安全试验原始记录 报告编号： 申请编号： 样品名称： 委托单位： 试验类型： 检测：审核：试验日期：
[ ]型号 的试验代表了 整个系列（本记录覆盖所有型号）。它们的差异为： [ ] 由于该型号在 已经获得认可（证书号 申请号 报告号 ）相同，本次无需试验 [ ]由于上述产品是经认可的型号 的派生机，与原型机的差异为: ，仅有后面数页所描述的试验需要进行。 试验如下： 原型机证书号 报告号 本次试验为：CCC型式试验[ ] 委托试验[ ] 出口型式试验[ ]
“[×]√”表示整改结果合格 “※”表示该产品对应特殊标准中增加条款。 7.标记和说明 [ ] 开关标识 [ ] 调节控制器标识 [ ] ※用户充液加热器标有的最高液位最低液位 [ ] ※除了高位安装和可见发光的辐射式加热器外，其余应标警告用语“禁止 覆盖”，除非其结构能保证其不被覆盖。 [ ]
7.12说明书：使用说明（书）应随器具一起提供，以保证器具能安全使用[ ] 应提供安装或维护保养的详细内容 [ ] ※□规定加热器不得直接置于电源插座下面 ※□对于带有与易触及玻璃板可能直接接触的发热元件的加热器，规定在玻璃损坏时不得使用 ※□对于可见光辐射式加热器，除高位安装以外，应说明因为加热器的覆盖或不正确放置会引起火灾，故不得利用带有可自动接通电源的程序器、定时器或其他装置来使用本加热器。 ※□对于带有不用工具就可部分拆掉防火保护罩的可见光辐射式加热器，应说明：本加热器的防火保护罩是用于防止直接接触发热元件的，当加热器使用时，防火保护罩必须安装在位。 ※□对于便携式加热器，应说明在浴缸、喷头或游泳池的四周不得使用本加热器。 ※□对于固定式可见发光辐射式加热器，应警告靠近窗帘和其他可燃材料安装时可能存在危险。 ※□适用时，应包括清洁可见发光辐射式加热器的反射器的内容。 ※□对于燃油加热器，应提供更换灯泡的说明 ※□对于高位安装的加热器，应规定必须安装在离地至少1.8m的高度 ※□可能用于浴室的固定式加热器，规定其安装要使得浴缸和淋浴区的人不能触及开关和其他控制器 ※□若单独提供滚轮或支脚，规定这些部件如何固定到加热器上 ※□设计安装在衣橱中的加热器应给出在衣橱中正确安装的详细内容。※□充油式加热器的说明书应包括：本加热器要充灌定量的特殊油类。如果在修理时需打开盛油容器，则该项工作仅能由制造厂来完成。如果出现泄漏应与制造厂的售后服务代理接洽。
1.变压器的温度与周围空气温度的差叫变压器的温升。 2.在变压器寿命上，引起绝缘老化的主要原因是温度。由于变压器内部热量传播不均匀， 故变压器各部位的温度差别很大，因此需要对变压器在额定负荷时，各部分温度的升高做出规定，这是变压器的允许温升。一般油浸变压器采用A级绝缘，最高允许温度105℃。 各部分允许温升为：线圈允许温升65℃。以A级绝缘105℃为基础，当环境温度为40℃时，105℃-40℃＝65℃。由于变压器的温度一般比绕组低10℃，故变压器油的允许温升为55℃。为防止油的老化，上层油面的温升不得超过45℃。这样无论周围空气如何变化，只有温升不超过允许值，就能够保证变压器在规定的使用年限内安全运行。 3.变压器上层油温，变压器线圈温度要比上层油温高10℃。国标规定：变压器绕组的极限 工作温度为105℃；（即环境温度为40时℃），上层温度不得超过95℃，通常以监视温度（上层油温）设定在85℃及以下为宜。 变压器异常运行主要表现在：声音不正常，温度显著升高，油色变黑，油位升高或降低，变压器过负荷，冷却系统故障及三相负荷不对称等。当出现以上异常现象时，应按运行规程规定，采取措施将其消除，并将处理经过记录在异常记录簿上。. q0 Q3 }2 `/ P8 U 在正常负荷和正常冷却条件下，变压器上层油温较平时高出10℃以上，或变压器负荷不变而油温不断上升，则应认为变压器温度异常。变压器温度异常可能是下列原因造成的： 1）变压器内部故障。如绕组匝间短路或层间短路，绕组对围屏放电，内部引线接头发热，铁芯多点接地使涡流增大而过热等。这时变压器应停电检修 2）冷却装置运行不正常。如潜油泵停运，风扇损坏停转，散热器阀门未打开。此时，在变压器不停电状态下，可对冷却装置的部分缺陷进行处理，或按规程规定调整变压器负荷至相应值。 变压器的温升： 变压器的温度与周围空气温度的差叫变压器的温升。 回答这个问题要提到变压器的允许温升，它的规定和依据？ 在变压器寿命上，引起绝缘老化的主要原因是温度。由于变压器内部热量传播不均匀，故变压器各部位的温度差别很大，因此需要对变压器在额定负荷时，各部分温度的升高做出规定，这是变压器的允许温升。一般油浸变压器采用A级绝缘，最高允许温度105℃。各部分允许温升为： 线圈允许温升65℃。以A级绝缘105℃为基础，当环境温度为40℃时，105℃-40℃＝65℃。由于变压器的温度一般比绕组低10℃，故变压器油的允许温升为55℃。 为防止油的老化，上层油面的温升不得超过45℃。这样无论周围空气如何变化，只有温升不超过允许值，就能够保证变压器在规定的使用年限内安全运行。 一般变压器的主要绝缘是A级绝缘，规定最高使用温度为105度，变压器在运行中绕组的温度要比上层油温高10—15度。如果运行中的变压器上层油温总在80-90度左右，也就是绕组经常在95-105度左右。 如果变压器长时间在温度很高的情况下运行，会缩短内部绝缘纸板的寿命，使绝缘纸板变脆，容易发生破裂，失去应有的绝缘作用，造成击穿等事故；绕组绝缘严重老化，并加速绝缘油的劣化，影响使用寿命。所以能避免高温尽量避免，实在不行，时间也不宜太长。
