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溫升及過載能力試驗(yàn)檢測

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發(fā)布時(shí)間：2025-07-23 14:42:43 更新時(shí)間：2025-07-22 14:42:43

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

溫升及過載能力試驗(yàn)檢測：保障電氣設(shè)備安全可靠運(yùn)行的核心

溫升及過載能力試驗(yàn)是評(píng)估電氣設(shè)備（如變壓器、電機(jī)、開關(guān)設(shè)備、電抗器、電纜等）在額定負(fù)載或規(guī)定過載條件下運(yùn)行時(shí)，其關(guān)鍵部件（如繞組、導(dǎo)體、觸點(diǎn)、絕緣材料等）溫度升高情況以及承受過載電流能力的核心檢測項(xiàng)目。這項(xiàng)試驗(yàn)對(duì)于確保設(shè)備在長期運(yùn)行中的安全性、穩(wěn)定性、使用壽命和經(jīng)濟(jì)性至關(guān)重要。過高的溫升會(huì)導(dǎo)致絕緣材料加速老化、性能劣化，甚至引發(fā)絕緣擊穿、起火等嚴(yán)重事故；而過載能力則直接決定了設(shè)備在電網(wǎng)波動(dòng)或故障工況下的承受極限和可靠性。因此，通過科學(xué)嚴(yán)格的溫升及過載能力試驗(yàn)，驗(yàn)證設(shè)備設(shè)計(jì)合理性、材料選型恰當(dāng)性及制造工藝可靠性，是產(chǎn)品出廠前、型式試驗(yàn)或設(shè)備驗(yàn)收中不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為設(shè)備的安全并網(wǎng)和長期穩(wěn)定運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)保障。

主要檢測項(xiàng)目

溫升及過載能力試驗(yàn)通常包含以下核心檢測項(xiàng)目：

1. 額定工況下穩(wěn)態(tài)溫升試驗(yàn)： 在設(shè)備額定電壓、額定電流（或額定功率）下連續(xù)運(yùn)行足夠長時(shí)間，直至各被測部位的溫度達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)（通常指在1小時(shí)內(nèi)溫升變化不超過1K），測量并記錄關(guān)鍵部位（如繞組、鐵芯、外殼、母線連接處、開關(guān)觸點(diǎn)等）的溫升值（相對(duì)于環(huán)境溫度）。

2. 過載能力試驗(yàn)： 此試驗(yàn)旨在驗(yàn)證設(shè)備在超過額定負(fù)載（如1.1倍、1.2倍、1.3倍額定電流等）條件下運(yùn)行一段時(shí)間（通常由標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定或客戶要求，如2小時(shí)、4小時(shí)、8小時(shí)等）的能力。試驗(yàn)中需要監(jiān)測：

3. 熱點(diǎn)溫升測量： 對(duì)于變壓器等設(shè)備，確定繞組最熱點(diǎn)的位置（熱點(diǎn)）及其溫升是核心要求。這通常需要特殊方法（如光纖測溫、熱模擬計(jì)算結(jié)合實(shí)測）或通過測量“頂部油溫+熱點(diǎn)溫升梯度”來推算。

4. 溫度分布測量： 有時(shí)需要考察設(shè)備內(nèi)部或表面的溫度分布狀況。

5. 冷卻系統(tǒng)效能驗(yàn)證： 對(duì)于配備冷卻系統(tǒng)（如風(fēng)扇、油泵、散熱器）的設(shè)備，試驗(yàn)也驗(yàn)證其在規(guī)定負(fù)載下維持溫升在限值內(nèi)的能力。

關(guān)鍵檢測儀器

進(jìn)行溫升及過載能力試驗(yàn)需要依賴一系列精確的測量儀器和設(shè)備：

1. 熱電偶： 最常用且可靠的接觸式測溫傳感器，適用于固定點(diǎn)（如繞組埋點(diǎn)、導(dǎo)體表面、外殼特定位置）的溫度測量。需注意熱電偶類型（如T型、K型）、線徑、絕緣和固定方式。

2. 鉑電阻溫度計(jì)： 用于需要更高精度的場合，如測量環(huán)境溫度或油溫。

3. 紅外熱像儀： 非接觸式測溫設(shè)備，適用于快速掃描設(shè)備表面溫度分布、識(shí)別熱點(diǎn)、測量難以接觸部位的溫度。

4. 光纖溫度傳感器： 特別適用于強(qiáng)電磁場環(huán)境（如變壓器繞組內(nèi)部）或需要多點(diǎn)、高精度測量的場合。

5. 溫度巡檢儀/數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)： 用于同時(shí)采集、記錄、存儲(chǔ)來自多個(gè)熱電偶、電阻溫度計(jì)等傳感器的溫度信號(hào)。要求通道數(shù)足夠，精度符合標(biāo)準(zhǔn)。

