空載

空載定義

空載試驗，是指檢驗水輪發(fā)電機(jī)組在不帶負(fù)荷空轉(zhuǎn)工況下運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性和可靠性的啟動程序。這屬于水力機(jī)組在無負(fù)載狀態(tài)下的性能測試?？蛰d試驗是同步發(fā)電機(jī)的基本試驗之一。通過空載試驗，不僅可以檢查勵磁系統(tǒng)的工作情況，電樞繞組聯(lián)結(jié)是否正確，還可以了解電機(jī)磁路飽和程度。

空載內(nèi)容

空載試驗是為了考核自動操作控制的準(zhǔn)確性，測定空載特性和整定有關(guān)繼電保護(hù)值。啟動前需對機(jī)組進(jìn)行全面檢查，主要包括：①各轉(zhuǎn)動與固定部件的四周間隙合格，內(nèi)部無異物。②轉(zhuǎn)子磁極接頭對附近導(dǎo)體的安全距離不小于10 mm。⑧各軸承油位在規(guī)定范圍內(nèi)。④推力軸承及上導(dǎo)軸承對地絕緣電阻符合規(guī)程要求，推力軸承高壓油頂起油泵工作正常。⑤水輪發(fā)電機(jī)組測溫裝置、信號裝置己能投入使用。⑥各油、氣、水系統(tǒng)閥門的開啟和關(guān)閉位置均正常無誤。⑦各部位冷卻水壓力調(diào)整至規(guī)定的范圍內(nèi)，并能正常通水。⑧操作水輪發(fā)電機(jī)制動閘動作正確。⑨水輪發(fā)電機(jī)內(nèi)部潔凈，無金屬等遺留物。⑩勵磁滑環(huán)炭刷需拔出。⑩水輪發(fā)電機(jī)引出線出口斷路器和隔離開關(guān)處于切斷狀態(tài)。上述檢查符合要求后，按操作程序命令進(jìn)行開機(jī)操作。

新建水電站機(jī)組第1次開機(jī)均為手動操作，并在額定轉(zhuǎn)速60%、80%時稍事停留，以便有時間檢查和發(fā)現(xiàn)問題。無異狀后，再升至額定轉(zhuǎn)速，空載運(yùn)行。在第1次啟動運(yùn)行過程中，要重點監(jiān)視以下內(nèi)容：①監(jiān)聽水輪機(jī)室，水輪發(fā)電機(jī)定子風(fēng)洞及上、下部風(fēng)洞蓋板處有無異常聲音，若有異聲，迅速判別部位及原因，必要時緊急停機(jī)檢查處理。②臨視水輪機(jī)工作密封漏水和頂蓋排水是否可靠，必要時緊急停機(jī)檢查處理。③監(jiān)測各軸瓦溫度上升情況，瓦溫上升過快或溫度接近允許極限時，要立即停機(jī)處理。④監(jiān)測水導(dǎo)、下導(dǎo)、上導(dǎo)、滑環(huán)的擺度及頂蓋和上、下機(jī)架的振動，檢查各部軸承油位變化，必要時進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。⑤檢查油、氣、水管路接頭及閥門的滲漏情況，并進(jìn)行相應(yīng)處置。⑥檢查受油器潤滑摩擦是否良好。

在上述運(yùn)行情況止常、各部位溫度均穩(wěn)定在限額范圍內(nèi)時，作空載工況下的試驗，主要項目：①測定水輪發(fā)電機(jī)殘壓并核對相序。②水輪機(jī)調(diào)速器自動調(diào)節(jié)試驗，測各項特性及參數(shù)整定，最后做擾動試驗，檢驗靈敏度和穩(wěn)定性。③裝復(fù)并磨勵磁滑環(huán)炭刷，試驗和調(diào)整勵磁系統(tǒng)，錄制勵磁機(jī)空載特性。④若水輪發(fā)電機(jī)組擺度、振動過大時，需進(jìn)行水輪發(fā)電機(jī)組動平衡試驗，并加配重。⑤水輪發(fā)電機(jī)短路試驗，檢查二次電源回路，整定水輪發(fā)電機(jī)電流保護(hù)，錄制水輪發(fā)電機(jī)短路特性及短路消磁特性，以及帶主變壓器升流試驗，必要時進(jìn)行短路干燥。⑥水輪發(fā)電機(jī)組過速度試驗，整定轉(zhuǎn)速繼電器。⑦停機(jī)檢查，并做水輪發(fā)電機(jī)定子線圈交流、直流耐壓試驗等。