变压器的温升计算方法探讨 1 引言 我们提出工频变压器温升计算的问题，对高频变压器的温升计算也可以用来借鉴。工频变压器的计算方法很多人认为已趋成熟没有什么可讨论的，其实麻雀虽小五脏俱全，再成熟的东西也需要不断创新才有生命力。对于一个单位的工程技术人员来讲温升计算问题可能并不存在，温升本身来源于试验数据，企业本身有大量试验数据，温升问题垂手可得，拿来主义就可以了，在本企业来说绝对有效，离开了本企业也带不走那么多数据。但冷静的考虑一下，任何一个企业不可能生产全系列变压器，总会有相当多的系列不在你生产的范围内，遇到一些新问题，只能用打样与试验的方法去解决，小铁心不在话下，耗费的工时与材料都不多，大铁心耗费的铁心与线材就要考虑考虑了。老企业可以用这样简单的办法去解决，只不过多花费一些时间罢了，一个新企业或规模不大的企业，遇到这些问题要用打样与试验的方法去解决，就耗时比较多了，有时候会损失商机。进入软件时代，软件的编写者如不能掌握这一问题，软件的用户将会大大减少。下面就温升的计算公式进行探讨，本文仅提出一个轮廓，供大家参考。 2 热阻法 热阻法基于温升与损耗成正比，不同磁心型号热阻不同，热阻法计算温升比较准确，因其本身由试验得来，磁心又是固定不变的，热阻数据由大型磁心生产厂商提供。有了厂家提供的热阻数据，简单、实用何乐而不为。高频变压器可采用这一方法。而铁心片供应商不能提供热阻这一类数据，因此低频变压器设计者很难采用。热阻法的具体计算公式如下: 式中， 温升ΔT（℃） 变压器热阻Rth（℃/w） 变压器铜损PW（w） 变压器铁损PC（w） 3 热容量法 源于早期的灌封变压器，由于开放式变压器的出现这种计算方法已被人遗忘，可以说是在考古中发现。这种计算方法的特点是把变压器看成是一个密封的元件，既无热的传导，也无热的辐射，更无热的对流，热量全部靠变压器的铁心、导线、
什么是温升测试仪?温升测试仪工作原理、条件 温升测试仪，可用于考核电器附件在接上负载电流时其表面发 热情况，电极温升是否符合标准的要求，能有效检测插销和插座的 插套是否偏薄，插头和插座是否配合良好 在变压器所有型式试验和例行试验项目中以温升试验最为特殊。现在各大厂家一般都采用短路法，人工现场操作。温升试验具有以 下特点：第一，时间较长，大型变压器的试验需要十几个小时甚至 更长时间，即使中小型的试验过程也需要八、九个小时;第二，试验 过程单调枯燥，不仅需要监视加在被试变压器上的总损耗，调节试 验电源保证所加的总损耗，还要长时间地反复测量温度值。由此可见，温升试验常常长时间在夜间进行，夜间人容易疲劳，再加上试 验过程本身的单调，往往容易影响测量准确度，甚至操作错误。为此，实现试验过程的控制自动化就十分必要。 该温升试验自动控制系统引入微计算机技术，既能自动测量记 录相关温度，做出判断，又能测量试验中的相关电量做到实时监测 加在被试变压器上的总损耗等重要参数，并能在偏离预定值时自动 调整试验电源。 1 试验原理及过程简述 1.1温升试验原理 按JB/T501–91《电力变压器试验导则》进行变压器温升试验 有以下几种方法：直接负载法;相互负载法;循环电流法;零序电流法;短路法。 短路法试验是利用变压器短路产生损耗，来进行温升试验的。 目前，一般都用短路法。短路法试验变压器的温升是所有变压器温 升试验中需要电源容量最小，试验电压最低的试验方法，是大型油 浸式变压器温升试验最常用的方法。 1.2试验过程 采用短路法进行温升试验。首先确定试验电源容量和试验电流，连接好试验线路，然后开始试验。试验中监测加在被试变压器上的 损耗和电流，与设定值进行比较，若超过允许误差范围，调整试验 电源;并在间隔预定时间后（一般间隔15～30min）测试一次试验部 位温度，并记录、对测量结果做出判断。一直到检测的顶层油温升 的变化率小于1K/h,并继续维持3h，就认为油顶层温升已经稳定。 取最后一个小时中的平均值为油顶层温升。 之后，开始试验的第二阶段：绕组温升试验（测量热态电阻， 冷态电阻在温升试验前已经测定）。
干式变压器绕组温升计算方法分析 傅华强 2003 1发热与散热的平衡—绕组的稳定温升 绕组上的损耗功率是绕组温升的热源,这是比较好算的.而绕组的散热则是一个比较复杂的问题.在绕组内部热量通过传导的方式传到绕组的表面,在表面则通过对流和幅射的方式传到外界环境中去.当绕组的发热与散热达到平衡时,就是绕组的稳定温升。 绕组的散热是一个复杂过程。影响绕组散热的主要因素：绕组温度；绝缘层厚；绕组外包绝缘厚：绕组外包绝缘材料的散热性能；散热气道的宽度和长度；气流速度；铁芯和相邻绕组散热的影响等。因而绕组温升计算随其所用绝缘材料和结构的不同而不同。 2 绕组温升计算的数学模型 绕组的稳定温升一般用一个简化的公式进行计算,不同的结构和绝缘材料的绕组所用系数是不同的。公式运用的温度范围也是有限定的。如: τ＝ K Q X Q ＝ W／S S＝∑ αi S i 式中：τ—绕组温升； K—系数； X—与散热效果有关的系数,散热越好X的值越小； Q— 绕组的单位热负荷 W/m2 W—参考温度下的绕组损耗功率 W S— 等效散热面 m2 S i— 绕组散热面 m2 αi— 散热系数 2.1 不同结构型式的变压器所用的计算公式是不同的。 2.2 干式变压器的散热主要是对流和幅射完成的，非包封变压器的传导温升
