ICS29.180

CCSK41

DL/T

中華人民共和國電力行業標準

DL/TXXXX—XXXX

油浸式電力變壓器（電抗器）現場

低頻加熱試驗導則

Guideforon-sitelow-frequencyheatingtestofoil-immersedpower

transformer(reactor)

（征求意見稿）

（本稿完成日期：2022年5月30日）

202X-XX-XX發布202X-XX-XX實施

國家能源局發布

2

油浸式電力變壓器（電抗器）現場低頻加熱試驗導則

1范圍

本文件規定了油浸式電力變壓器（電抗器）現場低頻加熱試驗的試驗原理、試驗設備與

儀器、試驗方法和試驗報告等要求。

本文件適用于油浸式電力變壓器（電抗器）及高壓直流輸電用換流變壓器現場低頻加熱

試驗，包括低溫環境下配合熱油循環、絕緣試驗、啟動運行的輔助加熱，以及絕緣干燥處理。

其他應用可參照執行。

2規范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期

的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括

所有的修改單）適用于本文件。

GB/T1094.2－2013電力變壓器第2部分：液浸式變壓器的溫升

GB/T2423.1電工電子產品環境試驗第2部分：試驗方法試驗A：低溫

GB/T2900.74－2008電工術語電路理論

GB/T2900.95－2015電工術語變壓器、調壓器和電抗器

GB/T4208外殼防護等級（IP代碼）

GB/T11021電氣絕緣耐熱性和表示方法

GB/T17626電磁兼容試驗和測量技術

GB/T42008－2022試驗用變頻電源通用規范

3術語和定義

GB/T1094.2-2013和GB/T2900.95-2015界定的以及下列術語和定義適用于本文件。

3.1

低頻加熱low-frequencyheating

對變壓器（電抗器）施加頻率范圍為0.01Hz～5Hz的低頻試驗電壓，利用繞組損耗產生

的熱量使變壓器（電抗器）加熱。

3.2

鐵心臨界飽和頻率criticalsaturationfrequencyofironcore

在低頻試驗電壓下，采用短路法接線的變壓器鐵心發生飽和的臨界頻率。

3.3

低頻視在阻抗low-frequencyapparentimpedance

3

在低頻試驗電壓下，變壓器（電抗器）加壓端子間電壓均方根值和電流均方根值之比。

[來源：GB/T2900.74－2008131-12-44，有修改]

