电力变压器 第五部分 承受短路的能力 GB1094.5-85.pdf

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1、 中华人民共和国国家标准 UDC 胜1.3 1 4.2 2 2 。电 力变 压 器G B 1 0 8 4.5-8 5 第五部分承受 短路的能力 代替 1 0 9 4-7 9 P o w e r t r 二 s f o r me r s P a r t 5:A b 川 t，t o，i t h s t a n d s h o r t c i r c u i t 本 标准参 照 采用国 际 标准I E C 7 6-5(1 9 7 6)电 力 变压 器 第五部 分 承受 短路的 能力）)o1 对于承受 短路能力的要求 1.1 概述 变压器应能在本标准第1.2 条规定的条件下承受外部短路的热，动稳定效应

2、而无损伤。外部 短 路包 括三 相 短路、相间短 路、两 相 接地 和相对 地 故障。这 些 故障在绕 组中 引 起的电 流 在本标准中称作“过电流”。1.2 过电流条件 1.2.1 具有两个独立 绕组的变压器 1.2.1.1 三相或三相组变压器的额定容是分为三个类别：第I 类：小刊 1 5 0 k V A，第II类：3 1 5 0 4 0 p 0 0 k V A；第m类：4 p 0 0 0 k V A以上。1.2.1.2 对称短路电流（有效值见本标准第2.1.2 款）对于容量为第II 类和第II I 类的变压器应使用变压器的短路阻抗加上系统的阻抗来计算。对于容量为第I 类的变压器，如系统 短

3、路阻抗大于变 压器短路 阻抗的5 时，短路电 流计算同 上，否则系统 短路 阻抗 忽略不计。短路电流 的 峰值应 按照本 标 准第2.2.3 款计算。1.2.1.3 以 额定电流（主分接）下的阻抗电压表示的变 压器短路阻抗的典型值，在表1 中 给出。如果需要较低的阻抗电压值，则变 压器承受短路的能力须经制造厂与使用部 门协商确定。表 1 具有两个独立绕组的变 压器的典型的阻抗电压值 额 定 容 量，k V A阻 抗 电 压，6 3 0 及以下！4.0 6 3 11 2 5 0 I 5.0 1 2 5 1 3 1 5 0 I 6.2 5 3 1 5 1-6 3 0 0 1 7.1 5 6 3 0

4、 1 1 2 5 0 0 I 8.3 5 1 2 5 0 1-2 5 0 0 0 1 1 0.0 2 5 0 0 1 2 0 0 0 0 0 注：额定容 量大于2 0 0 M V A的变 压器的 典型 阻抗电压应另行协 商确 定。当三相组系 由几台单相变压器组成时，额定容量的值适用于三相组。不同 额定容A及电压等级的具体阻扰电 压值，见相应国 家标准的规定。国家 标准局1 9 8 5 一 1 1 一 2 2 批准1 二8 一 0 7 一 0 1 实 施 GB 1 0 4 5 一 5 1.2.1.4 为了获得设计和试验所需的对称短路电流，应由使用部门提出系统的短路表观容量，当未提出 时应按表2

5、选取。表2 系统的短路表观容量方卜亩 1.2.2 多 绕 组变压 器 和带有 稳定绕 组的 变 压器 及带 有第三绕 组 的自 藕变 压器 绕组（包括稳定绕组和辅助绕组）中的过电流应根据变 压器和系统的阻抗来确定。应该考虑到来自 旋转电机或其他变压器以及不同型式的系统 故障可能反馈的影响。这些系统 故障可以在运行中 产生，例如相对地和相间的 故障，都与系统及变压器的接地条件有关。每个系统的特性（至少是短路水平和零序阻抗与正序阻抗之比的范围）应由 使用部门在询价及订货时提出技术要求。当变 压器及系 统的合成阻抗导致的过电流超过按表1 及表2 的数据所计算的值时，制造厂应将变压器可以 承受的最大过

