变压器空载短路试验
变压器空载试验的结果分析与判断依据
变压器空载试验的结果分析与判断依据变压器是电力系统中常见的重要设备，其正常运行对于电力系统的稳定性和可靠性至关重要。
在变压器运行过程中，空载试验是一种常用的手段，用于评估变压器的运行质量和性能。
本文将围绕变压器空载试验的结果进行分析，并提供判断依据，以帮助读者更好地了解变压器的工作状态。
1. 试验介绍空载试验是在变压器的一侧（通常为低压侧）加电压，另一侧不接负载，即开路情况下进行的试验。
试验的主要目的是测定变压器的空载电流、空载损耗和空载电压等参数，以评估变压器的负载容量和能效。
2. 试验结果分析2.1 空载电流变压器的空载电流是在变压器未接负载的情况下流经主绕组的电流。
空载电流的大小与变压器的设计参数、绕组特性和铁心磁化状态等密切相关。
正常情况下，空载电流应该在额定电流的范围内，并且不应过高。
若空载电流超过额定电流的范围，可能表明变压器存在绕组短路、绝缘老化或铁芯饱和等问题。
2.2 空载损耗空载损耗是指在变压器未接负载时消耗的有功功率。
它主要由变压器的铁心损耗和空载电流产生的铜损耗组成。
空载损耗在一定程度上反映了变压器的能效，正常情况下应该在设计要求的范围内。
若空载损耗过高，可能意味着变压器铁心接合不良、铁芯损耗严重或绝缘老化等问题。
2.3 空载电压变压器的空载电压是指变压器开路时的输出电压。
一般来说，变压器的空载电压应与额定电压相近，并且不应过高或过低。
若空载电压偏离额定电压较大，可能存在变压器绕组接线错误、磁链饱和或绝缘老化等问题。
3. 判断依据根据变压器空载试验的结果分析，我们可以得出以下判断依据：3.1 若空载电流超过额定电流范围，可能存在绕组短路、绝缘老化或铁芯饱和等问题。
3.2 若空载损耗过高，可能意味着变压器铁心接合不良、铁芯损耗严重或绝缘老化等问题。
3.3 若空载电压偏离额定电压较大，可能存在变压器绕组接线错误、磁链饱和或绝缘老化等问题。
4. 结论通过对变压器空载试验结果的分析和判断依据的提供，我们可以初步评估变压器的工作状态和性能。
空载和短路试验 (1)
5）参数计算
Zs
Us Is
U sN I1N
RS
Ps
I
2 s
PSN I12N
Xs
Z
2 s
Rs2
对T型等效电路：
R1
R2'
1 2
Rs
X1
X
' 2
1 2
Xs
6）温度折算：电阻应换算到基准工作温度 时的数值。 7）若要得到低压侧参数，须折算； 8）对三相变压器，各公式中的电压、电 流和功率均为相值；
磁参数；
6）若要得到高压侧参数，须折算；
7）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值；
课后问题讨论
• 空载试验的目的是要测量哪几个参数？
• 为什么说空载试验所测的功率 P0 近似
为铁损？
1.3.2 短路实验
一、目的：通过测量短路电流、短路电压及短路功率来计算变压 器的短路电压百分数、铜损和短路阻抗。
100%
短路电压电抗(无功)分量百分值:
us %
I1N X S U1N
100%
短路电压的大小直接反映 短路阻抗的大小，而短路阻抗 又直接影响变压器的运行性能。
从正常运行角度看，希望 它小些，这样可使副边电压随 负载波动小些；从限制短路电 流角度，希望它大些,相应的短 路电流就小些。
1.3变压器参数的测定
1.3.1变压器的空载试验 1.3.2变压器的短路试验
变压器负载时等效电路
X 2
X 2Βιβλιοθήκη X K X1 X 2rK r1 r2
rK r1 r2
X K X1 X 2
1.3 变压器的参数测定 U1
U2
1.3.1空载实验
变压器的空载试验和短路试验
变压器的空载试验和短路试验空载试验----->铁损短路试验----->铜损变压器的空载试验指的是通过变压器的空载运行来测定变压器的空载电流和空载损耗。