3.4

預期加熱電流expectedheatingcurrent

根據加熱目的及被加熱設備情況確定的加熱電流的要求值或最大允許值。

4試驗原理

低頻加熱試驗原理是：在遠低于額定頻率的試驗頻率下，將電壓施加到油浸式電力變壓

器（電抗器）的一個繞組上，變壓器的另一或多個繞組短路并接地，通過施加的電流以及短

路側感應的電流在相應繞組上產生熱量，使變壓器溫度升高。選用遠低于額定頻率的低頻，

最大程度地減小變壓器（電抗器）繞組感抗，從而減小無功功率和工作電壓。試驗過程中監

測溫度和電流，通過改變頻率或電壓來調節加熱功率，從而平穩地達到加熱的目標溫度。

油浸式電力變壓器（電抗器）現場低頻加熱試驗接線原理如圖1所示。

圖1油浸式電力變壓器（電抗器）現場低頻加熱試驗接線原理示意圖

5試驗設備與儀器

5.1試驗設備與儀器組成

試驗設備與儀器包括低頻加熱電源、電氣量測量單元和溫度測量單元，宜集成為箱式的

成套裝置，方便運輸和現場使用。

5.2通用要求

通用要求如下：

——環境條件：工作溫度范圍為-40℃～40℃，空氣相對濕度應不大于95%（無凝露）；

——供電電源：電壓三相380V±10%，頻率50Hz±2%，符合GB/T42008－2022中5.2.2

的要求；

——外殼防護性能應符合GB/T4208中規定的IP54的防護要求；

——環境適應性應符合GB/T2423.1的要求；

——電磁兼容性能應符合GB/T17626的要求。

5.3低頻加熱電源

低頻加熱電源要求如下：

4

——基本功能應符合GB/T42008－2022中5.4的要求；

——輸出波形宜為方波；

——輸出頻率范圍應覆蓋0.01Hz～5Hz，頻率調節細度不低于0.01Hz；

——電網側電能質量的影響要求應符合GB/T42008－2022中5.6.3的要求。

5.4電氣量測量單元

電氣量測量單元要求如下：

——應具備測量供電電源電壓、電流和有功功率的功能；

——應測量低頻加熱電源輸出電壓、電流、頻率和有功功率，頻率測量范圍應覆蓋

0.01Hz～5Hz；

——電壓、電流及頻率測量的準確度應不低于2級，功率測量準確度應不低于5級；

——宜具備變壓器短路繞組的感應電流測量功能；

——宜具有實時顯示輸出電壓和電流波形的功能。

5.5溫度測量單元

溫度測量單元要求如下：

——應具備變壓器（電抗器）頂層油溫度、底層油溫度、環境溫度和保溫環境（如有）

的溫度測量功能；

——溫度測量最大允許誤差應不超過±1℃。

6試驗方法

6.1試驗前準備

6.1.1低頻加熱電源

低頻加熱電源宜獨立供電。

6.1.2被試變壓器（電抗器）

試驗前被試變壓器（電抗器）要求如下：

——應完成真空注油；

——鐵心、夾件、油箱應可靠接地，各側套管電流互感器二次側端子應短路接地；

——頂層油溫溫度計、呼吸器工作應正常；

——強油循環設備冷卻器油泵狀態應正常且接通電源；

——試驗前應進行繞組直流電阻測試，宜記錄絕緣電阻和油色譜的值；

——根據預定的加熱目標確定冷卻系統的工作狀態、外接濾油機方式，具體技術要求應

由設備制造廠結合設備情況確定。。

6.2試驗接線

變壓器有多繞組或分接檔位時存在多種可選接線，試驗前按以下原則選擇合適的接線：

——應選用低頻視在阻抗盡量接近低頻加熱電源額定電壓與額定電流比值的接線和分

接檔位；

——試驗接線應便捷且安全可靠，低頻視在阻抗和加熱功率相近時，宜選擇接線數量更

少的接線；

——應對各側繞組的電流進行計算校核，確保不超過繞組額定電流或制造廠規定的值；

5

——當選用的接線有一個以上短路繞組時，所有短路繞組應安裝監測其電流的測量單元。

注：低頻加熱電源受額定電壓與額定電流的限制，實際輸出功率總是小于額定功率。為了

提高低頻加熱電源的利用效率，需要選擇合適和接線和試驗頻率，使得低頻加熱電源

與被加熱設備的低頻視在阻抗實現匹配。本文件附錄A提供了阻抗匹配的原則及典型的

試驗接線時參數估算方法。

6.2加熱程序

6.2.1按照所選接線方式完成試驗接線，并檢查無誤。

6.2.2啟動低頻加熱電源，按以下步驟調節電源電壓和頻率直至達到預期加熱電流：

a）在頻率不小于3Hz、電壓為0V的情況下閉合電源輸出斷路器；

b）逐步升高輸出電壓，輸出電流隨之逐步升高，達到預期加熱電流時停止調壓；

c）若輸出電壓已達到額定電壓，則應緩慢降低頻率繼續升高輸出電流。

6.2.3達到預設加熱電流后開始計時，每30min進行一次各測點溫度和電氣量的讀數和