6、电流通知使用部门。这时，使用部门应采取措施把短路电流限制到制 造厂指明的过电流值。二 相变 压 器 的 稳定绕组 应能 承受由 不同 型 式的系 统 故障产 生的过 电流，这 些 故障可以 在 运行中 产生，它们与相关系 统的接地条件有关。对于多绕组变压器中 的辅助绕组，设计成在端子上能承受短路的能力可能是不经济的。此时，必须采用适当的方法（如 采用串联电抗器，或 熔断器）来限制过电流的作用。尚应注意防止在变 压器与其保护装置之间的线路上发生故障。在由单相变 压器组成三 相组的情况下，除非使用部门已 确定将采取特别保护措施以 避免相间短路外，稳定绕组应能承受其端子上的短路电流。1.2 a 增压

7、变压器 增 压变 压器的阻抗值可以很低，所以 绕组中的过电流主要是由变压器安装位置处的系统特性来确定。这些特性应由用户在询价及订货时提出。当变 压器与系统的合成阻抗导致的过电流超过按表1 及表2 的数据所计算的值时，制造厂应将变压器可承受的最大过电流通知使用部门。这时，使用部门应采取措施将短路电流限制到制造厂指明的过电流值。1.2.直接与其他电器相连的变 压器 当变 压器直接与其他电器相连接时，这些电器的阻抗也将限制短路电流。对变压器、系统及变压器直接相连的电器的阻抗之总和可加以考虑，这一点须由制造厂和使用部门协商确定。如果发电机与变 压器之间的连接使得相间或两相接地故障的可能性在这范围内 可

8、以忽略不计时，则上述说明也适用于发电机用变压器。注：如果发 电机与变 压器系 按上 述情况连接，同 时采用中 性点接地的星形 一 三角形联 结的发 电机 用变 压器。那么当 连接到星形联结绕组的系统发生线对地故障时，就可能发生最严重的短路情况。1.2.5 特殊变 压器 变 压器承受由于运行方式或特殊使用场合（如电炉变 压器及牵引变 压器）所引起的频繁过电流的 GB 1 0 8 4 5 一 8 5一，能力，应由制造厂与使用部门协商确定。1.2.8 分接变换装置 当 变 压 器 有 分 接 变 换 时，则 分 接变 换 装 置 应 和 绕 组 一 样 能 够 承 载由 短 路 产 生 的同 样 的

9、 过 电 流。1.2.7 中性点端子 星形联 结 或曲 折形 联结 的中 性点 端子，应按 可能 流经 这个 端子 的最大 过电 流设 计。2 承受短路的能力的验证 2.1 承受短路的耐热能力 2 1.1 概述 变 压器承受短路的耐热能力应根据计算验证。2.1.2 双绕组变 压器对称短路电流I 值 三 相变 压 器 对 称 短 路 电 旅 有 效 值 按 下 式 计 算：I 一一 U 一一 、万(Z t ZS），U。2 乙：一 异一 占式中：I对称短路电流，k A,2：系统 阻 抗，每相 欧 姆，U,系统额定电压，S 系统 短路表观容量，MV A。U和Z，按以下规定：a.对于主分接 U 为 所

10、 考虑 的绕 组 的额 定电 压UN，以 k V表 示。2：为 折 算 到 所 考 虑 绕 组 的变 压 器 的 短 路 阻 抗，按 下 式 计 算：。U，u m,乙 t一气片一 1 0 0J N式中：2：短 路 阻抗，每相 欧姆；U Z 折 算 到 参 考 温 度 时 额 定 电 流 下 的 阻 抗电 压，以 百 分 数 表 示，SN 变压器的额定容量，MV A。b.除主分接外的其他分接 U 为 所考 虑绕 组 在相 应分 接的分 接电 压（(k V).z t 为 折 算到 所考 虑的 绕组 在相 应分 接的 短 路阻 抗，以 每 相欧 姆表示。对于 第I 类容 量 的变 压器，如 果系 统

