GB T 1094.5-2008 电力变压器.第5部分 承受短路的能力.pdf

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1、ICS 29. 180 K 41 . GB 1094.5 2008 代替GB1094. 5 2003 立目A 目已党短Power transformers一Part 5: Ability to withstand short circuit (lEC 60076-5 :2006 ,MOD) 2008-09-19发布2009-06-01实施共GB 1094.5 2008 目次前言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I 1 范围. 1 2 规范性引用文件. . . . . . . . . . .

2、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 承受短路的能力的要求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3.1 总则. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3.2 过电流条件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 承受短路能力的验证. . . . . . . . . . . . . . .

3、 . . . . . . . . . . . . . . 3 4.1 承受短路的耐热能力. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 4.2 承受短路的动稳定能力. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 附录A(资料性附录)承受短路动稳定能力的理论评估. . . . . . 11 A.1 范围. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4、 . . . . . 11 A.2 概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 A. 3 设计评审导则. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 附录B(资料性附录IEC 60076-5 :2006的系统短路视在容量. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 附录C(资料性附录类似确定. . . . . 22 GB 1094.5 2008 前E司本部分的第3章

5、和第4制性的，其余为推荐性的。GB 109412.5 注12额定容量大于100000kVA的短路阻抗值一般由制造方和用户协商确定。注22在由单相变压器组成三相级的情况下，额定容量值适用于三相组。注32不同额定容量及电压等级的具体短路阻抗值，且相应的标准，3.2.2.4 为了获得设计和统短路视在且。如果没有规定系统短路视在的对称短路电流值，应由用户在询价时提供变压器安装位置处的系，则应按表2选取。2 系统短路视在容设备最高电压Um/kV标称系统电压IkV短路视在容量/MYA6、10、2035 66 110 220 330 500 750 7.2、12、2440.5 72.5 126 252 36

6、3 550 800 500 1 500 5000 9000 18000 32000 60000 83500 注1g如无规定，则认为系统零序阻抗与正序阻抗之比为1-3.注22如用户另有要求，系统短路视在容量也可按附录B的规定选取，但应在订货合同中规定.2 GB 1094.5 2008 3.2.2.5 对具有两个独立绕组的变压器，通常只考虑三相短路，这种考虑实质上能充分满足其他可能包括在内的故障类型(3.2. 5注中所考虑的特殊情况除外)。注=当绕组为曲折形联结时，单相对地故障电流可能比三相短路电流大.但是，在所涉及的两个心柱中，较高的电流值被限制在半个绕组中.进一步说，在其他星形联结绕组中的电流

7、都小于三相短路时的电流.至于是三相短路还是单相短路对绕组的动稳定产生更大的危害，与绕组的结构设计有关.制造方和用户应就考虑哪种短路类型达成协议。3.2.3 多绕组变E器和自藕变压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。应考虑运行中可能产生的不同类型的系统故障，例如:与系统和变压器的接地有关的相对地故障和相间故障见GBjT 13499 2002)。每个系统的特性(至少是短路视在容量值和零序阻抗与正序阻抗之比的范围)应由用户在询价时提出。三相变压器的三角形联结稳定绕组应能承受运行中可能出现的、并与相关系统的接地条件有关的不同类型的系统故障所产生的过电流，在由单相变压器组

8、成三相组的情况下，除非用户确认会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处的短路。注2将辅助绕组设计成能承受其端子上的短路可能是不经济的.此时，应采取合适的措施(如，采用串联电抗器，或在某些情况下采用熔断器来限制过电流值.此外，也要注意防止变压器与其保护装置之间的线路部分发生短路队冉.3.2.4 增压变压增压变压器的阻抗值可能很小，因此，绕组中的过电流主要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。如果增压变压器直接与一台变压器相连作电压幅值和/或相位移调节用，则此增压变压器应能承受由这两种设备合成阻抗所产生的过电流。3.2.5 直接与其他电器相连接

9、的变E当变压器直接与其他电器相连接时，这些电器的阻抗将限制短路电流。按制造方和用户之间的-j议，可以将变压器、系统及与变压器直接相连电器的各自阻扰的总和计人在内。如果发电机与变压器之间的连接良好，以至在此范围内的相间或两相接地故障的可能性可以忽略不计时，则上述规定也适用于发电机变压器。注=如果发电机与交压器之间的连接状态如上所述，则对于中性点接地的星形一三角形联结的发电机变压器，在与星形联结绕组相连接系统发生相对地故障，或在发电机与系统不同步的情况下，就可能发生最严重的短情况.3.2.6 专用变压器和安装在故障率高的系统中的变压对于特殊使用场合如电炉变压器和向牵引系统供电的变压器或运行条件(如

