空载

物理电学名词

空载（变压器）是指变压器的一次绕组接入电源，二次绕组开路的工作状态。此时，一次绕组中的电流称为变压器的空载电流。空载电流产生空载磁场。在主磁场（即同时交联一、二绕组的磁场）作用下，一、二次绕组中便感应出电动势。

简介

变压器空载运行时，虽然二次侧没有功率输出，但一次侧仍然从电网吸取一部分的有功功率，来补偿因为磁通饱和，在铁芯内引起的磁滞损耗和涡流损耗简称铁耗。磁滞损耗的大小取决于电源的频率和铁芯材料磁滞回线的面积；涡流损耗与最大磁通密度和频率的平方成正比。另外还存在空载电流引起的铜耗。对于不同容量的变压器，空载电流和空载损耗的大小是不同的。电机的空载是指，电机不带负载设备的情况下运转。

空载就是不接负载。空载的意义既不是断路也不是短路。一个电路有输入有输出，一般空载的意义就是有输入而输出没有接负载，那么这个电路的输出相当于“断路”，但它还有输入，还有电流（空载电流），对这个电路来说并没有断路，更没有短路。如一个放大器通了电但没有按喇叭，这个放大器就叫空载。一个电机皮带轮带动一个水泵，在没有装皮带时给电机通电，这个电机就叫空载。

空载试验

定义

空载试验，是指检验水轮发电机组在不带负荷空转工况下运转稳定性和可靠性的启动程序。这属于水力机组在无负载状态下的性能测试。空载试验是同步发电机的基本试验之一。通过空载试验，不仅可以检查励磁系统的工作情况，电枢绕组联结是否正确，还可以了解电机磁路饱和程度。

内容

空载试验是为了考核自动操作控制的准确性，测定空载特性和整定有关继电保护值。启动前需对机组进行全面检查，主要包括：①各转动与固定部件的四周间隙合格，内部无异物。②转子磁极接头对附近导体的安全距离不小于10 mm。⑧各轴承油位在规定范围内。④推力轴承及上导轴承对地绝缘电阻符合规程要求，推力轴承高压油顶起油泵工作正常。⑤水轮发电机组测温装置、信号装置己能投入使用。⑥各油、气、水系统阀门的开启和关闭位置均正常无误。⑦各部位冷却水压力调整至规定的范围内，并能正常通水。⑧操作水轮发电机制动闸动作正确。⑨水轮发电机内部洁净，无金属等遗留物。⑩励磁滑环炭刷需拔出。⑩水轮发电机引出线出口断路器和隔离开关处于切断状态。上述检查符合要求后，按操作程序命令进行开机操作。

新建水电站机组第1次开机均为手动操作，并在额定转速60%、80%时稍事停留，以便有时间检查和发现问题。无异状后，再升至额定转速，空载运行。在第1次启动运行过程中，要重点监视以下内容：①监听水轮机室，水轮发电机定子风洞及上、下部风洞盖板处有无异常声音，若有异声，迅速判别部位及原因，必要时紧急停机检查处理。②临视水轮机工作密封漏水和顶盖排水是否可靠，必要时紧急停机检查处理。③监测各轴瓦温度上升情况，瓦温上升过快或温度接近允许极限时，要立即停机处理。④监测水导、下导、上导、滑环的摆度及顶盖和上、下机架的振动，检查各部轴承油位变化，必要时进行相应调整。⑤检查油、气、水管路接头及阀门的渗漏情况，并进行相应处置。⑥检查受油器润滑摩擦是否良好。

在上述运行情况止常、各部位温度均稳定在限额范围内时，作空载工况下的试验，主要项目：①测定水轮发电机残压并核对相序。②水轮机调速器自动调节试验，测各项特性及参数整定，最后做扰动试验，检验灵敏度和稳定性。③装复并磨励磁滑环炭刷，试验和调整励磁系统，录制励磁机空载特性。④若水轮发电机组摆度、振动过大时，需进行水轮发电机组动平衡试验，并加配重。⑤水轮发电机短路试验，检查二次电源回路，整定水轮发电机电流保护，录制水轮发电机短路特性及短路消磁特性，以及带主变压器升流试验，必要时进行短路干燥。⑥水轮发电机组过速度试验，整定转速继电器。⑦停机检查，并做水轮发电机定子线圈交流、直流耐压试验等。

