GB/T 1094.5-2008 电力变压器 第5部分：承受短路的能力

犐犆犛２９．１８０

犓４１

中华人民共和国国家标准

—

犌犅１０９４．５２００８

代替ＧＢ１０９４．５—２００３

电力变压器

第部分：承受短路的能力

５

国家标准ㅤ可打印ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

犘狅狑犲狉狋狉犪狀狊犳狅狉犿犲狉狊—

：

犘犪狉狋５犃犫犻犾犻狋狋狅狑犻狋犺狊狋犪狀犱狊犺狅狉狋犮犻狉犮狌犻狋

狔

（：，）

ＩＥＣ６００７６５２００６ＭＯＤ

２００８０９１９发布２００９０６０１实施

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局

发布

中国国家标准化管理委员会

—

犌犅１０９４．５２００８

目次

前言Ⅰ

１范围１

２规范性引用文件１

３承受短路的能力的要求１

３．１总则１

３．２过电流条件１

４承受短路能力的验证３

４．１承受短路的耐热能力４

４．２承受短路的动稳定能力５

附录（资料性附录）承受短路动稳定能力的理论评估Ａ１１

Ａ．１范围１１

Ａ．２概述１１

Ａ．３设计评审导则１１

附录（资料性附录）：的系统短路视在容量

ＢＩＥＣ６００７６５２００６２１

附录（资料性附录）类似变压器的确定Ｃ２２

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—

犌犅１０９４．５２００８

前言

本部分的第章和第章为强制性的，其余为推荐性的。

３４

ＧＢ１０９４《电力变压器》目前包含了下列几部分：

———第部分：总则；

１

———第部分：温升；

２

———第部分：绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙；

３

———第部分：电力变压器和电抗器的雷电冲击和操作冲击试验导则；４

———第部分：承受短路的能力；

５

———第部分：油浸式电力变压器负载导则；

７

———第部分：声级测定；

１０

———第１０．１部分：声级测定———应用导则；

———第部分：干式变压器。

１１

本部分为的第部分。

ＧＢ１０９４５

本部分修改采用：《电力变压器第部分：承受短路的能力》（英文版）。

ＩＥＣ６００７６５２００６５

本部分根据ＩＥＣ６００７６５２００６：按修改采用的原则重新起草。

考虑到我国国情，在采用ＩＥＣ６００７６５２００６：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白处用垂直单线标识。本部分与ＩＥＣ６００７６５２００６：的主要技术