6. 高精度電流互感器/電壓互感器： 用于精確測量施加到設(shè)備上的電流和電壓值。

7. 功率分析儀/電參數(shù)測量儀： 用于精確測量設(shè)備的輸入功率、功率因數(shù)、電流、電壓等電氣參數(shù)。

8. 環(huán)境參數(shù)監(jiān)測設(shè)備： 精密溫度計(jì)、濕度計(jì)、氣壓計(jì)，用于測量試驗(yàn)場所的環(huán)境溫度、相對(duì)濕度和大氣壓，以便進(jìn)行結(jié)果校正。

9. 大電流/高功率電源： 能夠穩(wěn)定輸出試驗(yàn)所需額定及過載電流/功率的可調(diào)電源裝置。

10. 冷卻介質(zhì)流量/溫度監(jiān)測裝置： 對(duì)于液冷設(shè)備，需要監(jiān)測冷卻介質(zhì)的流量和進(jìn)出口溫度。

常用檢測方法

溫升試驗(yàn)主要依據(jù)熱平衡原理進(jìn)行，常用方法包括：

1. 直接負(fù)載法（最常用）： 在實(shí)際或等效的額定負(fù)載下（直接通電或通過負(fù)載柜消耗功率），使設(shè)備達(dá)到熱平衡狀態(tài)后測量溫升。這是最準(zhǔn)確的方法。

2. 相互負(fù)載法（雙供電法）： 主要用于變壓器。兩臺(tái)相同變壓器初級(jí)并聯(lián)接電源，次級(jí)相互連接（極性相反），通過調(diào)節(jié)初級(jí)電壓使次級(jí)產(chǎn)生所需的循環(huán)電流，模擬負(fù)載損耗。此方法無需大功率負(fù)載，但需兩臺(tái)相同變壓器。

3. 短路法： 將變壓器次級(jí)短路，在初級(jí)施加電壓使初級(jí)電流達(dá)到額定值。此時(shí)鐵損很小，主要產(chǎn)生與負(fù)載電流對(duì)應(yīng)的銅損（I2R損耗），用于測量繞組的溫升。

4. 等效電流法/疊加法： 有時(shí)用于無法進(jìn)行滿載試驗(yàn)的大型設(shè)備。通過施加一定比例的負(fù)載電流并測量溫升，然后根據(jù)損耗與電流平方成正比的關(guān)系外推至額定負(fù)載下的溫升。

過載能力試驗(yàn)通常是在完成額定溫升試驗(yàn)并冷卻后，直接施加規(guī)定的過載電流，持續(xù)運(yùn)行規(guī)定時(shí)間，監(jiān)測關(guān)鍵部位溫升是否超過極限，并觀察設(shè)備是否有異常（如異常聲響、冒煙、跳閘、機(jī)械變形等）。

試驗(yàn)過程中必須：持續(xù)監(jiān)測關(guān)鍵點(diǎn)溫度和環(huán)境參數(shù)；確保設(shè)備在穩(wěn)定狀態(tài)下讀數(shù)（熱平衡）；記錄完整的試驗(yàn)數(shù)據(jù)（電流、電壓、功率、各點(diǎn)溫度、環(huán)境溫度、時(shí)間）。

主要檢測標(biāo)準(zhǔn)

溫升及過載能力試驗(yàn)必須嚴(yán)格遵循相關(guān)國家、行業(yè)或國際標(biāo)準(zhǔn)，主要標(biāo)準(zhǔn)包括：

1. IEC標(biāo)準(zhǔn) (國際電工委員會(huì))：

2. GB標(biāo)準(zhǔn) (中國國家標(biāo)準(zhǔn))：

3. 其他地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)： 如IEEE (美國電氣和電子工程師協(xié)會(huì)) C57系列標(biāo)準(zhǔn)（針對(duì)變壓器）、NEMA（美國電氣制造商協(xié)會(huì)）標(biāo)準(zhǔn)、EN（歐洲標(biāo)準(zhǔn)）等。

核心要求： 所有標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了： * 溫升限值：針對(duì)不同絕緣等級(jí)（如A, E, B, F, H級(jí)）的材料和設(shè)備部件（繞組、油、觸點(diǎn)、外殼等），規(guī)定了最高允許溫升（或溫度）。 * 試驗(yàn)條件：環(huán)境溫度參考值（通常40°C）、海拔校正（如適用）、電源要求、測量點(diǎn)的選取和布置方式。 * 試驗(yàn)方法：明確負(fù)載方式、達(dá)到穩(wěn)定的判定、測量頻率、數(shù)據(jù)記錄要求。 * 過載要求：明確過載倍數(shù)、持續(xù)時(shí)間、允許的溫升（通常高于額定限值，但有限制）以及試驗(yàn)后的狀態(tài)要求（如是否能繼續(xù)正常運(yùn)行）。 * 結(jié)果評(píng)定：明確如何根據(jù)測量數(shù)據(jù)和環(huán)境參數(shù)計(jì)算最終溫升值，并與標(biāo)準(zhǔn)限值比較判定是否合格。

嚴(yán)格依據(jù)適用的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)施，并使用符合精度要求的儀器進(jìn)行測量，是確保溫升及過載能力試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確、有效且具有公信力的根本保證。