电路工作状态

电路的工作状态包括：有载状态、空载状态及短路状态。其各自特征分述如下。

有载状态

对电气安装工程而言，电路有载是处于正常工作状态。这时电源供电的电压符合额定值，其偏移的百分比值符合当地供电部门的规定，电源及其开关设备流经的电流都在额定范围内。总之，有载状态下的电力电路中各项电量参数(如电流、电压、功率等)和非电量参数(如噪声等级、发热情况、电动应力情况等)都处在预期的正常状态。最明显的特征是电路中既有电流，又有电压，发生电能与其他能的正常转换。

空载状态

对电气安装工程而言，电路空载是处于备用状态，备用状态可分为热备用和冷备用两种状态。无论描述电路构成的哪一部分，其供电侧有电压，但无电流流通为热备用；如果供电侧既无电压，又无电流流通则为冷备用。最明显的特征是电路可能存在电压，但决无电流流通，不发生电能与其他能间的转换。

短路状态

对电气安装工程而言，电路短路是处于故障状态，故障发生的位置可能是电路中的任何部位，但通常指示经负载流通电流谓短路。这时电路中各项电量参数，非电量参数出现异常，电源电压大幅下降，电流剧增，短路电流流经的开关设备、线路温度骤升，电动应力增大，局部噪声增强。如果开关设备等继电保护装置功能正常．便会迅速切断短路状态电路的电源供给，避免故障状态扩大造成更大的损失。如果功能不正常，故障扩大引起电路上一级开关设备的继电保护装置动作切断短路电路电源供给称越级跳闸，这通常是不希望发生的停电覆盖面积扩大的现象。最明显的特征是，供电电源电压下降，电路中电流剧增，发生非预期的能量转换。

意义

变压器的损耗是变压器的重要性能参数，一方面表示变压器在运行过程中的效率，另一方面表明变压器在设计制造的性能是否满足要求。变压器空载损耗和空载电流测量、负载损耗和短路阻抗测量都是变压器的例行试验。

变压器的空载试验就是从变压器任一组线圈施加额定电压，其它线圈开路的情况下，测量变压器的空载损耗和空载电流。空载电流用它与额定电流的百分数表示。

1、空载试验是测量额定电压下的空载损耗和空载电流，试验时高压侧开路，低压侧加压，试验电压是低压侧的额定电压，试验电压低，试验电流为额定电流百分之几或千分之几。

2、变压器空载试验的电源容量的选择：保证电源波形失真不超过5%，试品的空载容量应在电源容量的50以下；采用调压起加压，空载容量应小于调压器容量的50%；采用发电机组试验时，空载容量应小于发电机容量的25%。

空载试验的试验电压是低压侧的额定电压，变压器空载试验主要测量空载损耗。空载损耗主要是铁损耗。铁损耗的大小可以认为与负载的大小无关，即空载时的损耗等于负载时的铁损耗，但这是指额定电压时的情况。如果电压偏离额定指，由于变压器铁芯中的磁感应强度处在磁化曲线的饱和段，空载损耗和空载电流都会急剧变化，因此，空载试验应在额定电压下进行。

注意：在测量大型变压器的空载或负载损耗时，因为功率因数很低，可达到cosφ小于和等于0.1。所以一定要求采用低功率因数的瓦特表。

3、通过空载试验可以发现变压器以下缺陷：硅钢片间绝缘不良。铁芯极间、片间局部短路烧损，穿芯螺栓或绑扎钢带、压板、上轭铁等的绝缘部分损坏、形成短路，磁路中硅钢片松动、错位、气隙太大，铁芯多点接地，线圈有匝间、层间短路或并联支路匝数不等、安匝不平衡等，误用了高耗劣质硅钢片或设计计算有误。

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