性差异如下：国家标准ㅤ可打印ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

———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，在表中增加了“注：不同额定容量及

３．２．２．３１３

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，将表中的设备最高电压和短路视在容量按我国

３．２．２．４２

各电压等级电网的实际情况列出，而将：的相应规定列在附录中，以方便

ＩＥＣ６００７６５２００６Ｂ

对照。

为便于使用，本部分还对ＩＥＣ６００７６５２００６：做了下列编辑性修改：

———删除了ＩＥＣ６００７６５２００６：的前言；

———附录注的内容移到了脚注７）中；

Ａ１

———用小数点“”代替作为小数点的逗号“，”。

．

本部分代替—《电力变压器第部分：承受短路的能力》。

ＧＢ１０９４．５２００３５

本部分与—相比主要变化如下：

ＧＢ１０９４．５２００３

———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”；

———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、附录和附录均为资料性附录。

ＡＢＣ

Ⅰ

—

犌犅１０９４．５２００８

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、樊建平、许长华。

本部分所代替标准的历次版本发布情况为：

————、—、—、—。

ＧＢ１０９４．５１９７１ＧＢ１０９４．５１９７９ＧＢ１０９４．５１９８５ＧＢ１０９４．５２００３

国家标准ㅤ可打印ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

Ⅱ

—

犌犅１０９４．５２００８

电力变压器

第部分：承受短路的能力

５

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。

—电力变压器第部分：总则（：）

ＧＢ１０９４．１１９９６１ｅｖＩＥＣ６００７６１１９９３

ｑ

—电力变压器第部分：绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙（：

ＧＢ１０９４．３２００３３ＩＥＣ６００７６３

，）

２０００ＭＯＤ

—电力变压器第部分：干式变压器（：，）

ＧＢ１０９４．１１２００７１１ＩＥＣ６００７６１１２００４ＭＯＤ

／—电力变压器应用导则（国家标准ㅤ可打印ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页：）

ＧＢＴ１３４９９２００２ｉｄｔＩＥＣ６００７６８１９９７

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

１

—

犌犅１０９４．５２００８

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：

类：２５ｋＶＡ２５００ｋＶＡ；

Ⅰ～

类：２５０１ｋＶＡ１０００００ｋＶＡ；

Ⅱ～

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

Ⅰ

短路阻抗应忽略不计。

短路电流的峰值应按４．２．３来计算。

表给出了在额定电流（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

３．２．２．３１

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最小短路阻抗／％

２５６３０４．０

～

６３１１２５０５．０

～

１２５１２５００６．０

～

２５０１６３００７．０

～

６３０１２５０００８．０

～

２５００１４００００１０．０

～

国家标准ㅤ可打印ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

４０００１６３０００１１．０

～

６３００１１０００００１２．５

～

１０００００以上＞１２．５

注：额定容量大于的短路阻抗值一般由制造方和用户协商确定。

１１０００００ｋＶＡ

注：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。

２

注：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

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，则应按表选取。

２

表２系统短路视在容量

标称系统电压／ｋＶ设备最高电压犝ｍ／ｋＶ短路视在容量／ＭＶＡ

、、、、５００

６１０２０７．２１２２４

３５４０．５１５００

６６７２．５５０００

１１０１２６９０００

２２０２５２１８０００

３３０３６３３２０００

５００５５０６００００

７５０８００８３５００

注：如无规定，则认为系统零序阻抗与正序阻抗之比为。

１１３

～

注：如用户另有要求，系统短路视在容量也可按附录的规定选取，但应在订货合同中规定。

２Ｂ

２

—

犌犅１０９４．５２００８

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

／—）。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

ＧＢＴ１３４９９２００２

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

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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ＧＢ１０９４．１所规定的油浸式电力变压器，也适用于ＧＢ１０９４．１１所规定的干

式电力变压器。

３

—

犌犅１０９４．５２００８

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４．１．２４．１．５的规定进行。

～

４．１．２对称短路电流犐

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应按下式计算：

犐

犝

犐…………（）

＝１

３犣犣（）

×＋

槡ｔｓ

式中：

———对称短路电流的方均根值，单位为千安（）；

犐ｋＡ

犣———系统短路阻抗，每相欧姆（）（等值星形联结），按下式计算：

ｓΩ

犝２

ｓ…………（）

犣＝２

ｓ犛

式中：

———标称系统电压，单位为千伏（）；

犝ｓｋＶ

犛———系统短路视在容量，单位为兆伏安（ＭＶＡ）。

和按以下规定：

犝犣ｔ

ａ）对于主分接：

———所考虑绕组的额定电压，单位为千伏（）；

犝犝ｒｋＶ

１）

犣———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：

ｔΩ

狕犝２

ｔ×ｒ

犣…………（）

ｔ＝３

１００犛

ｒ

式中：国家标准ㅤ可打印ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

狕———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；

ｔ％

犛———变压器的额定容量，单位为兆伏安（ＭＶＡ）。

ｒ

ｂ）除主分接外的其他分接：

２）

犝———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

犣———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。

ｔΩ

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、或进行。

３．２．３３．２．４３．２．５

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，单相对地故障的短路电流可能明显大于三相短路时的故障电流。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犐的持续时间为。

２ｓ

注：对于自耦变压器和短路电流超过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

２５

于。

２ｓ

４．１．４每个绕组平均温度的最大允许值

当每个绕组分别按和施加规定持续时间的对称短路电流犐后，其在任何分接位置下

４．１．２４．１．３

的平均温度应不超过表规定的最大值。

θ３

１

公式（）和公式（）中所用的绕组起始温度应表示为最高允许环境温度与在额定条件下用电阻

４５θ

０

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θ应为最高允许环境温度与

０

）此处用符号和分别代替—所采用的和，其目的是与本部分内容一致，以免混乱。

１犣狕ＧＢ１０９４．１１９９６犣狕４．２．３

ｔｔ

）分接电压的定义见—的。

２ＧＢ１０９４．１１９９６５．２

４

—

犌犅１０９４．５２００８

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℃℃

（括号内为绝缘耐热等级）铜绕组铝绕组

油浸式１０５Ａ（）２５０２００

１０５Ａ（）１８０１８０

（）２５０２００

１２０Ｅ

（）３５０２００

１３０Ｂ

干式（）３５０２００

１５５Ｆ

（）３５０２００

１８０Ｈ

２００３５０２００

２２０３５０２００

注：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

１

应的铜绕组的温度。

注：当油浸式变压器所使用的绝缘系统不是级时，可由制造方和用户协商确定不同的允许温度最大值。

２Ａ

４．１．５温度的计算

θ

１

绕组短路后的平均温度θ应由下述公式计算：

１

２×θ＋（２３５）

θ＝θ＋０（铜绕组）…………（）４

１０

１０６０００

－１

２

国家标准ㅤ可打印ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

犑狋

×

２×（θ＋２２５）

０（铝绕组）…………（）

θ＝θ＋５

１０

４５７００

－１

２

犑狋

×

式中：

———绕组短路（）后的平均温度，单位为摄氏度（）；

θ狋ｓ℃

１

———绕组起始温度，单位为摄氏度（）；

θ℃

０

犑———短路电流密度，单位为安每平方毫米（／２），按对称短路电流的方均根值计算出；

Ａｍｍ

———持续时间，单位为秒（）。

狋ｓ

注：公式（）和公式（）是按绝热条件推导的，且仅对短路持续时间不超过时才有效。公式中的系数是按表

４５１０ｓ４

中所列的参数得出的。

表４材料参数

材料

参数