所占比例很小，因而有些计算公式将层绝缘与外绝缘造成的传导引起的温升计算省略了，有些公式还要加上传导引起的温升，如西欧树脂绝缘干式变压器的计算公式。 2.3 黑体面的热量幅射与绝对温度的4次方成比例的，在一个不大的温度段，对流和幅射对散热的综合影响造成的温升式中系数X—与散热效果有关的系数,散热越好X的值越小.如油浸变压器层式绕组温升X值取0.8，而强迫油循环时X取0.7，饼式绕组X取0.6。一般干式变压器X值取0.8，当温升在80K 左右时，由于温度高时散热效率高，在一些计算公式中X取0.75，因而当温升在100—125K时，X的取值应该再小些。 2.4 当温升范围较大时，用一个计算公式会首尾不能兼顾，需要用两个以上的公式，它们的X值不同，即斜率不同。实际上是由几条直线组成的近似曲线。 2.5 绕组的单位热负荷Q 是指在无遮盖的单位散热面上的功率（W/m2），有气道的散热面，则要确定气道的散热系数。 2.6如果计算所得温升离参考温度很远，由于计算所用绕组损耗功率离实际功率差得太大而误差很大，则应调整计算绕组损耗功率所用的参考温度。 3 确定数学模型的工厂方法 最实用的确定数学模型的方法是通过典型变压器的温升试验。无气道绕组的温升是最基本的，如绕在厚绝缘筒上的外线圈。线圈外部的面积大小就是有效散热面，先算出热负荷Q值，由试验所得温升与Q值在双对数座标纸上打点，最少要有3个试验数据，即可在对数坐标纸上连成一条合理的直线，从这条直线上确定公式的两个系数K和X。 τ= K Q X τ1 K = ———— Q1 X Lgτ2 - Lgτ1Lgτ2/τ1 X =———————— = ———— Lg Q2 - Lg Q1Lg Q2/Q1 式中：
1.0测试目的 本作业指导书描述了园林工具、电动工具产品在发热试验中的工作程序，用以确定产品各部件的温升是否符合标准规定的允许值。 2.0适用范围： 适用于符合标准要求的所有园林工具及电动工具产品。 3.0 名词术语: 热平衡 --- 每隔前面已用的测试时间的10%的时间(但不少于5分钟)连续三次读数, 其变化少于1℃时样机所达到的热稳定状态. 4.0 参考文献 : EN/UL/CSA/GLOBE要求 5.0 职责： 实验室所有技术员及工程师 6.0 测试设备: 6.1 变频电源 6.2 交直流电参数测量仪 6.3 热电偶线（K型或J型） 6.4 UL胶水和催化剂 6.5 数据采集仪（安捷伦） 6.6 电机温升测试仪 7.0 测试程序: 7.1 温升测试前的条件。 7.1.1 使用的所有设备都必须以一年为周期进行调校. 载有最后调校日期和调校周期的调校 粘纸必须粘固在每一台仪器上. 7.1.2 检查样机的完整性，零部件，配件，附件应齐全。
7.1.3准备具有代表性的样机在温度23℃±2℃，湿度50﹪RH—90﹪RH之内的环境温度下放置10H，至样机 表面温度达到与室温平衡进行测试。 7.2 温升测试前的准备。 7.2.1 根据标准中对被测产品测试点位置的要求，把热电偶牢固粘接在被测产品各测量点部 位的表面（除非标准另有规定选用其它热电偶外），并应确保连接至数据采集仪的热电偶设置与仪器操作规范的要求一致。 a、热电偶线：J型或K型长度约1mm—2mm，探头为碰焊，材料为铁–铜镍合金（J 型），铬-硅，镍合金（K型） b、胶水，崔化剂（质量需保证，需有证可或能满足要求） c、对于工具类的产品通常需要布点的位置有： 电机绕组，炭刷，轴承（需要钻孔），电机外壳，开关，内部导线，把握手柄，电 阻，电容，PCB，IC，外壳（出风口处）等。 d、焊点：把探头紧贴在被测位置的比较恰当的点，打上一点胶水（胶水不宜过多， 能粘住即可） e、热电偶走线： 尽可能把机器内部的电线整齐，用高温胶带捆住，走边槽或电线槽 f、热电偶出线： 不得从进出风口或其它不安全处引出（尽可能走槽，没槽从外壳边挖一小孔出线） g、连接数据采集仪，检测各热电偶的状态是否正常，再检查环境温度是否稳定，等到 环境温度稳定后才可以开始进行温升试验。 7.2.2 如果用电阻法测试被测产品定、转子线圈温度（温升）时，用导线连接被测产品定子 线圈，作为数据采集仪的引线。转子一般是测试换向器的对角项位或侧角相位使作锥子在转子的对角相位的底部位置凿两个小眼，以便测量。 a、感应电机直接定子绕组线圈引线。 b、永磁电机直接测试转子。 c、串激电机定、转子绕组皆测。 d、定子引线，定子引线在装配好的机器中不得触及到带电或发热部件。引线不得从进 出风口或其它不安全处引出(尽可能走线槽）。引线不可太长（只要能引出机壳方便 测量即可）。 e、转子测试采用对角相位或侧角相位。顶角相位测试中必须断开碳刷，侧角相位测试 至少隔3片。（在换向器片数较少的情况下允许隔2片进行测试）
一、概述 绕组温度计是一种适用热模拟测量技术测量电力变压器绕组最热点温度的专用监测（控制）仪表。所谓热模拟测量技术是在易测量的变压器顶层油温T O 基础上，再施加一个变压器负荷电流变化的附加温升△T ，由此二者之和T=T O +△T 即可模拟变压器最热点温度。 本公司研制生产的新型BWR （WTYK ）-04绕组温度计有信号报警、冷却器控制和事故跳闸等多项功能，用户可根据实际需要选择使用。该仪表具有良好的防护性能，抗干扰性强，可靠性高，接线安装方便，在户外条件下能正常工作。同时能将变压器绕组温度计信号远传至控制中心，通过XMT-288数显仪或计算机系统，实现同步显示，控制变压器，确保变压器正常运作。 二、型号说明: a)输出信号 A —直接输出DC （4-20）mA 电流信号，也可通过XMT-288数显仪显示其相应温度同时输出DC （4-20）mA 电流信号及DC （0-5）V 电压信号； V —直接输出DC （0-5）电压信号； RS —直接输出端为DC （4-20）mA 电流信号，也可通过XMT-288数显仪显示其相应温度同时输出RS-485计算机接口。 三、产品成套性： 绕组温度计组成有三部分： 1、现场一只嵌装电热元件的温度计BWR （WTYK ）-04，如图1所示； B W R - -□ □ TH 适用于湿热带 输出信号a) 开关数目 绕组 温度计 变压器类产品用