10、所连接系统的故次数多)，变压器承受频繁过电流的能力，应由制造方和用户专门协商确定。有关系统中非正常运行条件的情况，用户应事先向制造方提供。3.2.7 分接开关当变压器装有分接开关时，分接开关应能承受与绕组一样的短路过电流。但不要求有载分接开关具有切换短路电流的能力.3.2.8 中性点端子曲折形联结绕组的中性点端子，应按可能流经这电。4 承受短路能力本章的要求既适用于GB1094.1所规定的泊程式电力变压器，也适用于GB1094. 11所规定的干式电力变压器。3 GB 1094.5 2008 4. 1 承受短路的耐热能力4. 1. 1 概述变压器承受短路的耐热能力应通过计算的方式进行验证。4.

11、1. 2 4.1.5的规定进行。4. 1. 2 对称短路电流E对于具有两个独立绕组的三相变压器，对称短路电流方均根值I应按下式计算:U 1 . . . . . . ( 1 ) .3 x (Z, x Z,) 式中zI一一对称短路电流的方均根值，单位为千安(kA); Z，一一系统短路阻抗，每相欧姆(n)(等值星形联结)，按下式计算tZ.一旦-S ( 2 ) 式中zU，-标称系统电压，单位为千伏(kV); S一一系统短路视在容量，单位为兆伏安(MVA)。U和Z，按以下规定za) 对于主分接zU一一所考虑绕组的额定电压矶，单位为千伏(kV); Z，一一折算到所考虑绕组的变压器的短路阻抗1，每相欧姆(n

12、)(等值星形联结)，按下式计算:式中zz.-ztXUi 一一IOSr Z，一一在参考温度、额定电流和额定频率下所测出的主分接短路阻抗，用%表示;Sr-变压器的额定容量，单位为兆伏安(MVA)。b) 除主分接外的其他分接=U一一所考虑绕组在相应分接的电压(另有规定除外户，单位为千伏(kV); Z，一一折算到所考虑绕组在相应分接的短路阻抗，以每相欧姆(0)表示。对于多绕组变压器、自藕变压器、增压变压器和直接与其他电器连接的变压器，其过电流按3.2.3、3.2.4或3.2.5进行。所有变压器，除3.2.2.2所述情况外，都应考虑系统的短路阻抗。注2曲折形联结的绕组，单相对地故障的短路电流可能明显大于

13、三相故障电流.因此，在计算的温升时应考虑此电流值的增大.4. 1. 3 对称短路电流的持续时间除另有规定，用于计算承受短路耐热能力的电流I的持续时间为2s。 ( 3 ) 别结注z对于自捐变压器和短路电流超过25电流的变E器，经制造方与用户协商后，短路电流持续时间可以小子25. 4. 1.4 每个绕组平均温度的最大允当每个绕组分别按4.1.2和4.1.3施加规定持续时间的对称短路电流I后，其在任何分接位置下的平均温度矶应不超过表3规定.吊/.IH.a 公式(4)和公式(5)中所用法测量的绕组温升之和。如。应表示为最高允许环境温度与在额定条件下用电阻出的绕组温升不适用时，则绕组起始温度4应为最高允

14、许环境温度与1) 此处用符号Z，和马分别代替GB1094. 1 1996所采用的Z和%，其目的是与本部分4.2.3内容一致，以 2) 分接电压的定义见GB1094.1 1996的5.2.4 GB 1094.5 2008 绕组绝缘系统所允许的温升之和。3 每个绕组在短路后的平均温度最大允许值绝缘系/ 温度最大值/变的型式 (括号内为绝缘耐热等级)铜绕组铝绕组泊浸式105A) 250 200 105(A) 180 180 120(E) 250 200 130(B) 350 200 干式155(F) 350 200 180(H) 350 200 200 350 200 220 350 200 注12

