中试控股技术研究院鲁工为您讲解：光伏干式变压器铝线代替铜线材质试验装置

ZSCZ-8900变压器材质分析仪

可无源、准确测量各种配电变压器的容量

全汉字菜单及图形操作提示实现友好的人机对话，触摸按键使操作更简便，可适应冬夏各季。

变压器材质分析仪：多功能测量仪器，相当于往常四种测试仪器：即有源变压器容量测试仪+变压器特性参数测试仪+变压器直流电阻测试仪+变压器材质分析仪。它可对多种变压器的材质、容量、型式、空载电流、空载损耗、负载损耗、阻抗电压、直流电阻等一系列工频参数进行精密的测量。
本产品具有体积小、重量轻、测量准确度高、稳定性好、操作简单等诸多优点。完全可以取代以往利用多表法测量变压器损耗和容量的方法，接线更简单，测试、记录更方便，使您的工作效率得到了大幅度的提升。

ZSCZ-8900变压器材质分析仪
容量参数设置
在主菜单界面选定“容量测试”项，进入容量测试前的参数设定界面。
一次电压：进行变压器容量的判定之前，需要正确输入变压器的工作电压，该项为变压器的一次额定电压值。单位为kV。
二次电压：进行变压器容量的判定之前，需要正确输入变压器的工作电压，该项为变压器的二次额定电压值。单位为kV。
一次电压、二次电压的可输入值不高于500kV，同时如果输入的数值不包括在下列电压等级时，仪器自动将“变压器类型”改变为“其他变压器”。测试“其他变压器”的容量时，需要输入被测变压器的“阻抗电压”，才能进行准确的变压器容量测量。
本仪器包含的变压器电压等级包括所有变压器（/前方为变压器的一次额定电压，/后为变压器的二次额定电压）。
变压器类型：设定被试变压器的类型。主要设定有“SJ（73）配变”、“S7.S9(及以上)配变”、“干式变压器”、“其他变压器”等四个备选项。其中，“其他变压器”的概念是指，所测变压器的额定电压未在上表所列出的电压等级范围之内的变压器、非配电变压器的特种变压器等等变压器。当选用“S7.S9(及以上)配变”项时，容量测试完毕后，系统将根据测得的被试品的负载损耗，来推定被试变压器究竟属于哪一种类型的变压器，以供工作人员参考。另外S9(11)配变与S9(11)电变的不同，请参考国标《JB/T 3837-2010变压器类产品型号编制方法》的规定。
阻抗电压：当测试“其他变压器”时，输入准确地阻抗电压，才能进行准确地容量测量。可以直接用数字键输入数据。当测试“其他变压器”以外的其他变压器时，该项将根据额定电压和变压器类型显示国标阻抗电压。一般情况下该项值无需修改，即可进行正常的容量测试。只有当试品变压器铭牌所标阻抗电压与该项所显示值相差较大时，则建议改变其值，使其更接近铭牌所标注的“阻抗电压”值，将更有助于变压器容量的测试。
当前温度：容量测试时需要进行温度校正，所以，需要在此输入当前温度。一般输入的值为被试变压器阴面的温度值再增加10℃。可以直接通过数字键输入温度值。
分接档位：被试变压器的分接开关的位置。配变通常都有三(或五)个分接档位，其中2档（3档）为标准分接。进行容量测量时，请保持被试变压器的分接开关位置与该项设置值相同。如被试变压器分接档位不是三(或五)个分接档位的情况，请将该项设定为额定分接档，同时变压器的分接开关接至标准分接档位，方可进行容量测试。
标称容量：作为测量结果的参照，此处请输入所测变压器的标称容量。以便于测得的容量形成对照。本项通过数字键直接输入即可。
变压器编号：共6位数的变压器编号。主要是为了便于变压器的管理、查阅。该项值通过数字键输入。
变压器用户：此项为拼音中文输入，可以最多输入7个中文汉字，进入该项输入后，仪器自动调出中文拼音输入法，先选拼音，“确定”拼音后，再选择汉字。本项主要是将被测变压器的用户录入，方便档案管理。
测试员：此项为拼音中文输入，可以最多输入7个中文汉字，进入该项输入后，仪器自动调出中文拼音输入法，先选拼音，“确定”拼音后，再选择汉字。本项内容是为了方便测试档案的存档、查阅。
以上各项均设定完毕，并正确接线后（参照后面详细说明），单击“确定”键既可进行容量测试。