記錄。

6.2.4被加熱設備溫度升高后低頻視在阻抗會上升，加熱電流隨之降低。應按6.2.2的

步驟調節電壓或頻率，維持加熱電流穩定。調節完成后應增加一次電氣量的讀數記錄。

6.2.5達到預定的加熱目標后，按以下步驟降低加熱電流并關停電源裝置：

a）緩慢升高電源頻率至3Hz或以上；

b）降低電源電壓至0V；

c）分斷電源輸出斷路器。

注：預定的加熱目標因應用場景不同而有所差異，一般由設備廠家或設備運維單位指定。

包括：達到指定的頂層油溫溫度、達到指定溫度后維持指定的時間、達到指定電流后

維持指定時間、表征絕緣干燥情況的技術指標達到指定數值等。

6.3注意事項

6.3.1調節頻率的操作應在當前頻率下至少一個周期之后才能再次進行調節，當前頻率

小于0.1Hz時每次調節幅度不超過0.01Hz。

6.3.2低頻加熱電源頻率最低不應小于鐵心臨界飽和頻率。當工作頻率非常接近鐵心臨

界飽和頻率時，可能出現鐵心臨界飽和頻率隨繞組溫度升高從而出現鐵心飽和的情況，因此

宜監測各繞組的電流波形，一旦出現鐵心飽和的特征電流波形，應立即升高頻率。本文件附

錄B給出了變壓器的鐵心臨界飽和頻率的估算方法和鐵心飽和的特征波形。

6.3.3監測各繞組的電流不應超過相應繞組的額定電流，低頻加熱電源的總輸出有功功

率不應大于被加熱設備的額定總損耗。

6.3.4監測變壓器（電抗器）各測點溫度的變化，按照GB1094.2－2013附錄D的方法

估算繞組的平均溫度和熱點溫度。應保證繞組熱點溫度不超過產品規定值和GB/T11021的規

定，必要時應降低加熱功率或增加冷卻功率，防止繞組過熱。

7試驗報告

試驗報告至少應給出以下幾方面的內容：

——試驗對象銘牌參數；

——試驗日期；

——試驗地點；

6

——試驗環境條件；

——試驗接線；

——試驗儀器設備；

——試驗結果；

——試驗中的異常現象及處理結果。

7

附錄A

（資料性）

典型試驗接線與參數估算

A.1總則

被試變壓器（電抗器）因繞組數量、相數和連接組別存在差異，繞組的試驗接線有多種

不同的方案，應結合試驗目的和參數估算來選擇合適的接線方案。

A.2符號

本文件附錄A各種變量的符號說明如下：

——變壓器加壓側（換流變網側）繞組直流電阻，單位為歐姆（Ω）；

、——變壓器短路側（換流變閥側）繞組直流電阻，單位為歐姆（Ω）；

?1

——變壓器當前分接檔位的變比；

?2?3

——低頻視在阻抗，單位為歐姆（Ω）；

?

——低頻視在阻抗，單位為歐姆（Ω）；

??

——受低頻加熱電源額定電壓限制時的最大輸出電流，單位為安培（A）；

??

——受低頻加熱電源額定電壓限制時的低頻視在阻抗，單位為歐姆（Ω）；

?α

——受低頻加熱電源額定電流限制時的最大輸出電壓，單位為伏特（V）；

???

——受低頻加熱電源額定電流限制時低頻視在阻抗，單位為歐姆（Ω）；

?β

——低頻加熱頻率，Hz；

???

——變壓器（電抗器）設備的一次側額定電壓，單位為千伏（kV）；

?

——變壓器（電抗器）額定容量，單位為兆伏安（MVA）；

??

——變壓器當前分接檔位的短路阻抗電壓，%；

??

——低頻加熱電源額定輸出電流，單位為安培（A）；

??

——低頻加熱電源額定輸出電壓，單位為伏特（V）；

??

——預期加熱電流有效值，以加壓側電流為準，單位為安培（A）；

??

——最佳匹配阻抗，為低頻加熱電源額定輸出電壓與和較小者的比值，單位為

?h

歐姆（Ω）；

???????h

——加壓側的電流有效值，單位為安培（A）；

、——第2、3短路側繞組感應的電流有效值，單位為安培（A）；

?1

——低頻加熱功率，單位為瓦特（W）；

?2I3

、、——星形接線的三相繞組的直流電阻，單位為歐姆（Ω）；

??

、、——三角形接線的三相繞組的直流電阻，單位為歐姆（Ω）；

??????

——電抗器的電感量，單位為亨特（H）。

?????????

?

A.3阻抗匹配原則

低頻加熱電源受額定電壓與額定電流的限制，實際輸出功率總是小于額定功率。一般來

說，選用的低頻加熱電源額定輸出電流應大于或等于預期加熱電流。當無法滿足這一條

???h

8

件時，加熱電流無法達到預期加熱電流，理應更換符合條件的低頻加熱電源，或者降低預期

加熱電流。為簡化表達，本文件一律認為這一條件得到了滿足。

定義最佳匹配阻抗為，為低頻加熱電源額定輸出電壓與的比值：

??≤??