11、 的 短 路阻 抗等 于或 小于变 压器 短 路阻 抗的5 ，则 在 计算中将其忽略不计。2.1.3 对称短路电流I的持续时间 当使用部门未提出 其他要求时，用于计算承受短路耐热能力的电流I的持续时间为2 s o 注：对 于自 祸变 压器和 短路电流超过+2:.倍额定电 流的变压器，经制造厂与 使用部门协商后，采用的短路电流的持 续时间可以小于 2 S.2.1.4 最高平均温度01 的最大允许值 以线圈的起始 温度e。为基础，其值为最高允许环境温度与额定条件下电阻法测量 的线圈温升之和（如果这一温升值没有得到时，亦可采用与线圈绝缘耐热等级相对应的温升），当按2.1.2 款所计算的电流值和2.1

12、.3 款的持续时间承载后，线圈任意分接的最高平均温度e，不得超过表3 中规定的e：值。GB 1 0 9 4 5 一 8 5种 表 3 短路后，线圈平均温度0 2 的最大允许值l A 牛牛事 2.1.5 温度 0 l 的计算 短路 后，线 圈达 到的 最高 平 均温度 0；由 下面 公 式计 算而 得到：0 l 0 0 a J z t 1 0 一 3式中：0 1 最高平均温度，0 0 线圈 的 起始 温度（），它 是冷 却 介质的 最高 温 度与线 圈 温升限值之和。例如，对于 空 气冷 却 的油 浸式变 压器 0。为 1 0 5 C，水 冷 却的油 浸式变 压 器则 为 9 5 0C;J短路电

13、流密度，A/m m 2，t一一特续时间，s，a 1/2(0 2+0 o）的函数，见表4 0 表 4 对应于1/2(O z 9 0）函 数的。值口口二 2.1 二多 绕 组 变 压 器 和 带 有 稳 定 绕 组 的 变 压 器 及 带 有 第 三 绕 组 的 自 祸 变 压 器 的 对 称 短 路 电 流I 值 过 电 流 按 1.2.2 款 的 规 定 计 算。每 一 个 线 圈 的 最 高 平 均 温 度 按 2.1.3.2.1.4 及 2.1.5 款 计 算，其 值 不 应超过表3 中 列出 的 最 大允i i 植。2.2 承受 短路的动稳定能力 2.2.1 概述 变 压 器 承 受 短

14、 路 的 动 稳 定 能 力 由 试 验 或 参 考 类 似 变 压 器 的 试 验 来 验 证。短路试 验 是特 殊 试验，按下 述各款进 行。容 量 为 第 皿 类 的 变 压 器 一 般 不 能 按 照 本 标 准 进 行 试 验。多 绕 组 变 压 器 和 自 祸 变 压 器 的 试 验 条 件，通 常 由 制 造 厂 与 使 用 部 门 协 商 确 定。2.2.2，%jM 裳 fll lE f 豫#2.2.2.1 p E b L i 1 可 投 人 运 行 的，压 器 上 进 行。、路 试 验 期 间，对 变 压 器 性 能 不产!ulal7鉴(J#aaaJ h p鉴2.2.2.2

15、tW*E A 7 G B 1094.1-85($,)j V=FA 第 一，。贝。规 定 的 出 厂 试 验 之 后 再 进 行 短 路试验。GB 1 0 9 4 5 一 8 5 如绕组带有分接，必须在短路试验所在的分接位置上测最电 抗，需要时也对电阻进行测量。所有电抗测量达到的复验性应在士 0.2 以内。试验报告包括出厂试验的结果，在短路试验开始前应备齐。2.2.2.8 短路试验开始时，线圈的平均 温度应在。一4 0 1C e 2.2.3双 绕 组 变 压 器 的 短 路 电 流 峰 值 i 非对称试验电流的第一个 峰值按下式计算：宁 I K v r 2-式中：对 称短路电流1按本标准第1.2