2、现场一只BL型电流匹配器，如图1所示； 3、中心机房一台遥测控制仪（XMT-288）。 四、工作原理： 当变压器带上负荷后，如图2所示，通过变压器电流互感器取出与负荷成正比的电流，经电流匹配器调整后，通过嵌装在弹性元件内的电热元件产生热量，使弹性元件的位移量增大。因此当变压器带上负荷后，弹性元件的位移量是由变压器顶层油温和变压器负荷电流二者所决定。则BWR（WTYK）-04指示的温度是变压器顶层油温与绕组对油的温升之和，反映了被测变压器绕组的最热部位平均温度。 电流匹配器是一种电流变换装置，它的作用是为BWR（WTYK）-04提供工作电流.从变压器的电流互感器输出的电流经电流匹配器变换后,向BWR(WTYK)-04内部的电热元件提供一个可调电流,从而能够达到模拟变压器绕组最热部位温度。 XMT-288仪表具有遥测变压器绕组温度及超温报警等功能。通过BWR
变压器的温升计算公式 1 引言 工频变压器的计算方法很多人认为已趋成熟没有什么可讨论的，对于一个单位的工程技术人员来讲温升计算问题可能并不存在，温升本身来源于试验数据，企业本身有大量试验数据，温升问题垂手可得。下面就温升的计算公式进行探讨，本文仅提出一个轮廓，供大家参考。 2 热阻法 热阻法基于温升与损耗成正比，不同磁心型号热阻不同，热阻法计算温升比较准确，因其本身由试验得来，磁心又是固定不变的，热阻数据由大型磁心生产厂商提供。有了厂家提供的热阻数据，简单、实用何乐而不为。高频变压器可采用这一方法。而铁心片供应商不能提供热阻这一类数据，因此低频变压器设计者很难采用。热阻法的具体计算公式如下: 式中， 温升ΔT(℃) 变压器热阻Rth(℃/w) 变压器铜损PW(w) 变压器铁损PC(w) 3 热容量法 源于早期的灌封变压器，由于开放式变压器的出现这种计算方法已被人遗忘，可以说是在考古中发现。这种计算方法的特点是把变压器看成是一个密封的元件，既无热的传导，也无热的辐射，更无热的对流，热量全部靠变压器的铁心、导线、绝缘材料消耗掉。这样引出一个热容量(比热)的概念，就可以利用古人留给我们的比热的试验数据，准确的计算出变压器的温升来。不是所有的变压器都可以利用这一计算公式，唯独只有带塑料外壳的适配器可采用这一方法，这种计算方法准确度犹如瓮中捉鳖十拿九稳。 若适配器开有百叶窗，那就有一部份热量通过对流散发出去，如不存在强迫对流，百叶窗对温升的影响只在百分之三左右。上一代的变压器设计工作者对这一计算方法很熟悉，现在的变压器设计工作者根据此线索，进行考古也会有收获。热容量法的计算模式如下： 式中，温升ΔT(℃)
设计手册 油浸电力变压器温升计算
目 录 1 概述 第 1 页 热的传导过程 第 1 页 温升限值 第 2 页 1.2.1 连续额定容量下的正常温升限值 第 2 页 1.2.2 在特殊使用条件下对温升修正的要求 第 2 页 1.2.2.1 正常使用条件 第 2 页 1.2.2.2 安装场所的特殊环境温度下对温升的修正 第 2 页 1.2.2.3 安装场所为高海拔时对温升的修正 第 3 页 2 层式绕组的温差计算 第 3 页 层式绕组的散热面（S q c ）计算 第 3 页 层式绕组的热负载（q q c ）计算 第 3 页 层式绕组的温差（τq c ）计算 第 4 页 层式绕组的温升（θqc ）计算 第 4 页 3 饼式绕组的温升计算 第 4 页 饼式绕组的散热面（S q b ）计算 第 4 页 3.1.1 饼式绕组的轴向散热面（S q bz ）计算 第 4 页 3.1.2 饼式绕组的横向散热面（S q b h ）计算 第 5 页 饼式绕组的热负载（q q b ）计算 第 5 页 饼式绕组的温差（τq b ）计算 第 5 页 3.3.1 高功能饼式绕组的温差（τq g ）计算 第 5 页 3.3.2 普通饼式绕组的温差（τq b ）计算 第 6 页 饼式绕组的温升（θq b ）计算 第 7 页 4 油温升计算 第 8 页 箱壁几何面积（S b ）计算 第 8 页 箱盖几何面积（S g ）计算 第 9 页 版 次 日 期 签 字 旧底图总号 底图总号 日期 签字 油 浸 电 力 变 压 器 温 升 计 算 共 页 第 页 02 01