?????h(A.1)

??

圖A.1展示了低頻視在阻抗和最佳匹??配=阻抗Ih之間的關系。圖中的斜線的斜率即為阻

抗值，因此有。當低頻視在阻抗偏大（）時，受低頻加熱電源的額

????

定電壓限制，電壓最高升高到，加熱電流最大只能升高到(；當低頻視在阻抗偏

???<??<?????=???

小（）時，受低頻加熱電源的額定電流或者預期加熱電流的限制，電流最高升高到

??????<??

，低頻加熱輸出電壓最大只能升高到()，對于大多數變頻電源來說，工作在低

??=???

于額定電壓的狀態會使電源裝置內部損耗增加，波形變差。由此可見，被加熱設備的低頻視

??????<??

在阻抗應與最佳匹配阻抗盡量接近，才能讓低頻加熱電源的利用效率最高，且工作在

最佳狀態。

????

圖A.1阻抗匹配的原理

A.4單相雙繞組變壓器

A.4.1接線

單相雙繞組變壓器主要是高壓直流輸電用換流變壓器，一般有帶極性切換的調壓繞組。

采用單相低頻加熱電源，電源的輸出端連接變壓器的高壓側（換流變的網側），變壓器的低

壓側（換流變的閥側）短路。接線圖如圖A.2所示。

9

圖A.2單相雙繞組變壓器低頻加熱接線圖

A.3.2參數估算

按式(A.2)計算各個分接檔位的低頻視在阻抗，選擇低頻視在阻抗最接近匹配阻抗的分

接，計算時電阻應折算到75℃或預設的加熱溫度。

（）

2A.2

2?????

一般來說頻率足夠低，因?此?可=以?先1忽+略?上?2式+的第??三5項0。在不同的分接檔位，和均

有差異，選擇合適的檔位，使估算的盡量與接近。

??1?

當所有檔位的低頻視在阻抗均大于最佳匹配阻抗時，則只能選擇其中低頻視在阻抗最小

????

的接線；反之，當所有檔位的低頻視在阻抗均小于最佳匹配阻抗時，應選擇低頻視在阻抗最

大的接線，并可考慮適當增加工作頻率。

因此，由于式（A.2）式第三項的存在，通過調節總是可以滿足,因此低頻加熱

電源總是可以工作在額定電壓下。因此各繞組中的加熱電流、和加熱功率可以按式

???≥??

（A.3）-式（A.5）式估算：

?1?2??

（A.3）

??

1?

?=?（A.4）

???

?2=??

（A.5）

2

??2

??=???1+??2

A.4單相多繞組變壓器

A.4.1接線

10

單相多繞組變壓器仍主要是高壓直流輸電用換流變壓器，繞組包括高壓繞組（換流變的

網側）和兩個低壓繞組（換流變的Y接閥側繞組和D接閥側繞組），一般有帶極性切換的調壓

繞組。

采用單相低頻加熱電源，電源的輸出端連接變壓器的高壓側（換流變的網側），變壓器

的一個低壓側（換流變的閥側）短路，另一個繞組開路；也可根據需要同時短接兩個低壓繞

組。接線圖如圖A.3所示。

（a）一個低壓繞組短路（b）兩個低壓繞組短路

圖A.3單相多繞組變壓器低頻加熱接線圖

A.4.2參數估算

一個繞組短路時，參數估算方法與A.3.2完全一致。

多個繞組短路時，低頻視在阻抗相相當于折算到加壓側時各短路繞組的阻抗相互并聯后

與加壓側阻抗串聯，相比于只短路一個低壓繞組的情況其實在阻抗要更低。按照阻抗匹配的

原則，只有當一個繞組短路時低頻視在阻抗過大時才考慮兩個或多個繞組短路，此時頻率應

該足夠低，因此忽略變壓器漏抗。按公式(A.6)計算各個分接檔位的低頻視在阻抗。

（A.6）

1

?11

?=?+

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