一般说来，空载试验可以在变压器的任何一侧进行。
通常将额定频率的正弦电压加在低压线圈上而高压侧开路。
为了测出空载电流和空载损耗随电压变化的曲线，外施电压要能在一定范围内进行调节。
变压器空载时，铁芯中主磁通的大小是由绕组端电压决定的，当变压器施加额定电压时，铁芯中的主磁通达到了变压器额定工作时的数值，这时铁芯中的功率损耗也达到了变压器额定工作下的数值，因此变压器空载时输入功率可以认为全部是变压器的铁损。
一般电力变压器在额定电压时，空载损耗约为额定容量的0.1%~1%。
变压器的短路试验通常是将高压线圈接至电源，而将低压线圈直接短接。
由于一般电力变压器的短路阻抗很小，为了避免过大的短路电流损坏变压器的线圈，短路试验应在降低电压的条件下进行。
用自耦变压器调节外旋电压，使电流在0.1~1.3倍额定电流范围变化。
原边电流达到额定值时，变压器的铜损相当于额定负载时的铜损，因外施电压较低，铁芯中的工作磁通比额定工作状态小得多，铁损可以忽略不计，所以短路试验的全部输入功率基本上都消耗在变压器绕组上，短路试验可测出铜损。
通常电力变压器在额定电流下的短路损耗约为额定容量的0.4%~4%，其数值随变压器容量的增大而下降。
变压器空载试验和负载试验的目的和意义变压器的损耗是变压器的重要性能参数，一方面表示变压器在运行过程中的效率，另一方面表明变压器在设计制造的性能是否满足要求。
变压器空载损耗和空载电流测量、负载损耗和短路阻抗测量都是变压器的例行试验。
变压器的空载试验就是从变压器任一组线圈施加额定电压，其它线圈开路的情况下，测量变压器的空载损耗和空载电流。
空载电流用它与额定电流的百分数表示，即：进行空载试验的目的是：测量变压器的空载损耗和空载电流；验证变压器铁心的设计计算、工艺制造是否满足技术条件和标准的要求；检查变压器铁心是否存在缺陷，如局部过热，局部绝缘不良等。
单相变压器空载与短路实验报告
一．实验目的
1 学习掌握做单相变压器空载、短路实验的方法。
2 通过空载、短路实验，测定变压器的参数和性能。
二．实验器材
交流电压表，交流电流表，单三相智能功率因数表，三相组式变压器
三．预习要点解答
1 通过空载、短路实验，求取变压器的参数和损耗作了哪些假定？
答：有如下假定： 空载实验
空载特性曲线Uo＝f(Io)
由实验数据计算相应空载参数
实验计算公式如下：
, , ;
带入数据得：
Zm’=3*Uo/(Io/3)=11700
Rm’=Po/((Io/3)*(Io/3))=6120
=9971.74
计算Zm*、rm*、Xm*，取基准值Zm=10000，rm=6000，Xm=9000
所以Zm*=1.17，rm*=1.02、Xm*=1.11
所以Zk75*=1.20、rk75*=1.02、Xk*=1.19
五．思考题
4. 计算短路电压百分数：
= =
=
5.计算cosØ2＝0.8滞后时的电压变化百分率：
=
6.计算当cosØ2＝0.8、β＝1时的变压器效率：
=
7. 画出变压器T型等效电路，并将各参数用标幺值表示标注在等效电路中，且认为：
2
80
27.0
2.96
3
60
19.4
3.09
由实验数据得，K=3；
注：实验中误差基本可以忽略，产生误差的原因可能是电网电压波动、仪表精度不够、变压器老化，测量时读数稳定就读数或者读数处于小幅跳变情况。
2 空载实验： 实验接线如同图6—1所示，低压绕组经过调压器接电源，高压绕组开路，仪表接线如图6—2。选择仪表时应该注意ax绕组的额定电压和额定电流，空载时由于功率因数很低，应选择低功率因数瓦特表，空载电流只有额定电流的百分之几，应选低量程的电流表，为了减少测量误差，电压表应接在图6—1中的1，2位置。
4变压器的空载和短路实验
解: (1)励磁阻抗和短路阻抗标幺值:
Z
* m
U
* 1
I
* 10
1 20 0.05
rm*
p1*0
I
* 10
4.9
1000 (0.05)2
1.96
x
* m
Z
* m
2 rm* 2
202 1.962 19.9
二、短路试验 亦称为负载试验。
试验接线图：如图所示。
试验方法：二次绕组短路，一次绕组上加一可调的低电压。
调节外加的低电压，使短路电流达到额定电流，测量此时的一
次电压
U
输入功率
k
P和k 电流
Ik ，由此即可确定等效漏阻抗。
短路试验常在高压侧加电压，低压侧短路。
数据处理：
电阻应折算到７５℃： 若为铜线，则：
标么值,就是指某一物理量的实际值与选定的 同一单位的基准值的比值,即
标么值
实际值 基准值
二、基准值的确定
1、通常以额定值为基准值。
2、各侧的电压、电流以各自侧的额定值为基准；
线值以额定线值为基准值，相值以额定相值为基准值；
单相值以额定单相值为基准值，三相值以额定三相值为基准值；
3、阻抗的基值为
Z1N
I1N
SN 1000 A 57.74 A
3U 1 N
3 10
Z1N
U1N 3I1N
10 103 100
3 57.74
于是归算到高压侧时各阻抗的实际值:
Zm
Z
* m
Z1 N
4、变压器空载短路试验及特性
三、标么值：
标么值=实际值/基值 1.基值的选择： 1）通常以额定值为基准值。 2）各侧的物理量以各自侧同单位物理量的额定值 为基准； 线值以额定线值为基准值，相值以额定相值为基 准值； 单相值以额定单相值为基准值，三相值以额定三相 值为基准值 3）阻抗以同侧额定相电压除以额定相电流。
2.优点： 1）不需折算： U2’*=U2’/U1N=KU2/KU2N=U2* 2）额定值的标么值等于1； 3）便于比较； 4）某些物理量的标么值相等：ZK*=ZK/ （U1N/I1N）=UK/U1N=UK* *
注意：为了便于测量和 安全起见，通常在低 压侧加电压，将高压 侧开路。
实验过程：外加电压 从额定电压开始在一 定范围内进行调节 4.计算： U1指试验时 的电源电压；U20 是指降压变压器高压 侧的电压
U 20 K U 1N I0 I 0 % 100% I1N
Zm Rm
U 1N I0 P0 2 I0 Z
2.效率：η=（P2/P1）*100% =（1-Σp/P1）*100%= • 其中：pcu= （I2/I2N）2pKN=β2 pKN pFe P0 其中
pCu
I2 2 2 ( ) PKN PKN I2N
2
P2 S N cos 2
可见，影响变压器运行效率的因素有： 1）负载的大小； 2）负载的性质； 3）铁芯的状况（p0）； 4）绕组的状况（pKN） • 效率特性： 1）轻载时…； 2）满载时…； 3）效率最高时…
2 m
Xm
R
2 m
*：（1）如为三相变压器则各公式中的电 压、电流和功率均为相值； （2）由于在低压侧做的试验，如为降压变 压器需折算到高压侧即乘以K2； （3）空载电流和空载功率必须是额定电压 时的值，并以此求取励磁参数。
变压器开路短路实验
实验报告课程名称：变压器实验实验项目：空载试验、短路实验、负载实验实验地点：专业班级：学号：学生姓名：指导教师：年月日一、 实验目的和要求（必填）目的：1、通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。
2、通过负载试验测取变压器的运行特征。
要求：试验电压一般应为额定频率、正弦波形，并使用一定准确等级的仪表和互感器。
如果施加电压的线圈有分接，则应在额定分接位置。
试验中所有接入系统的一次设备都要按要求试验合格，设备外壳和二次回路应可靠接地，与试验有关的保护应投入，保护的动作电流与时间要进行校核。
三相变压器，当试验用电源有足够容量，在试验过程中保持电压稳定。