16、.1.2 项#12.1.2 款确定。系 数 K2 由X/R的比值确定。其中：X为变 压器的电抗与系统的电抗之和（Xt+Xs)，以G表示。R为变压器的电阻与系统的电阻之和（Rt+Rs)，以0表示。如无其他规定，系数K,1 了限制到1.8 v 下=2.5 5 0 表5 规定了对于 不同X/R值的K了百 值。表 5 系数K v 了的值哥洲十树沐粉卡 注：X/R 在1 一“之间 的其 他 值可由 线 性插 人法 确定。对于第I 类容量的变 压器且Z S G0.0 5 Zt 时（见1.2.1.2 项和2.1.2 款）,X和R仅与变 压器（Xt 和R：）有关。当 Zs 0.0 5 Z：时，X和R与变压器和

17、系统有关（Xt+X：和R t+R s）。注：当 Z s G0.0 5 Z t 时，可用 U：和U,代替X t 和Rt（用于主分接）。其中：U：为参 考 温度 下变 压器 的阻 抗电 压，以百 分 数表示，U：为U：的无功分量，以百分数表示，Ur 为参考温度下的U：的有功分 量，以百分 数表示。2.2.4 双绕组变压器的短路试验电流的值和持续时间 非 对 称 电 流 的 第 一 个 峰 首（如 果 短 路 试 验 电 流 的 持 续 时 间 足 够 长 的 话）将 变 化 到 对 称 电 Yr E I。试验中所得到白 E 碑值电流偏离规定值应不大于5 ，而对称短路电流偏离规定值应不大于1 0%.

18、短路试验电流的持续时间按本标准第2.2.5.4 项的规定。2.2.5 双绕组变压器短路试验方法 2.2.5.1 为了按2.2.4 款的要求得到试验电流，电源的空载电压可高于施加电压绕组的额定电压。绕组的短路可在变压器另一绕组施加电压之后亦可在施加电压之前（预先短路）进行，前者电压不应超过绕组额定电压的1.巧倍。在单同 心式线圈的变压器预先短路时，为了避免铁心的 饱和，应将电压施加于远离铁心的一个绕组，而将靠近铁心的绕组短路。不然的话，试验最初的几个周波中将会产生过大的磁化电流并叠加于短路电流上。对交盈式线圈或者双同心式线圈的变压器，经制造厂与使用部门协商后，才能使用预先短路的方法。2.2.5.

19、2 为了在被试的相线圈中获得短路电流的起始峰值，合闸时应使用同 步开关来调节。为 了 验 证 试 验 电 流i 和 1 值，这 些 电 流 应 使 用 示 波 图 加 以 记 录。为 了 在 三 个 相 线 圈 中 的 一 个 线 圈 中 获 得 最 大 的 非 对 称 电 流，应 在 该 相 线 圈 收 电 压 过 零 时 合 闸。注：对于 星形联结绕组，当 相电压过零合 闸时，可以 得到最大的非对称值。峰值电流 的系统 K可根据线电 流的示波图确定。对于三角形联结 绕组 的三相试验，这个条件可以在线电压过零时合 闸得到。在预先调 整 GH 1 0 4 5-8 5 试验期间，以 最大调试线电

20、 压过零时合闸是确定系 数K 的一种方法。此时，可以从线电流的示波图中找到 系 数 K。确定三角形联结绕组相电流 的另一个方法是将测童线电流的各个 互感器的二次绕组适当地相互连 接。可利用示 波图记录相电流值。对属于第I 类容量星形 一 曲折形联结 的恒磁通调压的变 压器，当U=/U.3（见 2.2.3 款）时，三 相可同时 合闸而不使用同步开关。对于其他的星形一曲折形联结的 变压器，合闸的方式须经制造厂与使用部门协商 商确定。2.2-5.3 对于三 相变压器，试验时应使用三相电源，只要满足本标准第 2.2.4 款的要求即可。如情况与此不同，则下述单相电源可以使用。对于三角形联结的绕组，单相电

