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GB1094.5-2008 电力变压器 第5部分：PDF文本

ICS29.180K41中华人民共和国国家标准GB1094.5—2008代替GB1094.5-2003电力变压器第5部分：承受短路的能力筑o网nsforerSCPart 5:Ability to withstand short circuit(IEC60076-5:2006,MOD)2008-09-19发布2009-06-01实施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興Z.ZS心
GB1094.5-2008目次前言……I1范围…2规范性引用文件13承受短路的能力的要求……31总则………13.2过电流条件…4承受短路能力的验证……4.1承受短路的耐热能力……44.2承受短路的动稳定能力…附录A(资料性附录)承受短路动稳定能力的理论评估…11A范围……11A.2概述11A3设计评审导则……11附录B(资料性附录)IEC60076-5:2006的系统短路视在容量21附录C(资料性附录)类似变压器的确定……22J.NE興Z.Z0
GB1094.5-2008前言本部分的第3章和第4章为强制性的，其余为推荐性的。GB1094《电力变压器》目前包含了下列几部分：—第1部分：总则；—第2部分：温升；一第3部分：绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙；一第4部分：电力变压器和电抗器的雷电冲击和操作冲击试验导则；第5部分：承受短路的能力；第7部分：油浸式电力变压器负载导则；第10部分：声级测定；—第10.1部分：声级测定一应用导则；一第11部分：千式变压器。本部分为GB1094的第5部分。本部分修改采用IEC60076-5:2006《电力变压器第5部分：承受短路的能力》（英文版）。本部分根据IEC60076-5:2006按修改采用的原则重新起草。考虑到我国国情，在采用IEC60076-5:2006时，本部分做了一些修改。有关技术性差异已编入正文中并在它们所涉及的条款的页边空自处用垂直单线标识。本部分与EC60076-5:2006的主要技术性差异如下：一引用了采用国际标准的我国标准，而非直接引用国际标准；考虑到我国变压器短路阻抗值的具体情况，在3.2.2.3表1中增加了“注3：不同额定容量及电压等级的具体短路阻抗值，见相应的标准，”；考虑到我国电网系统的具体情况，将3.2.2.4表2中的设备最高电压和短路视在容量按我国各电压等级电网的实际情况列出，而将IEC60076-5:2006的相应规定列在附录B中，以方便对照。为便于使用，本部分还对EC60076-5:2006做了下列编辑性修改：一删除了EC60076-5:2006的前言；附录A注1的内容移到了脚注”中；-用小数点“.”代替作为小数点的逗号“，”。本部分代替GB1094.5一2003《电力变压器第5部分：承受短路的能力》。本部分与GB1094.5-2003相比主要变化如下：一增加了“规范性引用文件”；—增加了“标称系统电压为750kV的系统短路视在容量”；一增加了“承受短路动稳定能力的理论评估”的资料性附录内容。本部分的附录A、附录B和附录C均为资料性附录。本部分由中国电器工业协会提出。本部分由全国变压器标准化技术委员会(SAC/T℃44)归。本部分起草单位：沈阳变压器研究所、特变电工沈阳变压器集团有限公司、西安西电变压器有限责任公司、保定天威保变电气股份有限公司、上海市电力公司、特变电工衡阳变压器有限公司、北京华泰变压器有限公司、中电电气集团有限公司、广州骏发电气有限公司、山东达驰电气股份有限公司。蜀素衬网Z.ZC.ET
GB1094.5-2008本部分主要起草人：郭振岩、章忠国、陶丹、钟俊涛、王长征、张喜乐、姜益民、陈东风、王百升、徐子宏、樊平、许长华。本部分所代替标准的历次版本发布情况为：GB1094.5-1971、GB1094.5-1979、GB1094.5-1985、GB1094.5-2003.蜀素衬网Z.ZC.ET
GB1094.5-2008电力变压器第5分：承受短路的能力1范围GB1094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GB1094.1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GB1094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。GB1094.1一1996电力变压器第1部分：总则(eqv IEC60076-1:1993)GB1094.3一2003电力变压器第3部分：绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙(IEC60076-3:2000,MOD)GB1094-2097电力变压器第11部分干式变压器(IEC60076-11:2004,M0D)GB/T13499-2002电力变压器应用导则(idt IEC60076-8:1997)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：一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1理筑素村网Z.ZC.ET
GB1094.5-2008所确定的且标志在铭牌上的最大过电流值。3.2.2具有两个独立绕组的变压器3.2.2.1本部分将三相或三相组变压器的额定容量分为三个类别：I类：25kVA~2500kVA;Ⅱ类：2501kVA~100000kVA;Ⅲ类：100000kVA以上.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。表1具有两个独立绕组的变压器的短路阻抗最小值额定容量/kVA股小短路阻抗/%25~6304.063112505.01251-25006.02501~63007.06301~2500025081-40c00筑JZ40001≈6300011.063001~10000012.5100000以上>12.5注1：额定容赴大于100000kVA的短路阻抗值一般由制造方和用户协商确定。注2：在由单相变压器组成三相组的情况下，额定容量值适用于三相组。注3：不同额定容量及电压等级的具体短路阻抗值，见相应的标准。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。表2系统短路视在容量标称系统电压/kV设备最高电压Um/kV短路视在容量/MVA6、10、207.2、12、245003540.515006672.55000110126900022025218000330363320005005506000075080083500注1：如无规定，则认为系统零序阻抗与正序阻抗之比为1~3.注2：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。莲筑素村网ZC