15、当绕组由高抗拉强度的铝合金导线制成时，可由造方和用户协商确定更高的温度最大值，但不得超过相应的铜绕组的温度.注2:当泊浸式变使用的绝缘系统不是A级时，可由制造方利用户协定不同的允许温度最大值，4. 1.5 温度。1的绕组短路后的平均温度。1应由下述公式计算z2X (8，。十235)81 80 + 106000咱(铜绕组. . . . ( 4 ) P Xt在2X (80 + 225) 81 80 + 45700咱(铝绕组). . . . . . . . ( 5 ) JZ tA 式中z吼一一绕组短路t(s)后的平均温度，单位为摄氏度(C); 80-一绕组起始温度，单位为摄氏度(C); J一一短路电

16、流密度，单位为安每平方毫米(A/mm2)，按对称短路电流的方均根值计算出zt一一一持续时间，单位为秒(吵。注z公式(4)和公式(5)是按绝热条件推导的，且仅对短路持续时间不超过105时才有效.公式中的系数是按表4中所列的参数得出的.参数100 c时比热/(J/kg C) 100 C时的密度/(kg/m3)100 c时的电阻率/(n.m) 4.2 承受短路的动4.2. 1 如力、设计和制造同步验证。4 材料参数材铜398.4 8894 0.022 4 应由下述两者之一料 铝928 2685 0.035 5 5 GB 1094.5 2008 所用验证方法的选择，应由用户和制造方在订货前协商确定。短

17、路试验为特殊试验(见GB1094. 1 1996的3.11.3)，应在订货合同中规定。试4.2.7的要求进行。按4.2.2u大容量变压造方协商确定。时不能按本部分进行试验，如z受试验条件的限制。此时，试验条件应由用户和制当选择按计算、设计和制造同步验证时，要求用已做过短路试验的类似变上的短路试验来证明。鉴别类似变压器的准则参见附录c.4.2.2 变压器在短路试验前的条件或在有代表性的模型4. 2. 2. 1 除非另有规定，试验应在准备投入运行的新变压器上进行。短路试验时，保护用的附件，如气体继电器及压力释放装置应安装在变压器上。注g对短路性能无影响的附件(如可拆卸的冷却器可不安装.4.2.2.

18、2 短路试验前，变压器应按GB1094. 1 1996的规定进行例行试验，但在此阶段中，不要求做电冲击试验.如果绕组带有分接，应在短路试验所在分接位置上测量电抗，必要时也对电阻进所有电抗测量值的复验性应在土0.2%以内。包括例行试验结果在内的试验报告，在短路试验开始前应备齐。量。4.2.2.3 短路试验开始时，绕组的平均温度最好应在10.C n40 .C之间见GB1094. 1 1996的10.1)。短路试验期间，由于流过短路电流，绕组的温度可能升高。当布置I类变压器的试验线路时应考虑这种情况。4.2.3 双绕组变压器的试验电击幢幢2试验应在被试相的电流达到最大非对称值时进行。非对称试验电流的

19、第一个峰值(kA)，按下式计算zi IXkXJ2 . . . . . . . . ( 6 ) 式中，对称短路电流I按4.1.2确定。k为计算试验电流初始偏移的系数，而J否则考虑了正弦波峰值对方均根值之比。系数kxJ2(或称峰值因数与X/R有关，其中=X一一变压器的电抗与系统电抗之和(X，十X.)，以0表示sR一一变压器电阻与系统电阻之和(R，+R.)，以0表示，其中R，为参考温度下的电阻见GB 1094. 1 1996的10.1)。在短路电流计算中若包括了系统短路阻抗时，如元另行规定，应假定系统的X./R.值等于的X，/R，值。表53)列出了不同X/R值的峰值困数值，以供实际应用。6 X/R

20、1 1. 5 2 3 是x.f21. 51 1. 64 1. 76 1.95 注=若X/R为1-14之间的其他值，则是x.f2可用线3) 表5是按下列峰值因数公式得出的2k X.f2=l + (e-14时，系数以.f2假定为z对E类变压器:1. 8 x.f2 2. 55; 对皿类变压器:1. 9 x.f2 2. 69. 4.2.4 短路试验电流的非对称峰值和对称方均根值的允许偏如果短路试验电流的持续时间足够长，则包含第一个峰值;的非对称电流将变化到对称电流方均根值l(见4.1. 2)。试验中所得到的电流峰值偏离规定值应不大于5%，而对称电流偏离规定值应不大于10%。4.2.5 双绕组变E器短路