21、源应施加在三角形的两个角上，试验期间该单相电 源的电压应等于三相试验时的相间电压。对于星形联结绕组，单相电源施加于一个线端与其余两个连在一起的线端上。试验期间，单相电压必须等于三相试验时相间电压的VT1 2 倍。注：单相电 源主要用于第II 类和第m类容8 t 变 压器的短路试验，很少用 于第I 类容最变压器的短路试验。对于分级 绝缘的 星形联结变 压器，需要检查中 性点绝 缘是否能满足单相试脸 的要求。对于 星形联结 绕组，如采用上 述的单相试验，电 源容里不足而中 性点 是可以利用时 则经制造厂与使用部 门协商一致后，单相试验可以在线端与中性点间进行。2.2-5.4 在没有特定的技术规范的

22、情况下，对于单相变压器应进行三次试验，其中一次为1 0 0 最大非对称电流，其他二次应不低于7 5 最大非对称电流值对于三相变 压器，每相的试验次数均为三次，其中一次应为1 0 0 最大非对称电流。不包括用小于7 0 的规定电流进行的预先调整试验。该试验用来检验试验装备的固有特性，如合闸时间、电流调整、衰减及持续时间。对于第I 类容量的变压器，每次试验的持续时间为0.5 s，其容许偏差为士 1 0 。单相变 压器如无其他规定，应在不同 的分接位置上做三次短路试验，即一次在最大电压比分接上，一次在主分接上，一次在最小电压比分接上。对于三相变压器当采用单相电源时，应做九次短路试验，每一铁心柱上进行

23、3 次。如无其他规定，带有分接 的变 压器的短路试验，对每一铁心柱应在不同分l o ft置上进行。即在旁侧的一个铁心柱上，用最高电压比的分接 位置进行3 次，在中 间心柱上，用主分接位置进行3 次，在另一个旁侧的铁I L 杜上，用最低电压比的分接进行3 次。当采用三相电 源时，应做3次短路试验，并应在三个铁心柱的不同分接位置上进行。对 于第II 类和 第)II 类容 量的变 压 器，其试 验 次数、每次 试 验的持 续时 间以 及 试验 所在分接 位 置均须由制造厂与使用韶 协商确定。2.2 二 故障探测和短路试验结果的判断 2.2.6.1 短路试验前，应按本标准第2.2.2 款要求进行测量和

24、试验，气体继电器（如 果有）亦应观察。这些测量和试验用作寻找故障的参考。2.2.6.2 每次试验期间（其中包括预备试验）应对以下项目进行示波图记录：施加电压（线端间）l 电流（贝 比.2.5.2 项的注）。另外，对被试变压器尚 须进行目 测检查。注 可以使用补充寻找故障的方法，例如，用附加线圈法取得辐射的杂散磁通的示波记录，从噪声得来的 信息。还有，特别是采用记录油箱（将油箱绝缘起来）与地之间电流的方法。2.2.6 二 每次试验后，应对试验期间取得的示波图记录和气体继电器加以观察，并需测量短路电抗。注：可以使用补充寻找故降的方法如测且电阻，将脉冲电压的示波图与 起始阶 段得到的示波图相比较 （

25、重复脉冲示波图法），以及空载试 脸的测6（用于寻 找匝间短路故障）等。试验前后所作测里结 果间的差异可作为确定可能有缺陷的 依据。在连续 试验过程中，应特别注意观察每次 试脸后测8 I 电抗的变化，这一电抗值可能是递增 的也可能 趋向于达 到一个稳定的值。2.2-0.4 试验完成后，应检查变压器和气体继电器（如果有），应分析短路电抗测量结果和试验的不同阶段所摄取的示 波图，以寻找出试验过程中出现的异常现象，尤其是短路电抗所显示的变化。G B 1 0 9 4 5 一8 5一 在这 个阶 段，对于 第I 类和第II 或第m 类变 压器 应采用 下 述不同 的方 法。a 第I 类变压器 重复全部出厂