變壓器的損耗是變壓器的重要性能參數(shù)，一方面表示變壓器在運(yùn)行過程中的效率，另一方面表明變壓器在設(shè)計制造的性能是否滿足要求。變壓器空載損耗和空載電流測量、負(fù)載損耗和短路阻抗測量都是變壓器的例行試驗。

變壓器的空載試驗就是從變壓器任一組線圈施加額定電壓，其它線圈開路的情況下，測量變壓器的空載損耗和空載電流?？蛰d電流用它與額定電流的百分?jǐn)?shù)表示。

1、空載試驗是測量額定電壓下的空載損耗和空載電流，試驗時高壓側(cè)開路，低壓側(cè)加壓，試驗電壓是低壓側(cè)的額定電壓，試驗電壓低，試驗電流為額定電流百分之幾或千分之幾。

2、變壓器空載試驗的電源容量的選擇：保證電源波形失真不超過5%，試品的空載容量應(yīng)在電源容量的50以下；采用調(diào)壓起加壓，空載容量應(yīng)小于調(diào)壓器容量的50%；采用發(fā)電機(jī)組試驗時，空載容量應(yīng)小于發(fā)電機(jī)容量的25%。

空載試驗的試驗電壓是低壓側(cè)的額定電壓，變壓器空載試驗主要測量空載損耗?？蛰d損耗主要是鐵損耗。鐵損耗的大小可以認(rèn)為與負(fù)載的大小無關(guān)，即空載時的損耗等于負(fù)載時的鐵損耗，但這是指額定電壓時的情況。如果電壓偏離額定指，由于變壓器鐵芯中的磁感應(yīng)強(qiáng)度處在磁化曲線的飽和段，空載損耗和空載電流都會急劇變化，因此，空載試驗應(yīng)在額定電壓下進(jìn)行。

注意：在測量大型變壓器的空載或負(fù)載損耗時，因為功率因數(shù)很低，可達(dá)到cosφ小于和等于0.1。所以一定要求采用低功率因數(shù)的瓦特表。

3、通過空載試驗可以發(fā)現(xiàn)變壓器以下缺陷：硅鋼片間絕緣不良。鐵芯極間、片間局部短路燒損，穿芯螺栓或綁扎鋼帶、壓板、上軛鐵等的絕緣部分損壞、形成短路，磁路中硅鋼片松動、錯位、氣隙太大，鐵芯多點接地，線圈有匝間、層間短路或并聯(lián)支路匝數(shù)不等、安匝不平衡等，誤用了高耗劣質(zhì)硅鋼片或設(shè)計計算有誤。2100433B

變壓器空載運(yùn)行時，雖然二次側(cè)沒有功率輸出，但一次側(cè)仍然從電網(wǎng)吸取一部分的有功功率，來補(bǔ)償因為磁通飽和，在鐵芯內(nèi)引起的磁滯損耗和渦流損耗簡稱鐵耗。磁滯損耗的大小取決于電源的頻率和鐵芯材料磁滯回線的面積；渦流損耗與最大磁通密度和頻率的平方成正比。另外還存在空載電流引起的銅耗。對于不同容量的變壓器，空載電流和空載損耗的大小是不同的。電機(jī)的空載是指，電機(jī)不帶負(fù)載設(shè)備的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)。

空載就是不接負(fù)載?？蛰d的意義既不是斷路也不是短路。一個電路有輸入有輸出，一般空載的意義就是有輸入而輸出沒有接負(fù)載，那么這個電路的輸出相當(dāng)于“斷路”，但它還有輸入，還有電流（空載電流），對這個電路來說并沒有斷路，更沒有短路。如一個放大器通了電但沒有按喇叭，這個放大器就叫空載。一個電機(jī)皮帶輪帶動一個水泵，在沒有裝皮帶時給電機(jī)通電，這個電機(jī)就叫空載。

電路的工作狀態(tài)包括：有載狀態(tài)、空載狀態(tài)及短路狀態(tài)。其各自特征分述如下。

空載有載狀態(tài)

對電氣安裝工程而言，電路有載是處于正常工作狀態(tài)。這時電源供電的電壓符合額定值，其偏移的百分比值符合當(dāng)?shù)毓╇姴块T的規(guī)定，電源及其開關(guān)設(shè)備流經(jīng)的電流都在額定范圍內(nèi)?？傊?，有載狀態(tài)下的電力電路中各項電量參數(shù)(如電流、電壓、功率等)和非電量參數(shù)(如噪聲等級、發(fā)熱情況、電動應(yīng)力情況等)都處在預(yù)期的正常狀態(tài)。最明顯的特征是電路中既有電流，又有電壓，發(fā)生電能與其他能的正常轉(zhuǎn)換。

