[PDF] GB 1094.5-2008 - 中国标准 英文版
| 标准号码 | 美元 | 购买PDF | 工期 | 标准名称(英文版) |
| GB 1094.5-2008 | 759 | GB 1094.5-2008 | <=5 | 电力变压器 第5部分：承受短路的能力 |
| 基本信息 | |
|---|---|
| 标准编号 | GB 1094.5-2008 (GB1094.5-2008) |
| 中文名称 | 电力变压器 第5部分：承受短路的能力 |
| 英文名称 | [GB/T 1094.5-2008] Power transformers -- Part 5: Ability to withstand short circuit |
| 行业 | 国家标准 |
| 中标分类 | K41 |
| 国际标准分类 | 29.180 |
| 字数估计 | 29,270 |
| 发布日期 | 2008-09-19 |
| 实施日期 | 2009-06-01 |
| 旧标准 (被替代) | GB 1094.5-2003 |
| 引用标准 | GB 1094.1-1996; GB 1094.3-2003; GB 1094.11-2007; GB/T 13499-2002 |
| 采用标准 | IEC 60076-5-2006, MOD |
| 标准依据 | 国家标准批准发布公告2008年第16号(总第129号) |
| 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 |
| 范围 | GB 1094的本部分规定了电力变压器在由外部短路引起的过电流作用下应无损伤的要求。本部分叙述了表征电力变压器承受这种过电流的耐热能力的计算程序和承受相应的动稳定能力的特殊试验和理论评估方法(参见附录A)。本部分适用于GB 1094.1所规定范围内的变压器。 |
GB 1094.5-2008: 电力变压器 第5部分：承受短路的能力
GB 1094.5-2008 英文名称: [GB/T 1094.5-2008] Power transformers -- Part 5: Ability to withstand short circuit
中华人民共和国国家标准
GB １０９４．５-２００８
代替GB １０９４．５-２００３
电力变压器
第５部分：承受短路的能力
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
１ 范围
GB １０９４的本部分规定了电力变压器在由外部短路引起的过电流作用下应无损伤的要求。本部分
叙述了表征电力变压器承受这种过电流的耐热能力的计算程序和承受相应的动稳定能力的特殊试验和
理论评估方法（参见附录Ａ）。
本部分适用于GB １０９４．１所规定范围内的变压器。
２ 规范性引用文件
下列文件中的条款通过GB １０９４的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，
其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议
的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。
３ 承受短路的能力的要求
３．１ 总则
变压器及其组件和附件应设计制造成能在本部分３．２规定的条件下承受外部短路的热和动稳定效
应而无损伤。
外部短路包括三相短路、相间短路、两相接地和相对地故障。这些故障在绕组中引起的电流在本部
分中称作“过电流”。
３．２ 过电流条件
３．２．１ 一般条件
３．２．１．１ 需要特殊考虑的使用条件
下述情况对过电流大小、持续时间或发生频度有影响，需要进行特殊考虑并应在变压器技术规范中
给予明确的规定：
---阻抗很小的调压变压器，需要考虑所连接的限流装置的阻抗；
---发电机变压器易受到因发电机与所连接系统失去同步而产生的较高的过电流；
---直接与旋转电机（如电动机或同步调相器）连接的变压器，在系统故障条件下，呈发电状态运行
的旋转电机向变压器供给电流；
---专用变压器及安装在高故障率系统中的变压器（见３．２．６）；
---故障时，非故障端子上出现高于额定值的运行电压。
３．２．１．２ 关于增压变压器电流限值
当增压变压器与系统的合成阻抗导致短路电流值大到使设计耐受此过电流的变压器很困难或不经
济时，制造方和用户应共同协商确定最大允许过电流值。此时，用户应采取措施使过电流限制到制造方
GB １０９４．５-２００８
所确定的且标志在铭牌上的最大过电流值。
３．２．２．２ 如无其他规定，对称短路电流（方均根值，见４．１．２）应使用测出的变压器短路阻抗加上系统
短路阻抗来计算。
对于Ⅰ类变压器，如果系统短路阻抗等于或小于变压器短路阻抗的５％，则在计算短路电流时系统
短路阻抗应忽略不计。
短路电流的峰值应按４．２．３来计算。
３．２．２．３ 表１给出了在额定电流（主分接）下的变压器短路阻抗最小值，如果需要更低的短路阻抗值
时，则变压器承受短路的能力应由制造方和用户协商确定。
３．２．２．４ 为了获得设计和试验所需的对称短路电流值，应由用户在询价时提供变压器安装位置处的系
统短路视在容量。
如果没有规定系统短路视在容量，则应按表２选取。
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 多绕组变压器和自耦变压器
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
GB/T 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：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
路故障。
３．２．４ 增压变压器
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的变压器
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协
议，可以将变压器、系统及与变压器直接相连电器的各自阻抗的总和计入在内。
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：如果发电机与变压器之间的连接状态如上所述，则对于中性点接地的星形-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路
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器
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（如所连接系统的故障