油箱有效散热面（S yx ）计算 第 9 页 4.3.1 平滑油箱有效散热面（S yx ）计算 第 9 页 4.3.2 管式油箱有效散热面（S yx ）计算 第10 页 4.3.3 管式散热器油箱有效散热面（S yx ）计算 第12 页 4.3.4 片式散热器油箱有效散热面（S yx ）计算 第14 页 目 录 油平均温升计算 第19 页 4.4.1 油箱的热负载（q yx ）计算 第19 页 4.4.2 油平均温升（θy ）计算 第19 页 顶层油温升计算 第19 页 5 强油冷却饼式绕组的温升计算 第21 页 强油导向冷却方式的特点 第21 页 5.1.1 线饼温度分布 第21 页 5.1.2 横向油道高度的影响 第21 页 5.1.3 纵向油道宽度的影响 第21 页 5.1.4 线饼数的影响 第21 页 5.1.5 挡油隔板漏油的影响 第21 页 5.1.6 流量的影响 第21 页 强油冷却饼式绕组的热负载（q q p ）计算 第22 页 强油冷却饼式绕组的温差（τq p ）计算 第23 页 强油冷却饼式绕组的温升（θq p ）计算 第23 页 强油风冷变压器本体的油阻力（ΔH T ）计算 第23 页 5.5.1 油管路的油阻力（ΔH g ）计算 第23 页 5.5.1.1 油管路的摩擦油阻力（ΔH M ）计算 第23 页 5.5.1.2 油管路特殊部位的形状油阻力（ΔH X ）计算 第24 页 5.5.1.3 油管路的油阻力（ΔH g ）计算 第25 页 5.5.2 线圈内部的油阻力（ΔH q ）确定 第26 页 5.5.2.1 线圈内部的摩擦油阻力（ΔH q m ）计算 第26 页 5.5.2.2 线圈内部特殊部位的形状油阻力（ΔH qT ）计算 第27 页 油 浸 电 力 变 压 器 温 升 计 算 共 页 第 页 02 02
变压器用绕组温度计的误差分析 一．概述 随着对变压器运行安全要求的不断提高，绕组温度计（以下简称温度计）作为一种运行监护元件已愈来愈广泛地应用在变压器产品上。虽然一般温度计的使用说明中指出：“温度计内电热元件温度的增加正比于绕组与油箱顶部（油面）温度之差的增加”。严格来说，这一说法是不确切的．因为对不同结构的变压器绕组，虽然可使电热元件内流过的电流与统组负载电流成正比，但由于电热元件与绕组的冷却条件不可能完全相同，这就使得相同的电流变化却不一定在统组和电热元件内引起相同的温度变化，换句话说，在某些情况下，温度计显示的温度可能是“虚假”的．因而有必要对温度计应用的实际情况作一分析． 二．绕组温度计的工作原理 统组温度计是利用“热模拟”（thermalimage）原理间接测量统组热点温度的，其主要组成部分如图1所示．温度计的主要组 成部分：温包、测量波纹管及连接二者的毛细管，组成反映变压器顶层油温的测量系统；电流互感器、电流匹配器及电热元件，组成反映绕组负载电流变化的热模拟部分以及用于补偿环境温度的补偿波纹管． 测量系统中注满一种体积随温度变化的液体，将该系统中的温包置于
油箱顶部，以感应变压器顶层油温，顶层油温的变化，引起测量系统中液体的胀缩，导致测量波纹管的位移。 由电流互感器取得的与负载电流成正比的电流Ip经电流匹配器调整后，Ip变化为Is，加到测量波纹管内的电热元件上，该电流在电热元件上所产生的热量，使测量波纹管在原有位移的基础上产生一相应的位移增量，加大后的位移量经机械放大带动指针转动，从而在仪表上显示出对应负载电流的统组温度． 若通过电热元件的电流Is所产生的热量，使测量波纹管位移变化所带来的温度增量近似等于被测绕组热点温度对变压器顶层油温（即温包放置处油温）之差，则绕组温度计所显示的温度就反映了绕组的热点温度． 图2 三．绕组温度计的误差分析 在变压器的热计算完成以后，需要确定温度计的基准工作点，即所谓“整定”，它是以一定的绕组负载电流为基准，选取电流互感器电流
变压器绕组温度场的二维数值计算 2D N um erical Calcu lati on of T em peratu re F ield of W inding in T ran sfo r m er 傅晨钊,汲胜昌,王世山,李彦明 (西安交通大学电气工程学院,西安710049) 摘 要 分析变压器绕组的热源和散热条件,应用传热学和流体力学的原理建立其温度场和绝缘油流场的有限元方程,并确定了边界条件。得到绕组温度场和绝缘油流场的分布,并与实测温度值进行了比较,误差均在1K范围内,证明了此方法的正确性。 Abstract T h is paper analyzed the heat sources and the ther m al dispersi on conditi ons of transfo r m er w inding.T he finite elem ent equati ons of temperature field and flow field w ere built by ther modynam ics and hydrodynam ics p rinci p le. A t the sam e ti m e,boundary conditi ons w ere confir m ed. T he temperature distributi on and flow distributi on w ere giv2 en by so lving the equati ons.T he comparison betw een the calculated results and m easured results show s the agree2 m ent:T he difference w as less than1K.It w as verified that the temperature distributi on and flow distributi on could be so lved by th is m ethod. 