并为实际上的三相对称正弦波形时，其电流和电压的数值，应以三相仪表的平均值为准。
联结短路用的导线必须有足够的截面，并尽可能的短，连接处接触良好。
二、 实验内容和原理（必填）1、 空载试验测取空载特性)(00I f U =，)(00U f P =，)(cos 00U f =φ。
2、 短路实验测取短路特性)(K K I f U = ，)(K K I f P =，)(cos K K I f =φ。
3、 负载试验（1） 纯电阻负载保持N I U U =，1cos 2=φ的条件下，测取)(22I f U =。
三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法与实验步骤（可选）1、空载试验（1）在三相调压交流短点的条件下，按图3-1接线。
被测变压选用三相组式变压器DJ11中的一只作为单相变压器，其额定容量P N =77V A ，U 1N /U 2N =220/55V ，I 1N /I 2N =0.35/1.4A 。
变压器的低压线圈a 、x 接电源，高压线圈A 、X 开路。
（2）选好所有测量仪表量程。
将控制屏左侧调压旋钮向逆时针方向旋转到底，即将其调到输出电压为零的位置。
（3）合上交流电源总开关，按下“启动”按钮，便接通了三相交流电源。
调节三相调压器旋钮，使变压器空载电压U 0=1.2U N ，然后逐次降低电压源电压，在1.2~0.3U N 的范围内，测取变压器的U 0、I 0、P 0。
变压器空载试验和短路(负载)试验的目的
变压器空载试验和短路(负载)试验的目的变压器空载试验和短路(负载)试验的目的：所谓的空载试验和短路试验就是：空载试验----->铁损短路试验----->铜损变压器的空载试验指的是通过变压器的空载运行来测定变压器的空载电流和空载损耗。
一般说来，空载试验可以在变压器的任何一侧进行。
通常将额定频率的正弦电压加在低压线圈上而高压侧开路。
为了测出空载电流和空载损耗随电压变化的曲线，外施电压要能在一定范围内进行调节。
HZBS-V 变压器空载负载特性测试仪 变压器空载时，铁芯中主磁通的大小是由绕组端电压决定的，当变压器施加额定电压时，铁芯中的主磁通达到了变压器额定工作时的数值，这时铁芯中的功率损耗也达到了变压器额定工作下的数值，因此变压器空载时输入功率可以认为全部是变压器的铁损。
一般电力变压器在额定电压时，空载损耗约为额定容量的0.1%~1%。
HZBS-V 变压器空载负载特性测试仪变压器的短路试验通常是将高压线圈接至电源，而将低压线圈直接短接。
由于一般电力变压器的短路阻抗很小，为了避免过大的短路电流损坏变压器的线圈，短路试验应在降低电压的条件下进行。
用自耦变压器调节外旋电压，使电流在0.1~1.3倍额定电流范围变化。
原边电流达到额定值时，变压器的铜损相当于额定负载时的铜损，因外施电压较低，铁芯中的工作磁通比额定工作状态小得多，铁损可以忽略不计，所以短路试验的全部输入功率基本上都消耗在变压器绕组上，短路试验可测出铜损。
通常电力变压器在额定电流下的短路损耗约为额定容量的0.4%~4%，其数值随变压器容量的增大而下降。
变压器空载试验和负载试验的目的和意义变压器的损耗是变压器的重要性能参数，一方面表示变压器在运行过程中的效率，另一方面表明变压器在设计制造的性能是否满足要求。
变压器空载损耗和空载电流测量、负载损耗和短路阻抗测量都是变压器的例行试验。
变压器的空载试验就是从变压器任一组线圈施加额定电压，其它线圈开路的情况下，测量变压器的空载损耗和空载电流。
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变压器短路试验
测量负载损耗和阻抗电压，以便确定变压器的并 列运行条件、计算变压器的效率、热稳定和动稳 定、计算变压器二次侧的电压变动率以及确定变 压器的温升。