21、试验程序4. 2. 5. 1 为了得到4.2.4所要求的试验电流，电源的空载电压可高于被试绕组的额定电压4】，绕组的短路可在变压器另一绕组施加电压之后后短路)进行，亦可在施加电压之前(先短路进行。如果采用后短路，所施加的电压应不超过1.15倍绕组额定电压，但制造方和用户另有协议时除外。如果对单同心式绕组的变压器采用预先短路，为了避免铁心饱和，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。否则，试验最初的几个周波中将会产生过大的励磁电流并叠加于短路电流上。当现有的试验设备要求将电源接到内绕组时，应采取特别的措施，如=预先磁化铁心，以防止产生励。对交叠式绕组或双同心式绕组的变压器，应经

22、制造方和用户协商后才能采用先短路的方法。为防止危险的过热，前后两次施加过电流之间的时间间隔应适当，此时间间隔应由用户和制造方协商确定。注z当对I类变压器试验时，可能需要考的补偿.间由升!起的X/R的变化，并在试验回路中提供相应4.2.5.2 为了在被试相绕组中得到短路电流的起始峰值(见4.2.3)，合闹时应使用同步开关来调节。为了检查试验电流2和1，应使用示波图记录。为了在三个相绕组中的某个绕组上得到最大的非对称电流，应在该相绕组上的电压过零时合闸。注lz对于星形联结绕组，当相电压过零时合闸，可以得到最大的非对称电流.蜂值电流2的系数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，

23、这个条件可以在线电压过零时合闹得到.在预先中，在线电压最大时合闸是确定系数是的一种方法.此时，可以从线电流的示波图中求出系数儿确定三角形联结绕组相电流的另一种方法是将测量线电流的各电流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.注22对星形一曲折形联结的恒磁通调压、且x.!r，3230 K3 K3 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 19 GB 1094.5 2008 表A.4L值式导线类型-.-连续式，螺旋式层式单根或双根1. 2 1. 1 非自粘性的CTCs1. 7 1. 3 应注意上述FriIt的计算公式是指动态倾斜且是按半经的性质及厚度有关.的。此力的实际极限值也与绕

24、组结构和导线绝缘20 注22为了夹紧铁心，施加于铁心叠片搭接面上的压力P必须至少为2F. 103 p = _ ._ -.V. (MPa) 2.S.a.t.h 式中=F一一作用于端部铁辄上的短路力峰值(kN); S一一铁心叠片的角搭接处西积(mm2); a 一一粘合系数标么值); t一一-铁心单位厚度(mm一1)的叠片张数zh一一铁心厚度(mm).附录B(资料性附录)IEC 60076-5: 2006的系统短路视在IEC 60076-5 :2006的系统短路视在容量见表B.l的规定。B. 1 IEC 60076-5: 2006中的系统容设备最高电压Um/视在容量/MVAkV 欧洲现用7.2;12

25、;17.5;24 500 36 1000 52;72.5 3000 100;123 6000 145;170 10000 245 20000 300 30000 362 35000 420 40000 525 60000 765 83 500 注:如元规定，则认为系统零序阻抗与正序阻抗之比为1-3.GB 1094.5 2008 北美现用值500 1 500 5000 15000 15000 25000 30000 35000 40000 60000 83500 21 GB 1094.5 2008 附录C(资料性附录类似变压器的确定如果一台变压器与另一台被当作参考变压器的下列特征相同，则该台变压

26、器被看作与参考变压器相类似z22 运行方式相同，如为发电机升压变压器、配电变压器、联络变压器;设计结构相同，如为干式、油浸式、带有同心式绕组的心式、交叠式、壳式、固形线圈、非圆形线圈;主要绕组的排列和几何分区顺序相同z绕组导线材质相同，如为铝、铝合金、软铜或硬铜、金属箱、圆线、扁线、连续换位导线和环氧树脂粘接如果用); 主要绕组类型相同，如为螺旋式、连续式、层式、饼式;短路时吸取的容量(额定容量/短路阻抗标么值)为参考变压器的30%u130%之间;向力和绕组应力不超过参考变压器的120%; 造工艺过程相同;固定和支撑方式相同。CON-山.叮OF国。华人民共国家标准电力变压第5部分=承受短路的能力GB 1094.5 2008 国和中* 中国标准出版社出版发行北京复兴门外三里洞北街16号邮政编码:100045 网址电话:6852394668517548 中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销* 印张1.75 字数43千字2008年12月第一次印刷开本880X 1230 1/16 2008年12月第一版* 书号:155066 1-35021 如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究电话:(010)68533533GB 1094.5-2008