GB1094.5—20083.2.2.5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，在其他屋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/T13499一2002)。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：将轴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，采用申联电抗器，或在某些梢况下采用熔断器)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森。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湖价及订货时提出。叶风如果增压变压器直接与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：如果发电机与变压器之何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)，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GB1094.1所规定的油沒式电力变压器，也适用于GB1094.11所规定的干式电力变压器。理甄素荷网Z.ZC
GB1094.5-20084.1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：UI=…(1)√3×(Z.XZ,)式中：I一对称短路电流的方均根值，单位为千安(A);Z,一系统短路阻抗，每相欧姆（Ω）（等值星形联结），按下式计算：z-号………(2)式中：U,一标称系统电压，单位为千伏(kV);S一系统短路视在容量，单位为兆伏安(MVA)。U和Z.按以下规定：a)对于主分接：U一一所考虑绕组的额定电压U,单位为千伏(kV);Z.一折算到所考虑绕组的变压器的短路阻抗”，每相欧姆()（等值星形联结），按下式计算：式中：筑素豺祭JZ5C…(3)之，—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；S.一变压器的额定容量，单位为兆伏安(MVA)。b)除主分接外的其他分接：U-一所考虑绕组在相应分接的电压（另有规定除外）”，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()表示。对于多绕组变压器、自耦变压器、增压变压器和直接与其他电器连接的变压器，其过电流计算分别按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：曲折形联结的绕组，单相对地故麻的短路电流可能明显大于三相短路时的故胶电流。因此，在计算曲折形联结绕组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。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25。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81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8。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。应为最高允许环境温度与1)此处用符号Z和云分别代誓GB1094.1一1996所采用的Z和z,其目的是与本部分4.2.3内容一致，以免混乱。2)分接电压的定义见GB1094.1一1996的5.2.理甄素前网Z.ZC.E1
GB1094.5—2008绕组绝缘系统所允许的温升之和。表3每个绕组在短路后的平均温度最大允许值绝缘系统温度/温度最大值/变压器的型式℃0(括号内为绝缘耐热等级)铜绕组铝绕组油没式105(A)250200105(A)180180120(E)250200130(B)350200干式155(F)350200180(H)350200200350200220350200注1：当绕组由高抗拉强度的铝合金导线制成时，可由制造方和用户协商确定更高的温度最大值，但不得超过相应的钢绕组的温度。注2：当油浸式变压器所使用的绝缘系统不是A级时，可由制造方和用户协商确定不同的允许温度最大值。4.1.5温度0，的计算绕组短路后的平均温度日应由下述公式计算：(阁晓程SCNE…(4)8=6+2×(8+225)45700-1(铝绕组)………(5)J2Xt式中：0一绕组短路t(s)后的平均温度，单位为摄氏度（℃）；。—一绕组起始温度，单位为摄氏度（℃）；J一短路电流密度，单位为安每平方毫米(A/m),按对称短路电流的方均根值计算出；t—持续时间，单位为秒(s)。注：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10s时才有效。公式中的系数是按表4中所列的参数得出的。表4材料参数材料参数铜铝100℃时的比热/(J/kg·℃)398.4928100℃时的密度/(kg/m)88942685100℃时的电阻率/八a0·m)0.02240.03554.2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：一试验验证；一计算、设计和制造同步验证。理筑Z.Z.ET
GB1094.5-2008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。短路试验为特殊试验（见GB1094.1-一1996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GB1094.1一1996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士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情双组安脂船的试范健盆这种情况。试验应在被试相的电流达到最大非对称值时进行。非对称试验电流的第一个峰值(kA),按下式计算：i=IXkX√2…(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√2则考虑了正弦波峰值对方均根值之比。系数k×√2（或称峰值因数）与X/R有关，其中：X一变压器的电抗与系统电抗之和(X,十X,),以2表示；R变压器电阻与系统电阻之和(R十R),以2表示，其中R为参考温度下的电阻（见GB1094.1—1996的10.1).在短路电流计算中若包括了系统短路阻抗时，如无另行规定，应假定系统的X,/R,值等于变压器的X/R,值。表5”列出了不同X/R值的峰值因数值，以供实际应用。表5系数k×√2的值X/R11.561014kX√21.511.641.761.952.092.192.272.382.462.55注：若X/R为1~14之间的其他值，则×√2可用线性插值法求得.3)表5是按下列峰值因数公式得出的：kX√2=[1+(e+w2Wx)sin]X√2式中：e一自然对数的底：÷—相位角，等于arctg X/R,弧度。6理筑Z.Z0.ET
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