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
星形联结或曲折形联结绕组的中性点端子，应按可能流经这个端子的最大过电流设计。
４ 承受短路能力的验证
本章的要求既适用于GB １０９４．１所规定的油浸式电力变压器，也适用于GB １０９４．１１所规定的干
式电力变压器。
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。计算按４．１．２～４．１．５的规定进行。
４．１．２ 对称短路电流I
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：
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。
注：对于自耦变压器和短路电流超过２５倍额定电流的变压器，经制造方与用户协商后，短路电流持续时间可以小
于２ｓ。
４．１．４ 每个绕组平均温度的最大允许值
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θ１ 应不超过表３规定的最大值。
公式（４）和公式（５）中所用的绕组起始温度θ０ 应表示为最高允许环境温度与在额定条件下用电阻
法测量的绕组温升之和。如果测出的绕组温升不适用时，则绕组起始温度θ０ 应为最高允许环境温度与
绕组绝缘系统所允许的温升之和。
４．２ 承受短路的动稳定能力
４．２．１ 概述
如果用户有要求，承受短路的动稳定能力应由下述两者之一来验证：
---试验验证；
---计算、设计和制造同步验证。
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。
短路试验为特殊试验（见GB １０９４．１-１９９６的３．１１．３），应在订货合同中规定。试验应按４．２．２～
４．２．７的要求进行。
大容量变压器有时不能按本部分进行试验，如：受试验条件的限制。此时，试验条件应由用户和制
造方协商确定。
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压器或在有代表性的模型
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
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：对短路性能无影响的附件（如可拆卸的冷却器）可不安装。
４．２．２．２ 短路试验前，变压器应按GB １０９４．１-１９９６的规定进行例行试验，但在此阶段中，不要求做
雷电冲击试验。
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，必要时也对电阻进行测量。
所有电抗测量值的复验性应在±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。
４．２．２．３ 短路试验开始时，绕组的平均温度最好应在１０℃～４０℃之间（见 GB １０９４．１-１９９６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。
试验应在被试相的电流达到最大非对称值时进行。
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差
根值I（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 双绕组变压器短路试验程序
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。
４） 另一试验程序是对被试验的两个绕组同时施加两个相位彼此相反的电压，两个绕组可由同一电源或由两个独
立的、但同步的电源施加电压。这种方法对防止铁心饱和是有利的，且将减少供电容量。
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
磁涌流。
对交叠式绕组或双同心式绕组的变压器，应经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：当对Ｉ类变压器试验时，可能需要考虑试验期间由于温度升高而引起的X／R的变化，并在试验回路中提供相应
的补偿。
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），合闸时应使用同步开关来调节。
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。
的示波图确定。对于三角形联结绕组的三相试验，这个条件可以在线电压过零时合闸得到。在预先调整试验
中，在线电压最大时合闸是确定系数犽的一种方法。此时，可以从线电流的示波图中求出系数犽。
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。
闸。对于其他的星形-曲折形联结的变压器，其合闸方式由制造方与用户协商确定。
４．２．５．３ 试验电源的频率应是变压器的额定频率。如果用户与制造方之间有协议，允许用５０Ｈｚ的电
源试验６０Ｈｚ的变压器和用６０Ｈｚ的电源试验５０Ｈｚ的变压器，只要能得到４．２．３和４．２．４所要求的
试验电流值。
此程序要求试验电源的电压按变压器的额定电压进行适当调整。
４．２．５．４ 对于三相变压器，只要满足４．２．４的要求，就应使用三相电源。如果情况与此不同，则可以使
用下述单相电源。对于三角形联结的绕组，单相电压应施加在三角形的两个角上，试验时的电压应与三
GB １０９４．５-２００８
相试验时的相间电压相同。对于星形联结的绕组，单相电压应施加于一个线端与其余两个连在一起的
线端之间，试验时，单相电压应等于三相试验时相间电压的槡３／２倍。
４．２．５．５ 如无特殊规定，三相和单相变压器的试验次数按下述规定，它不包括小于７０％规定电流进行
预先调整试验的次数。调整试验是用来检查合闸瞬间、电流调节、衰减和持续时间等方面的试验操作是
否正确。
对于Ⅰ类和Ⅱ类的单相变压器，试验次数应为三次。如无另行规定，带有分接的单相变压器的３次
试验，是在不同的分接位置上进行的，即：一次是在最大电压比的分接位置上，另一次是在主分接的位置
上，再一次是在最小电压比的分接位置上。
对于Ⅰ类和Ⅱ类的三相变压器，总的试验次数应为９次，即：每相进行３次试验。如无另行规定，带
有分接的三相变压器的９次试验是在不同的分接位置上进行的。即：在旁侧的一个心柱上的３次试验
是在最大电压比的分接位置进行的；在中间心柱上的３次试验是在主分接位置进行的；在另一个旁侧的
心柱上的３次试验是在最小电压比分接位置进行的。
对于Ⅲ类变压器，其试验次数和试验所在分接位置......