26、试验。除 非 经 制 造 厂 与 使 用 部 门 协 商，规 定 有 较 高 的 电 压 值 外，出 厂 绝 缘 试 验 电 压 应 为 原 试 验 电 压 值 的8 5。然 后 将 变 压 器 吊 心，检 查 器 身，以 便 能 够 发 现 可 能 的 表 面 缺 陷。如 引 线 位 置 变 动，尽 管 这 种 变 动不 妨 碍变 压器 通过出 厂 试验，但它 可以 危 及变 压器 的安全运 行。如满 足下 面的 三 条要求，则 认为变 压 器经 短路 试验合 格。(a）重复出厂试验全部合格。(b)短 路 试 验 的 结 果，短 路 试 验 期 间 的 测 量 和 吊 心 检 查 没 有 发

27、 现 缺 陷（如 线 圈、连 接 线 和 支 撑 件结构等的明 显位移、变形或放电痕迹），(c）在试验完成后测量的电 抗值和原先的测量值之差：对 具 有 圆 形 同 心 式 线 圈 的变 压 器 不 大 于2 ，然 而 在 低 压 线 圈 是 用 金 属 箔 绕 制 的 变 压 器 及 对 于 阻抗电 压为3 或以 上的变 压 器，可 取不大 于4 的 值。对 于 具 有 非 圆 形 的 同 心 式 线 圈 的 变 压 器，其 阻 抗 电 压 为3 或 以 上 者 不 大 于 7.5，经 制 造 厂 与 使用 部 门协 商 7.5 的 值 可以 降低，但不 低于4 。注：对 于 阻 抗 电 压

28、 低 于3 的 非 圆 形 同 心 式 线 圈 的 变 压 器，其 电 抗 的 最 大 变 化 范 围 不 能 用 普 通 的 方 法 加 以 规 定 对 某 些 结 构 的 经 验 表 明，达 到（2 2.5 一 5 U x)的 变 化 对这 种 变 压 器 是 可 接 受 的，U：是 以 百 分 数 表 示 的 阻 抗电压。如果 满 足了 短路 试 验合 格的三条 要求，则 将变 压器 恢复到 它 的起始 状态。同 时 为证明变 压 器 适于运行所需要的任何进一步的出厂试验则在产品出厂前重复进行。如 果这三 条要 求中 任 何一 条不合 格，则根 据 情况，需要 拆 卸变 压 器以 确定

29、上 述条件 的变 化 原 因。b 第II类和第111类变压器 重 复出 厂试 验 通常 是在 短路试 验之 后进行 的，但 是根据 制造 厂与 使用部 门 之间 的协 议它 可以 推 迟到检查完成后再进行。除非经制造厂与使用部门协商，规定有较高的电压值外，则重复出厂绝缘试验的电压值应为原试验电压值的8 5.注：如果变 压器最初是按G B 1 0 9 4.3-8 5 电力变 压器 第三部 分 绝缘水平 和绝缘试验方法2 进行的绝缘试 验，则感应耐压试 验所施加的电压应由制造厂与使用部 门协商确定。变压器应进行吊心，检查器身，如果满足下面两条的要求，则认为变 压器经短路试验合格。第一，短路试验期间

30、的测量，短路电抗的测量，同时在吊 心检查中都没有发现表面缺陷（如线圈连线和支撑结 构 等 的 位 移、变 形 或 放 电 痕 迹），第 二，重 复 出 厂 试 验 合 格。对 电 抗 测 量 值 的 任 f p j 差 异 的 判 断，需 经制造厂与使用部门协商决定。如上 述证明短路试验合格的两条要求中任 何一条不合 格，应对变压器进行更详细的检查。必要时，应将变压器部分或全部拆卸。附加说明：本标准由中华人民共和国机械工业部和水利电力部提出。本标准由沈阳变压器研究所和水利电力部电力科学研究院负责起草。本标准主要起草人王肇平、凌憨。自本标准实施之日 起，原G B 1 0 9 4-7 9 电力变压器中有关内容作废。