关键词 变压器 绕组 温度场 有限元 Key words transfo r m er w inding temperature field fi2 nite elem ent 中图分类号 TM83 文献标识码 A 0 前 言 变压器绕组温升的分析和计算对产品的研制开发和运行维护十分重要。传统的平均温升概念不能全面准确反映绕组的真实状况。本文应用传热学和流体力学的原理建立绕组温度场和绝缘油流场的有限元方程,通过数值计算求出各点的温度和绝缘油流动的状况,得到整个变压器绕组的温度场分布。 1 变压器绕组的热源和散热分析 111 变压器绕组的热源 为集中研究绕组的温度场分布,制作的小型变压器绕组实体模型中无铁心,长方环氧箱体。变压器绕组的热源主要是绕组的电阻和绕组内部的涡流损耗,其表达式为: P=P R+P WL=I2R+P W L 其中,I、R、P WL分别为变压器绕组的电流、电阻和涡流损耗。计算中,单位热源q=P V,P为测量得到的有功损耗;V为绕组体积。 112 变压器绕组的散热分析 变压器绕组的散热主要是对流换热,包括箱壁外侧与外界空气的自然对流散热和油流与箱壁内侧和绕组的强制对流散热。 对流散热主要取决于两者之间的温差、对流换热系数和换热面积。由于箱壁的几何形状比较规则,自然对流换热系数Α1采用均值对计算结果影响不大。Α1由下式得到[1]: Α1=C(Κ H)(G r m P r)n, 其中,H为箱壁高度;G r m为葛拉晓夫数;P r为普朗特数;C和n为常数;Κ为空气导热系数。 由于受许多因素的影响,如油的物理特性、绕组的生热率和几何形状、各绕组的空间位置、边界条件和油的流动方式等,油流与绕组的强制对流散热相对复杂一些,其中各绕组的空间位置决定了它们和油之间的Α1相差很大,不能用均值近似。油的流动方式决定了换热的效果,可分为层流和湍流,两者流动状态和换热效果相差较大,须通过雷诺数R e判断: R e=ΘΤL c Λ, 其中,Θ为流体密度;Τ为流体流速;L c为特征尺寸;Λ为流体绝对粘度。当R e<2300时,流动方式为层流;超过时为湍流。 由此可知,必须将变压器绕组温度场和绝缘油流场问题联立,方可得到理想结果。 2 求解的微分方程和边界条件 首先进行4点假设: 1)稳态:当发热与散热达到热平衡时,绕组及油的温、速度分布不随时间变化; 2)常数:油的物理特性,如动力粘度、密度、比热恒定不可压缩; 3)绕组的发热是唯一热源,且单位时间单位体积发热量为常数,传热系数均匀; 4)外界空气温度恒定:油的流动和散热,其温度场和速度场受质量、动量和能量传递的共同支配,由下列方程组描述[2～3]: a1连续性方程 5u 5x+5Τ 5y=0, b1x方向的动量微分方程 Θ(u 5u 5x+Τ 5u 5y)=F x- 5p 5x+Λ( 52u 5x2+ 52u 5y2), c1y方向的动量微分方程 Θ(u 5Τ 5x+Τ 5Τ 5y)=F y- 5p 5y+Λ( 52Τ 5x2+ 52Τ 5y2), 1能量微分方程 ? 1 ? M ay.2002 H IGH VOL TA GE EN G I N EER I N G V o l.28N o.5
变压器试验基本计算公式 一、电阻温度换算： 不同温度下的电阻可按下式进行换算：R=R t （T+θ）/（T+t） θ：要换算到的温度；t：测量时的温度；R t ：t温度时测量的电阻值； T ：系数，铜绕组时为234.5，铝绕组为224.5。 二、电阻率计算： ρ=RtS/L R=（T+θ）/（T+t）电阻参考温度20℃ 三、感应耐压时间计算： 试验通常施加两倍的额定电压，为减少励磁容量，试验电压的频率应大于100Hz，最好频率为150-400Hz，持续时间按下式计算： t=120×f n /f， 公式中：t为试验时间，s；f n 为额定频率，Hz；f为试验频率， Hz。 如果试验频率超过400 Hz，持续时间应不低于15 s。 四、负载试验计算公式： 通常用下面的公式计算：P k =（P kt +∑I n 2R×（K t 2-1））/K t 式中：P k 为参考温度下的负载损耗； P kt 为绕组试验温度下的负载损耗； K t 为温度系数； ∑I n 2R为被测一对绕组的电阻损耗。 三相变压器的一对绕组的电阻损耗应为两绕组电阻损耗之和，计算方法如下：“Y” 或“Y n ”联结的绕组：P r =1.5I n 2R xn =3 I n 2R xg ； “D”联结的绕组：P r =1.5I n 2R xn =I n 2R xg 。 式中：P r 为电阻损耗； I n 为绕组的额定电流； R xn 为线电阻； R xg 为相电阻。 五、阻抗计算公式： 阻抗电压是绕组通过额定电流时的电压降，标准规定以该压降占额定电压的百分数表示。阻抗电压测量时应以三相电流的算术平均值为准，如果试验电流无法达到额定电流时，阻抗电压应按下列公式折算并校准到表四所列的参考温度。e kt = （U kt ×I n ）/（U n ×I k ）×100%， e k =1) - (K ) /10S (P e2 2 N kt 2 kt % 式中：e kt 为绕组温度为t℃时的阻抗电压，%； U kt 为绕组温度为t℃时流过试验电流I k 的电压降，V； U n 为施加电压侧的额定电压，V； I n 为施加电压侧的额定电流，A； e k 为参考温度时的阻抗电压，%； P kt 为t℃的负载损耗，W；S n 为额定容量，kVA； K t 为温度系数。案例1：