技术参数
1、内置电源输出范围
   电压：0～10V
   电流：0～10A
2、特性通道测试量程及精度
   电压量程：AC 750V。精度，±0.2%（F.S）±1个字
   电流量程：AC 100A。精度，±0.2%（F.S）±1个字
3、直阻测试量程
0.001Ω-0.1Ω        （10A）
0.03Ω-1Ω           （5A）
0.06Ω-5Ω           （1A）
0.1Ω-50Ω           （200mA）
0.3Ω-200Ω          （40mA）
100Ω-100kΩ         （<5mA)
4、直阻测试准确度
0.2%±2μΩ
5、分辨率
   0.1μΩ
6、功率及其他指标测量精度
   功率：   ±0.5%（F.S）（CosΦ>0.1）, 
±1.0%（F.S）（0.02<CosΦ<0.1）
   空（负）载损耗测量：±2%（0.1≤CosΦ≤1）
7、变压器容量测试范围
       6.3~125000KVA
8、工作温度
   -20℃～+60℃
9、充电器电源要求
    市电 AC160V～265V
10、绝缘度
  ⑴、容量测试、电压、电流输入点对机壳的绝缘电阻≥100MΩ
  ⑵、充电电源输入对机壳之间承受工频2KV（有效值），测试时长1分钟
11、体积
    40cm×30cm×19cm
12、重量
    5㎏      
单相电源对三相变压器的短路（负载）损耗测量及其接线方式
受电源条件（没有三相电源或电源容量较小）时，以及在制造过程中或运行中需逐相检查以确定故障相时，可以用单相电源进行短路损耗试验；试验方法是将变压器低压三相的出线端短接，在高压侧分别进行三相测量，本仪器的“短路测试”中的“单相测试”具备了在不退出程序，分别测量三相后再显示三相的总结果。
根据被测变压器的绕组连接方式可以分为两种情况:A.加压绕组为△型连接时，与之不同的是，非加压侧（一般为低压侧）的三相出线端需要人工短接。绕组中的电流要求应达到变压器的额定电流的 倍。B.加压绕组为Y型连接时，加压侧参照图三十二的方式接线，不同的是，非加压侧的三相出线端需要人工短接。
根据所测电压、电流与仪器的电压、电流测试量程也分为三种情况，基本与单相电源测量三相变压器空载损耗的三种情况相同，不同之处是，二次侧应全部短接。
两瓦特法（三相三线电源）法空载测试及接线方式
将变压器非测试端开路，当测试电压和电流都不超过仪器的测试范围时，当电压超过本仪器的测试范围时，当测试电流超过本仪器的测试范围而电压没有超过本仪器的测试范围时，空载损耗测试时，一般低压侧为测试端。高压侧为非测试端，非测试端开路。
注意：这里采用的方法相当于两功率表测试法，只测量Uab和Ucb两相电压值，结果为两相的平均值；同时空载损耗也只测量Pab和Pcb两相损耗，总损耗为两相损耗之和。
两瓦特法（三相三线电源）法负载损耗测试及接线方式
与两元件法空载损耗的接线方式基本相同，不同之处只是，短路损耗测试时，一般高压侧为测试端。低压侧为非测试端，此外，非测试端需要人工短接。如高压或中压侧出线套管装有环形电流互感器时，测试前务必将电流互感器的二次端进行良好短接。
三瓦特法（三相四线电源）空载损耗测试及接线方式
将变压器非测试端开路，当测试电压和电流都不超过仪器的测试范围时，当电压超过本仪器的测试范围时，当测试电流超过本仪器的测试范围而电压没有超过本仪器的测试范围时，空载损耗测试时，一般低压侧为测试端。高压侧为非测试端，非测试端开路。
三瓦特法（三相四线电源）负载损耗测试及接线方式
与三相空载损耗的接线方式基本相同，不同之处只是，负载损耗测试时，一般高压侧为测试端。低压侧为非测试端，此外，非测试端需要人工短接。如高压或中压侧出线套管装有环形电流互感器时，测试前务必将电流互感器的二次端进行良好短接。 
直阻测试及接线方式
将红色测试钳测试线末端的U型金属垫片和插头分别接入测试仪的直阻测试部分I+与U+端，然后将黑色测试钳测试线末端的U型金属垫片和插头分别接入测试仪的直阻测试部分I-与U-端。将红色测试钳和黑色测试钳夹在需要被测试的变压器接线柱上，打开设备电源开关，在主菜单中选择“直阻测试”，在设置界面输入变压器信息，点击确定进入测试界面。在测试前根据需要选择合适的电流大小进行测试，高压侧建议电流大小为5mA、40mA、200mA三档，低压侧建议电流大小为1A、5A、10A三档。
材质分析功能及接线方式
第一步，按照容量测试方式接线并测试，测试完成后进入下一步，进行线圈本体的直阻参数测试，最后进行线圈本体的材质分析。将双线测试钳的测试线末端的电流插头与电压插头插在一起分别接入测试仪的变比测试部分的A、B、C插孔上，然后将黄、绿、红三把测试钳分别夹在变压器高压侧的A、B、C接线柱上，拿出另外三个单线测试钳，将黄、绿、红三把测试钳分别夹在变压器低压测的a、b、c接线柱上，再分别对应接在测试仪的变比测试部分的a、b、c上，将辅助测试线圈住变压器一相的高低压包（必须是同一相），接上梯形口，将辅助测试线末端的红黑插头分别接在测试仪的变比测试红色“0”线插口和黑色“0”线插口上。打开电源开关，在主菜单中选择“材质分析”功能，根据变压器铭牌将设置界面数据信息补充完整，点击“确定”进入测试界面。