通过变压器短路试验，可以发现以下缺陷：变压 器的各结构件(屏蔽、压环和电容环、轭铁梁板等) 或油箱壁中由于漏磁通所引起的附加损耗过大和 局部过热、油箱箱盖或套管法兰等附件损耗过大 和局部过热、带负载调压的电抗绕组匝间短路、 大型电力变压器低压绕组中并联导线间短路或换 位错误。
电流的关系为Ia=Ic>Ib。 2）当绕组为△形接法时， 如果三相绕组端子为ay，bz，
cx相连，在变压器正常情况下，有Ia=Ib<Ic。
空载试验的分析与判断
当中、小型电力变压器高压绕组有轻微的匝间短 路时，三相空载电流一般无显著变化，空载损耗 却可增大15％～25％，这时应进行分相空载试验， 以便确定缺陷相别。
空载试验的分析与判断
变压器在额定条件下的空载试验结果，与铭牌值或出厂试 验记录比较，空载电流的允许偏差为+30％，空载损耗的允 许偏差为+15％，总损耗允许偏差为10%。
在非额定条件下进行的空载试验，必须进行校正和换算到 额定条件下。
三相变压器空载电流：由于变压器的三个铁芯柱长度不等， 中间的短，两边的长且对称，因此造成中间相的电流比两 边相的电流小20％～35％。 1）当绕组为Y形接法时，由于线电流等于相电流，所以线
变压器空载、短路试验分析判断 及DR4000特性试验仪的使用
试验班
变压器空载试验
变压器空载损耗主要是铁芯损耗。即由于 铁芯的磁化所引起的磁滞损耗和涡流损耗。 其中还包括空载电流通过绕组时产生的电 阻损耗和变压器引线损耗、测量线路及表 计损耗等。
空载损耗和空载电流的大小取决于变压器 的容量、铁芯构造、硅钢片的质量和铁芯 制造工艺等。引起空载电流过大的主要原 因有铁芯的磁阻过大、铁芯叠片不整齐、 硅钢片间短路等。
分相测量的结果按下述原则判断： 1）由于ab相与bc相的磁路完全对称，因此所测
得ab和 bc相的损耗P0ab和P0bc应相等，偏差一 般应不超过3%；
2）由于ac相的磁路要必ab相或bc相的磁路长， 故由ac相测得的损耗应较ab相或bc相大。电压为 35～60kV级变压器一般为20%～30%；110kV～
三相变压器分相空载试验
将三相变压器当作三个单相变压器，轮流加压， 依次将变压器加压侧的一相绕组短路，其它两相 绕组施加电压，测量空载损耗及空载电流
三相变压器分相空载试验
1）加压绕组为Yn接线时：
U=2UL/√3
三相变压器分相空载试验
当施加的试验电压小于变压器额定电压时，可 以用下式换算到额定条件下，但误差较大。试验施 加的电压，一般选择在5%～10%额定电压以内。
变压器空载试验
变压器空载电流：常用额定电流的 百分数表示，即：
额定电压下的试验：
空载试验发现的问题
硅钢片间绝缘不良； 某一部分硅钢片短路； 穿芯螺栓或压板、上轭铁以及其他部分绝缘损坏 而形成短路； 磁路中硅钢片松动、甚至出现气隙； 劣质硅钢片； 绕组缺陷，包括匝间短路、并联支路短路； 磁路接地不正确等。
变压器短路试验分析与判断
对于35kV及以下变压器，宜采用电压短路阻抗法。 与前次试验值相比，无明显变化。
允许负载损耗偏差为+15％。 对于三相变压器，各相的电流和电压一般是相同的，
当电流和电压的不平衡度超过2％时，短路电流应采 用三个(指每相的读数)测量值的算术平均值。如果电 流不平衡度未超过2％，允许用任一相的电流表测量 电流；如电压的不平衡度未超过2％，阻抗电压可采 用三个测量值中最接近于算术平均值的电压。
DR4000特性试验仪的使用
DR4000特性试验仪的使用
一、容量测试
DR4000特性试验仪的使用
二、参数设置
DR4000特性试验仪的使用
三、单相空载试验
DR4000特性试验仪的使用
四、接线方法
容量及三相短路试验接线示意图
DR4000特性试验仪的使用
单相空载试验接线示意图