绕组法测绕组温升 在安规测试中，我们一般采用热电偶法来获取待测设备内部各个点的温升情况。但是例如马达线圈转子由于其正常工作情况下运动的特性以及定子中表面某个点的温升并不能更好的反映其整体温升情况，因此，对与上述情形，我们可采取测量试验前后电阻来间接得出其温升值，即绕组法。在家用电器安全标准IEC 6 0335-1中，对马达线圈的温升，要求必须用绕组法来测量。为使广大客户更加了解绕组测试温升方法，摩尔实验室（MORLAB）特撰此文以做简要介绍。 绕组法测温升的原理是：铜、铝等金属，其电阻随温度的变化会呈现某一特定的规律。 绕组温升由下式计算求得：△t =(R2-R1)/R1（k+t_1）-(t_2-t_1) △t——绕组温升; R1——试验开始时电阻; R2——试验结束时电阻； k——对铜绕组，等于234.5；对于铝绕组，等于225； t_1——试验开始时的室温； t_2——试验结束时的室温； 在上述公式中各个值的测试过程中，试验开始时绕组应处于室温。试验结束时零秒电阻的获取是整个绕组法测温升的关键之处，由于马达线圈在正常工作情况下是运动的部件，要想直接在断电的一瞬间测量其电阻几乎是不可能实现的。并且在测试电路中存在电容和电感，在正常工作情况下会产生振荡信号，会极大干扰测试结果的准确性。所以我们一般会采用作图取点法利用衰减规律去推算零秒电阻，如下图所示。
如图所示，由于线圈电阻随温度变化呈现某一特定规律，通过测量线圈5s 、10s 、15s三个时间点的电阻，由作图法我们即可粗略估算出线圈零秒电阻。通过微电阻测试仪、秒表，分别测量5S、10S、15S三个时间点的线圈电阻。 需要注意的是，由于转子在试验后，有很大的可能改变其初始位置，而导致电阻变化。此处R1的电阻应在试验结束，待线圈冷却后测量，以保证试验前后线圈电阻不会受转子位置改变的影响。 另外，绕组法线圈电阻所测的是绕组平均温度，相对于热电阻法测的表面温度更能够反映线圈真实温升，并且绕组法可以测量旋转的转子温升，这一点是热电偶法所不能达到的（实际操作中，绕组法所测得温升往往比热电偶法高出10K 左右）。绕阻法测试操作难度比较高，实际操作中一般需要两个人合作完成。因此，在安规测试中，绕组法一般仅限于测量线圈温升，对于其它部件的温度，目前还是以热电偶法为主。
变压器温升太高解决方法 开关电源中主要的发热元器件为半导体开关管、功率二极管、高频变压器、滤波电感等。不同器件有不同的控制发热量的方法。功率管是高频开关电源中发热量较大的器件之一，减小它的发热量，不仅可以提高功率管的可靠性，而且可以提高开关电源的可靠性，提高平均无故障时间（MTBF）。开关管的发热量是由损耗引起的，开关管的损耗由开关过程损耗和通态损耗两部分组成，减小通态损耗可以通过选用低通态电阻的开关管来减小通态损耗；开关过程损耗是由于栅电荷大小及开关时间引起的，减小开关过程损耗可以选择开关速度更快、恢复时间更短的器件来减少。但更为重要的是通过设计更优的控制方式和缓冲技术来减小损耗，如采用软开关技术，可以大大减小这种损耗。减小功率二极管的发热量，对交流整流及缓冲二极管，一般情况下不会有更好的控制技术来减小损耗，可以通过选择高质量的二极管来减小损耗。对于变压器二次侧的整流可以选择效率更高的同步整流技术来减小损耗。对于高频磁性材料引起的损耗，要尽量避免趋肤效应，对于趋肤效应造成的影响，可采用多股细漆包线并绕的办法来解决。 高频电源变压器是工作频率超过中频（10kHz）的电源变压器，主要用于高频开关电源中作高频开关电源变压器，也有用于高频逆变电源和高频逆变焊机中作高频逆变电源变压器的。按工作频率高低，可分为几个档次：10kHz～50kHz、50kHz～100kHz、100kHz～500kHz、500kHz～1MHz、1MHz以上。传送功率比较大的，工作频率比较低；传送功率比较小的，工作频率比较高。这样，既有工作频率的差别，又有送功率的差别，工作频率不同档次的电源变压器设计方法不一样. 高频电源变压器的设计原则 高频电源变压器的设计原则，是在具体使用条件下完成具体的功能中追求性能价格比最好。有时可能偏重性能和效率，有时可能偏重价格和成本。现在，轻、薄、短、小，成为高频电源的发展方向，是强调降低成本。其中成为一大难点的高频电源变压器，更需要在这方面下功夫。所以高频电源变压器的“设计要点”，性能，成本，如果能认真考虑一下高频电源变压器的设计原则，追求更好的性能价格比，传送不到10VA的单片开关电源高频变压器，应当设计出更轻、薄、短、小的方案来。市场的价值规律是无情的！许多性能好的产品，往往由于价格不能为市场接受而遭冷落和淘汰。往往一种新产品最后被成本否决。要“节能又节钱”.产品成本，不但包括材料成本，生产成本，还包括研发成本，设计成本。因此，为了节约时间，根据经验，对高频电源变压器的铁损铜损比例、漏感与激磁电感比例、原边和副边绕组损耗比例、电流密度提供一些参考数据，对窗口填充程度，绕组导线和结构推荐一些方案,不要按步就班地来回进行推算和仿真。设计原则是在具体的使用条件下完成具体的功能中追求性能价格比最好。检验设计的唯一标准是设计出的产品能否实应住市场. 高频电源变压器的设计要求以设计原则为出发点，可以对高频电源变压器提出4项设计要求：使用条件，完成功能，提高效率，降低成本。 1 使用条件 使用条件包括两方面内容：可靠性和电磁兼容性。可靠性是指在具体的使用条件下，高频电源变压器能正常工作到使用寿命为止。一般使用条件对高频电源变压器影响最大的是环境温度。