ZSCZ-8900变压器材质分析仪可现场测量多种配变、电变变压器容量，无需另配电源，检测更方便、更快捷

ZSCZ-8900变压器材质分析仪变压器特性测试时，电压、电流量程均可以非常灵活、简便的进行扩展，只需简单的通过外接电压互感器、电流互感器即可，大大加宽了仪器的测试范围

ZSCZ-8900变压器材质分析仪直阻测试提供6档输出电流选择，最大可以输出10A电流。

变压器是交流输电系统中用于电压变换的重要电气设备，是一种依据电磁感应原理制造而成的静止元件。当合上断路器给变压器充电时，有时候，能够观察到变压器电流表的指针有很大摆动，随后，很快又返回到正常的空载电流值，这个冲击电流通常就被称为励磁涌流。

变压器励磁涌流有以下几个特点：第一，波形呈现尖顶形状，表明其中含有相当成分的非周期分量和高次谐波分量，其中高次谐波以二次和三次为主，并且，随着时间推移，某一相二次谐波含量可能超过基波分量的一半以上。第二，励磁涌流幅值与变压器空载投入的电压初相角直接相关。对于单相变压器来说，当电压过零点投入时，励磁涌流幅值最大。由于三相变压器各相间有120°相位差，所以涌流也不尽相同。第三，在最初几个波形中，涌流将出现间断角。第四，涌流衰减的时间常数与变压器阻抗、容量和铁心材料等都相关。

2 励磁涌流产生原因

变压器励磁涌流是由变压器铁心饱和引起的。在铁心不饱和时，铁心磁化曲线的斜率很大，励磁电流近似为零；一旦铁心出现饱和，磁化曲线斜率变小，电流随着磁通线性增长，最终演变为励磁涌流。

计及成本和工艺，现代常用的电力变压器饱和磁通一般设为1.15～1.4，而变压器运行电压一般不应超过额定电压的10%。因此，变压器稳态正常运行时，磁通不会超过饱和磁通，铁心也不会饱和。但在暂态过程中，如变压器空载合闸时，由于剩磁的作用，运行磁通就有可能大于饱和磁通，从而造成变压器饱和。例如，最严重的是电压过零时刻，合闸，假若此时铁心的剩磁，非周期磁通为经过半个周期后，磁通达到，将远大于饱和磁通，造成变压器严重饱和。