空載空載狀態(tài)

對電氣安裝工程而言，電路空載是處于備用狀態(tài)，備用狀態(tài)可分為熱備用和冷備用兩種狀態(tài)。無論描述電路構(gòu)成的哪一部分，其供電側(cè)有電壓，但無電流流通為熱備用；如果供電側(cè)既無電壓，又無電流流通則為冷備用。最明顯的特征是電路可能存在電壓，但決無電流流通，不發(fā)生電能與其他能間的轉(zhuǎn)換。

空載短路狀態(tài)

對電氣安裝工程而言，電路短路是處于故障狀態(tài)，故障發(fā)生的位置可能是電路中的任何部位，但通常指示經(jīng)負(fù)載流通電流謂短路。這時電路中各項電量參數(shù)，非電量參數(shù)出現(xiàn)異常，電源電壓大幅下降，電流劇增，短路電流流經(jīng)的開關(guān)設(shè)備、線路溫度驟升，電動應(yīng)力增大，局部噪聲增強(qiáng)。如果開關(guān)設(shè)備等繼電保護(hù)裝置功能正常．便會迅速切斷短路狀態(tài)電路的電源供給，避免故障狀態(tài)擴(kuò)大造成更大的損失。如果功能不正常，故障擴(kuò)大引起電路上一級開關(guān)設(shè)備的繼電保護(hù)裝置動作切斷短路電路電源供給稱越級跳閘，這通常是不希望發(fā)生的停電覆蓋面積擴(kuò)大的現(xiàn)象。最明顯的特征是，供電電源電壓下降，電路中電流劇增，發(fā)生非預(yù)期的能量轉(zhuǎn)換。

空載（變壓器）是指變壓器的一次繞組接入電源，二次繞組開路的工作狀態(tài)。此時，一次繞組中的電流稱為變壓器的空載電流?？蛰d電流產(chǎn)生空載磁場。在主磁場（即同時交聯(lián)一、二繞組的磁場）作用下，一、二次繞組中便感應(yīng)出電動勢。[1]

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空載功率定義

空載試驗，是指檢驗水輪發(fā)電機(jī)組在不帶負(fù)荷空轉(zhuǎn)工況下運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性和可靠性的啟動程序。這屬于水力機(jī)組在無負(fù)載狀態(tài)下的性能測試?？蛰d試驗是同步發(fā)電機(jī)的基本試驗之一。通過空載試驗，不僅可以檢查勵磁系統(tǒng)的工作情況，電樞繞組聯(lián)結(jié)是否正確，還可以了解電機(jī)磁路飽和程度。[2]

空載功率內(nèi)容

空載試驗是為了考核自動操作控制的準(zhǔn)確性，測定空載特性和整定有關(guān)繼電保護(hù)值。啟動前需對機(jī)組進(jìn)行全面檢查，主要包括：①各轉(zhuǎn)動與固定部件的四周間隙合格，內(nèi)部無異物。②轉(zhuǎn)子磁極接頭對附近導(dǎo)體的安全距離不小于10 mm。⑧各軸承油位在規(guī)定范圍內(nèi)。④推力軸承及上導(dǎo)軸承對地絕緣電阻符合規(guī)程要求，推力軸承高壓油頂起油泵工作正常。⑤水輪發(fā)電機(jī)組測溫裝置、信號裝置己能投入使用。⑥各油、氣、水系統(tǒng)閥門的開啟和關(guān)閉位置均正常無誤。⑦各部位冷卻水壓力調(diào)整至規(guī)定的范圍內(nèi)，并能正常通水。⑧操作水輪發(fā)電機(jī)制動閘動作正確。⑨水輪發(fā)電機(jī)內(nèi)部潔凈，無金屬等遺留物。⑩勵磁滑環(huán)炭刷需拔出。⑩水輪發(fā)電機(jī)引出線出口斷路器和隔離開關(guān)處于切斷狀態(tài)。上述檢查符合要求后，按操作程序命令進(jìn)行開機(jī)操作。

