温升及过载能力试验检测
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发布时间:2025-07-23 14:42:43 更新时间:2025-07-22 14:42:43
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作者:中科光析科学技术研究所检测中心
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温升及过载能力试验是评估电气设备(如变压器、电机、开关设备、电抗器、电缆等)在额定负载或规定过载条件下运行时,其关键部件(如绕组、导体、触点、绝缘材料等)温度升高情况以及承受过载电流能力的核心检测项目。这项试验对于确保设备在长期运行中的安全性、稳定性、使用寿命和经济性至关重要。过高的温升会导致绝缘材料加速老化、性能劣化,甚至引发绝缘击穿、起火等严重事故;而过载能力则直接决定了设备在电网波动或故障工况下的承受极限和可靠性。因此,通过科学严格的温升及过载能力试验,验证设备设计合理性、材料选型恰当性及制造工艺可靠性,是产品出厂前、型式试验或设备验收中不可或缺的关键环节,为设备的安全并网和长期稳定运行提供坚实保障。
温升及过载能力试验通常包含以下核心检测项目:
1. 额定工况下稳态温升试验: 在设备额定电压、额定电流(或额定功率)下连续运行足够长时间,直至各被测部位的温度达到稳定状态(通常指在1小时内温升变化不超过1K),测量并记录关键部位(如绕组、铁芯、外壳、母线连接处、开关触点等)的温升值(相对于环境温度)。
2. 过载能力试验: 此试验旨在验证设备在超过额定负载(如1.1倍、1.2倍、1.3倍额定电流等)条件下运行一段时间(通常由标准规定或客户要求,如2小时、4小时、8小时等)的能力。试验中需要监测:
3. 热点温升测量: 对于变压器等设备,确定绕组最热点的位置(热点)及其温升是核心要求。这通常需要特殊方法(如光纤测温、热模拟计算结合实测)或通过测量“顶部油温+热点温升梯度”来推算。
4. 温度分布测量: 有时需要考察设备内部或表面的温度分布状况。
5. 冷却系统效能验证: 对于配备冷却系统(如风扇、油泵、散热器)的设备,试验也验证其在规定负载下维持温升在限值内的能力。
进行温升及过载能力试验需要依赖一系列精确的测量仪器和设备:
1. 热电偶: 最常用且可靠的接触式测温传感器,适用于固定点(如绕组埋点、导体表面、外壳特定位置)的温度测量。需注意热电偶类型(如T型、K型)、线径、绝缘和固定方式。
2. 铂电阻温度计: 用于需要更高精度的场合,如测量环境温度或油温。
3. 红外热像仪: 非接触式测温设备,适用于快速扫描设备表面温度分布、识别热点、测量难以接触部位的温度。
4. 光纤温度传感器: 特别适用于强电磁场环境(如变压器绕组内部)或需要多点、高精度测量的场合。
5. 温度巡检仪/数据采集系统: 用于同时采集、记录、存储来自多个热电偶、电阻温度计等传感器的温度信号。要求通道数足够,精度符合标准。
6. 高精度电流互感器/电压互感器: 用于精确测量施加到设备上的电流和电压值。
7. 功率分析仪/电参数测量仪: 用于精确测量设备的输入功率、功率因数、电流、电压等电气参数。
8. 环境参数监测设备: 精密温度计、湿度计、气压计,用于测量试验场所的环境温度、相对湿度和大气压,以便进行结果校正。
9. 大电流/高功率电源: 能够稳定输出试验所需额定及过载电流/功率的可调电源装置。
10. 冷却介质流量/温度监测装置: 对于液冷设备,需要监测冷却介质的流量和进出口温度。
温升试验主要依据热平衡原理进行,常用方法包括:
1. 直接负载法(最常用): 在实际或等效的额定负载下(直接通电或通过负载柜消耗功率),使设备达到热平衡状态后测量温升。这是最准确的方法。
2. 相互负载法(双供电法): 主要用于变压器。两台相同变压器初级并联接电源,次级相互连接(极性相反),通过调节初级电压使次级产生所需的循环电流,模拟负载损耗。此方法无需大功率负载,但需两台相同变压器。
3. 短路法: 将变压器次级短路,在初级施加电压使初级电流达到额定值。此时铁损很小,主要产生与负载电流对应的铜损(I²R损耗),用于测量绕组的温升。
4. 等效电流法/叠加法: 有时用于无法进行满载试验的大型设备。通过施加一定比例的负载电流并测量温升,然后根据损耗与电流平方成正比的关系外推至额定负载下的温升。
过载能力试验通常是在完成额定温升试验并冷却后,直接施加规定的过载电流,持续运行规定时间,监测关键部位温升是否超过极限,并观察设备是否有异常(如异常声响、冒烟、跳闸、机械变形等)。
试验过程中必须:持续监测关键点温度和环境参数;确保设备在稳定状态下读数(热平衡);记录完整的试验数据(电流、电压、功率、各点温度、环境温度、时间)。
温升及过载能力试验必须严格遵循相关国家、行业或国际标准,主要标准包括:
1. IEC标准 (国际电工委员会):
2. GB标准 (中国国家标准):
3. 其他地区标准: 如IEEE (美国电气和电子工程师协会) C57系列标准(针对变压器)、NEMA(美国电气制造商协会)标准、EN(欧洲标准)等。
核心要求: 所有标准都规定了: * 温升限值: 针对不同绝缘等级(如A, E, B, F, H级)的材料和设备部件(绕组、油、触点、外壳等),规定了最高允许温升(或温度)。 * 试验条件: 环境温度参考值(通常40°C)、海拔校正(如适用)、电源要求、测量点的选取和布置方式。 * 试验方法: 明确负载方式、达到稳定的判定、测量频率、数据记录要求。 * 过载要求: 明确过载倍数、持续时间、允许的温升(通常高于额定限值,但有限制)以及试验后的状态要求(如是否能继续正常运行)。 * 结果评定: 明确如何根据测量数据和环境参数计算最终温升值,并与标准限值比较判定是否合格。
严格依据适用的标准进行试验设计和实施,并使用符合精度要求的仪器进行测量,是确保温升及过载能力试验结果准确、有效且具有公信力的根本保证。
证书编号:241520345370
证书编号:CNAS L22006
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