有些软磁材料，居里点比较低，对温度敏感。例如：锰锌软磁铁氧体，居里点只有215℃，其磁通密度，磁导率和损耗都随温度发生变化，故除正常温度25℃外，还要给出60℃，80℃，100℃时的各种参考数据。因此，将锰锌软磁铁氧体磁芯的工作温度限制在100℃以下，也就是环境温度为40℃时，温升只允许低于60℃，相当于A级绝缘材料温度。与锰锌软磁铁氧体磁芯相配套的电磁线和绝缘件，一般都采用E级和B级绝缘材料，采用H级绝缘的三重绝缘电磁线和聚酰胺薄膜，成本增加,是不是因为H级绝缘的高频电源变压器优化的设计方案，可以使体积减少1/2～1/3的缘故?本来体积就比较小的高频100kHz10VA高频电源变压器，如次级绕组采用三重绝缘线，能把体积减小1/2～1/3。电磁兼容性是指高频电源变压器既不产生对外界的电磁干扰，又能承受外界的电磁干扰。电磁干扰包括音频噪声和高频噪声。高频电源变压器产生电磁干扰的主要原因之一是磁芯的磁致伸缩。磁致伸缩大的软磁材料，产生的电磁干扰大。例如，锰锌软磁铁氧体，磁致伸缩系数λS为21×10－6，是取向硅钢的7倍以上，是高磁导坡莫合金和非晶合金的20倍以上，是微晶纳米晶合金的10倍以上。因此锰锌软磁铁氧体磁芯产生的电磁干扰大。
变压器常识A B C③ 1．变压器允许温升 2．变压器的参数偏差值与使用峰值的参数 3．铁心 4．温升试验 5．冲击试验 1.变压器允许温升 变压器各个部门有不同的允许温升，不同的运行工况也有不同的允许温升。决定允许温升的因素有：变压器的运行预期寿命、变压器的安全运行、变压器的检测技术。 绕组允许温升：绕组的允许温升是指整个绕组的平均温升，由电阻法测得，允许温升与绝缘耐热等级有关。油浸式变压器属A级绝缘，由于传统的绕组温升测量法为电阻法，测得的温升为平均温升，A级绝缘允许的平均温升为65K。平均温升与绕组最热点温升之差假使为13K。在年平均温度为20℃时，A级绝缘绕组最热点温度为 20+65+13=98℃，此时A级绝缘具有正常寿命。干式变压器各种绝缘的允许平均温升：A级为60K，E级为75K，B级为80K，F级为100K，H级为125K，C级为150K。冬季绕组温升低于平均温升，绕组可延长寿命，夏季的绕组温升高于平均温升，绕组要牺牲寿命。如超名牌容量也要牺牲寿命，但超名牌容量运行时，油浸式变压器A级绝缘绕组最热点温度不能超过140℃，即使牺牲的寿命不多，也不允许超过140℃，因超过140℃时油要分解出气体而影响绝缘强度。所以油浸式变压器A级绝缘的最热点温度不 能超过140℃是从变压器安全运行出发的。 大容量变压器有时有几种冷却方式，例如ONAN/ONAF，变压器额定容量一般是指ONAF下的允许值，当风扇失去电源后，冷却效率下降，如仍按ONAF冷却方式下容量运行时，绕组平均温升必将升高，故ONAN冷却方式下必须降低容量运行，使绕组平均 温升不超过65K。 另外，双绕组或三绕组变压器中，二个或三个绕组应同时达相同的温升，当一个绕组达65K平均温升时另一个或二个绕组低于65K，则这样的设计是不经济的。油浸式变压器还应使油面顶层与几个绕组平均温升同时达允许温升是较为经济的。即油面顶层温升达55K，绕组平均温升达65K为经济的方案。在设计阶段，就合理选取每一绕组的电流密度，在保持负载损耗不超过标准值时使各个绕组的温升接近65K，同时油面顶层也达55K。但是，这对强油循环的变压器是难以达到的。因强油风冷式变压器的油顶层温升一般为40K，强油水冷式变压器的油顶层温升一般为35K。 实际上，油面顶层温升与绕组平均温升很难同时到达极限允许值，因此，一般不能根据油面顶层温升来判断绕组平均温升。这也是大容量变压器既装油面温度指示仪与
变压器温升测量方法的比较 在设备中,变压器作为安全件有着极其重要的作用。如果设备在正常工作或局部产生故障的情况下,而引起变压器温升过高且已超出变压器材料件(如骨架、线包、漆层等)所能承受的温度,可能会使变压器绝缘失效,引起触电危险或着火危险。所以在设备中对变压器温升的测量是必不可少的。通常对变压器温升的测量,我们采用两种方法:热电偶法和电阻法。 一、热电偶法:目前可采用DR030数字温度巡回检测仪来测量变压器温升。测试时可用胶布或用涂 料(氧化铝+溶剂将热电偶丝粘贴在变压器被测部位上。贴好热电偶后,受试变压器加上负载,接通电源,待热稳定或4h后测量其温升。二、电阻法:首先在变压器加负载并接通电源前,应先测量变压器的冷态电阻R1, 然后,给变压器加上负载并接通电源,4h或热稳定后,断开电源,立即测量变压器各线包的热态电阻R2,由以下公式计算出变压器的温升：Δt=R2-R1∕R1(234.5+t1)-( t2- t1) ；R1：试验开始时的阻值(Ω)；R2：试验结束时的阻值(Ω)；t1：试验开始时的室温(℃) ；t2：试验结束时的室温(℃)。 从上述测试方法不难发现,用热电偶法和电阻法测量变压器温升时,前者测量的是变压器线包外层的温升,后者测得的是变压器线包的平均温升。在GB4943中规定测量变压器的线包温升允许采用热电偶法,测得的结果增加10℃,GB8898则要求用电阻法测量变压器线包的温升。为了了解这两种方法的差异,同时, 为了了解我们在测量变压器温升时,是测量变压器初级线包还是次级线包更能反应出变压器温升的实际情况,所以在对变压器进行温升试验时,特留意了以下两种结构的电源变压器,根据测量结果,进行了比对。热电偶法和电阻法变压器温升测量结果表(纯电阻负载)