此时所加电流为两倍被试品的相电流，即：
I01＝2×I0/（I0参考三相试验方式中的补偿计算）。
单相空载损耗大约为三相损耗的三分之二，阻性电流为：
Ir1＝
感性电流：IL1=
需要补偿的容量：Q1＝IL1×U
电容器补偿Qc不可能做到完全补偿，则电容补偿后大约需要的单相容量为：（实际供电容量要大；此供电容量未考虑中间变、调压器、线路等负荷）。
对于单相变压器可以比照上面计算过程进行电容补偿计算。在补偿后需要的容量小于现场能提供的容量时，试验就有可以实施的可能。
3 空载损耗试验方式
调压器零起升压方式是从站用变供电至调压器，调压器供电至试验设备，通过调压器的调节电压作用使试验设备输出电压可以从零开始升起。由于试验电压是从零开始，所以容易及早发现试验中的异常情况。为了改善试验时的电压波形，调压器采用了柱式结构、中间变采用了1.3T低磁密设计。通过并联电容补偿，完成变压器现场空载损耗试验。
4 试验的影响因素及排除
4.1 供电电源容量
在现场实施变压器空载损耗试验时，现场的供电电源容量是一个瓶颈问题。供电容量偏小时，电压波形会较差。由于存在多次谐波的影响，测量到的空载损耗值会偏大，经波形校正后的损耗值误差较大。因此在现场试验时，一般要在电容器过补偿和欠补偿下分别作试验以获得最佳补偿效果，使需要的供电容量尽量减小。
在现场试验必要时，可以把电容器放置到互感器等测量仪器的后面，检查一下电容器补偿后的效果，以便调整补偿容量。
4.2 铁心剩磁
铁心存在剩磁后，会对空载损耗测量带来较大的影响。如果不注意则容易造成误判，会给工作带来不必要的麻烦。剩磁一般是由于测量绕组直阻、或非零位拉闸后造成的。
消除剩磁的方法：直流法、交流法。对于现场试验采用交流法较方便。
交流法是采用空载加压的试验方法，在被试变的低压侧施加交流电压，电压升至50%额定电压停留一段时间，然后升至额定电压，然后电压缓慢降至零。如此反复升压降压多次，便可消除剩磁。
4.3 其他影响因素
三相空载损耗试验时还要注意施加电压的相序是否和变压器加压側的相序对应。如果不对应则测量的损耗值可能会存在较大的偏差。试验中加压线的损耗需要考虑和测量，在空载损耗测量值中需要去除加压线的损耗值，以使测量更准确。
由于补偿计算时，调压器、中间变，加压线路的损耗没有考虑进去，所以现场试验实际需要的供电容量比计算值要大。试验时需要的供电容量可按补偿后所需容量再加上中间变、调压器等所消耗的容量来估计。
5 试验结果处理
5.1三相一体式变压器
（1）三相同时试验时，施加的为加压侧绕组的额定电压UN
三瓦特表时：
二瓦特表时：（以b相为参考）
（2）单相试验被加压绕组为△联结时，施加电压为额定电压UN
说明：每次单相测量时测量的为两个铁心柱的损耗，所以三次试验的损耗测量值需要除以2；同样，单相试验时联入回路的为两个线圈的并联，所以测量到的电流为△联结绕组相电流的2倍，所以计算空载电流时需要除以2乘以。
（3）单相试验被加压绕组为Y联结时，施加的电压为额定电压
说明：由于Y被加压绕组联入回路的绕组为2个绕组的串联，所以施加的电压为2倍的相电压，即为；同理，此时单相试验测量到的电流为线电流（Y接线电流等于线电流）。
5.2三相分体式变压器组
空载损耗：
空载电流（被加压侧为△联结）：
空载电流（被加压侧为Y联结）：
说明：三相分体式变压器组其实就是三个单相变压器，其铁心独立，所以其空载损耗为三个单相空载损耗的和；空载电流由被加压侧绕组联结的不同其计算方式有所不同。△联结时测量到的为相电流，所以需要乘以换算成线电流；Y联结时，测量到的为线电流，所以直接进行计算。
5.3 波形校正
由于空载试验要求所加电压为正弦波，而实际所加的电压波为有畸变的正弦波，所以需要对试验结果进行校正，使校正后的试验结果更接近设备空载损耗的真实值。
设测得的空载损耗为Pm，则校正后的空载损耗P0为：
P0=Pm（1+d）
式中：d=（U’ －U）/ U’ （d 通常为负值）
U’ 平均值电压表的读数
U方均根值电压表读数
试验电压应以平均值电压表读数为准。如果读数U 与U’ 之差大于3%，应按协议确认试验的有效性。
6 试验结果分析依据
（1）三相一体变压器
测量到的空载损耗经波形校正后，与被试变的出厂试验值差别应不明显，则可判定被试变状态良好。
正常情况下，单相试验测量到的试验值符合下列规律：
a）由于ab相与bc相的磁路完全对称，因此所测量的ab相和bc相的损耗应相等，偏差一般应不超过3%；
b）由于ac相磁路要比ab相或bc相磁路长，故由ac相测得的损耗应较ab相和bc相大。
如果测得结果不满足此规律时，则可能是变压器有局部缺陷。铁芯存在缺陷将使相应相激磁损耗增加，如果短路某相时测得其它两相损耗最小，则该被短路相即为故障相。
（2） 组合式变压器
由于每个单相变压器其铁心各自独立，试验时在保证施加的电压波形良好情况下，其测量到的经过波形校正后的空载损耗应该和出厂值很接近。如果差别很明显，则说明设备可能存在缺陷。
作者简介： 卢铁飞，浙江余姚，1976年10月，大学本科，工程师，电力工程
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。