新建水電站機(jī)組第1次開機(jī)均為手動操作，并在額定轉(zhuǎn)速60%、80%時稍事停留，以便有時間檢查和發(fā)現(xiàn)問題。無異狀后，再升至額定轉(zhuǎn)速，空載運(yùn)行。在第1次啟動運(yùn)行過程中，要重點監(jiān)視以下內(nèi)容：①監(jiān)聽水輪機(jī)室，水輪發(fā)電機(jī)定子風(fēng)洞及上、下部風(fēng)洞蓋板處有無異常聲音，若有異聲，迅速判別部位及原因，必要時緊急停機(jī)檢查處理。②臨視水輪機(jī)工作密封漏水和頂蓋排水是否可靠，必要時緊急停機(jī)檢查處理。③監(jiān)測各軸瓦溫度上升情況，瓦溫上升過快或溫度接近允許極限時，要立即停機(jī)處理。④監(jiān)測水導(dǎo)、下導(dǎo)、上導(dǎo)、滑環(huán)的擺度及頂蓋和上、下機(jī)架的振動，檢查各部軸承油位變化，必要時進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。⑤檢查油、氣、水管路接頭及閥門的滲漏情況，并進(jìn)行相應(yīng)處置。⑥檢查受油器潤滑摩擦是否良好。

在上述運(yùn)行情況止常、各部位溫度均穩(wěn)定在限額范圍內(nèi)時，作空載工況下的試驗，主要項目：①測定水輪發(fā)電機(jī)殘壓并核對相序。②水輪機(jī)調(diào)速器自動調(diào)節(jié)試驗，測各項特性及參數(shù)整定，最后做擾動試驗，檢驗靈敏度和穩(wěn)定性。③裝復(fù)并磨勵磁滑環(huán)炭刷，試驗和調(diào)整勵磁系統(tǒng)，錄制勵磁機(jī)空載特性。④若水輪發(fā)電機(jī)組擺度、振動過大時，需進(jìn)行水輪發(fā)電機(jī)組動平衡試驗，并加配重。⑤水輪發(fā)電機(jī)短路試驗，檢查二次電源回路，整定水輪發(fā)電機(jī)電流保護(hù)，錄制水輪發(fā)電機(jī)短路特性及短路消磁特性，以及帶主變壓器升流試驗，必要時進(jìn)行短路干燥。⑥水輪發(fā)電機(jī)組過速度試驗，整定轉(zhuǎn)速繼電器。⑦停機(jī)檢查，并做水輪發(fā)電機(jī)定子線圈交流、直流耐壓試驗等。[3]

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變壓器的損耗是變壓器的重要性能參數(shù)，一方面表示變壓器在運(yùn)行過程中的效率，另一方面表明變壓器在設(shè)計制造的性能是否滿足要求。變壓器空載損耗和空載電流測量、負(fù)載損耗和短路阻抗測量都是變壓器的例行試驗。

變壓器的空載試驗就是從變壓器任一組線圈施加額定電壓，其它線圈開路的情況下，測量變壓器的空載損耗和空載電流?？蛰d電流用它與額定電流的百分?jǐn)?shù)表示。

1、空載試驗是測量額定電壓下的空載損耗和空載電流，試驗時高壓側(cè)開路，低壓側(cè)加壓，試驗電壓是低壓側(cè)的額定電壓，試驗電壓低，試驗電流為額定電流百分之幾或千分之幾。

2、變壓器空載試驗的電源容量的選擇：保證電源波形失真不超過5%，試品的空載容量應(yīng)在電源容量的50以下；采用調(diào)壓起加壓，空載容量應(yīng)小于調(diào)壓器容量的50%；采用發(fā)電機(jī)組試驗時，空載容量應(yīng)小于發(fā)電機(jī)容量的25%。

空載試驗的試驗電壓是低壓側(cè)的額定電壓，變壓器空載試驗主要測量空載損耗?？蛰d損耗主要是鐵損耗。鐵損耗的大小可以認(rèn)為與負(fù)載的大小無關(guān)，即空載時的損耗等于負(fù)載時的鐵損耗，但這是指額定電壓時的情況。如果電壓偏離額定指，由于變壓器鐵芯中的磁感應(yīng)強(qiáng)度處在磁化曲線的飽和段，空載損耗和空載電流都會急劇變化，因此，空載試驗應(yīng)在額定電壓下進(jìn)行。

注意：在測量大型變壓器的空載或負(fù)載損耗時，因為功率因數(shù)很低，可達(dá)到cosφ小于和等于0.1。所以一定要求采用低功率因數(shù)的瓦特表。

3、通過空載試驗可以發(fā)現(xiàn)變壓器以下缺陷：硅鋼片間絕緣不良。鐵芯極間、片間局部短路燒損，穿芯螺栓或綁扎鋼帶、壓板、上軛鐵等的絕緣部分損壞、形成短路，磁路中硅鋼片松動、錯位、氣隙太大，鐵芯多點接地，線圈有匝間、層間短路或并聯(lián)支路匝數(shù)不等、安匝不平衡等，誤用了高耗劣質(zhì)硅鋼片或設(shè)計計算有誤 。