3 控制技术

对于现场中常用的三相电力变压器，防止变压器励磁涌流引起差动保护的措施主要有以下几类。

3.1 采用速饱和中间变流器

差动保护按照躲开最大不平衡电流进行整定时，带速饱和原理的差动保护能够减少非周期分量造成的保护误动，如BCH-2型就是一种增强型速饱和中间变流器的差动保护。这种差动保护的核心部分是带短路线圈的饱和中间变流器和差动电流继电器。短路线圈的存在使得在具有非周期分量电流时继电器的动作电流大为增加，从而提高了躲避励磁涌流和外部短路时暂态不平衡电流的性能。采用BCH-2型差动保护要注意短路线圈匝数的确定匝数愈多躲避涌流的性能愈好，但内部短路时继电器的动作延时就长。对中小型变压器，由于励磁涌流倍数大，内部故障时非周期分量衰减快，对保护动作要求又较低，一般选较大的匝数，而对大型变压器，内部涌流倍数小，非周期分量衰减慢，又要求保护动作快，则应选较小的匝数。最后选用的抽头是否合适，应经变压器空投试验来确定。同时，灵敏度检验应按内部短路时最小短路电流来进行。如不满足要求，则应选带制动特性的差动保护。与BCH-2型原理相同的还有DCD-2型差动继电器构成的差动保护。

总的来说，带速饱和原理的纵差保护由于动作电流大，灵敏度低，并且在变压器内部故障时，会由于非周期分量的存在而延迟动作，已逐步被淘汰。

3.2 二次谐波制动

依照励磁涌流中含有二次谐波的特点，设计了二次谐波制动的方法，一旦保护检测到差流中含有的二次谐波大于保护整定值，就闭锁保护继电器，防止励磁涌流引起保护动作。和分别为差流中的基波和二次谐波分量的幅值，为二次谐波制动比。现场应用时，根据运行经验和空载合闸试验，一般按照躲过各种励磁涌流下，最小的二次谐波含量整定。一般而言，二次谐波制动比可设为（15%，20%）。

二次谐波制动的差动保护原理简单，调试简便，灵敏度高，在当前变压器纵差保护中应用广泛。但是，在安装有静止无功补偿装置等电容分量比较大的系统，故障暂态电流中也有较大的二次谐波含量，致使差动保护动作速度受到影响。若空载合闸前变压器已经存在故障，合闸后故障相为故障电流，非故障相为励磁涌流，采用三相或门制动的方案时，差动保护必将被闭锁。由于励磁涌流衰减很慢，保护的动作时间可能会长达数百毫秒。这也是二次谐波制动方法的主要缺点。

3.3 间断角鉴别的方法

前面提到，在最初几个波形中，涌流将出现间断角。而变压器内部故障时流入差动继电器的稳态差电流是正弦波，不会出现间断角。间断角鉴别的方法就是利用这个特征鉴别励磁涌流和故障电流，即通过检测差电流波形是否存在间断角，当间断角大于整定值时将差动保护闭锁。间断角制动的保护整定值一般设为65°。对于Y/d接线方式的三相变压器，非对称涌流的间断角比较大，间断角闭锁元件能够可靠的动作，并且裕量充足；而对称性涌流的间断角会小于65°。进一步减小整定值并不是好的方法，因为整定值太小会影响内部故障时的灵敏度和动作速度。由于对称性涌流的波宽等于120°，而故障电流（正弦波）的波宽为180°，因此在间断角判据的基础上再增加一个反应波宽的辅助判据，在波宽大于140°（有20°的裕量）时也将差动保护闭锁。间断角原理由于采用按相闭锁的方法，在变压器合闸于内部故障时，能够快速动作。这一点是比二次谐波制动（三相或门制动）方法优越的地方。对于大型变压器，可以同时采用两种原理的纵差动保护，能够起到优势互补，加快内部故障的动作速度。