电力变压器的变比试验方法

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    变压器的电压比(简称变比)，是变压器空载时高压绕组电压U₁与低压绕组电压U₂的比值，即变比k=U₁／U_2。变压器的变比试验是验证变压器能否达到规定的电压变换效果，变比是否符合变压器技术或铭牌所规定的数值的一项试验。其目的是检查各绕组的匝数、引线装配、分接开关指示位置是否符合要求；提供变压器能否与其他变压器并列运行的依据。变比相差1%的中小型变压器并列运行，会在变压器绕组内产生10%额定电流的循环电流，使变压器损耗大大增加，对变压器运行不利。
    《规程》中规定了变压绕组所有分接头变比试验的标准：(1)各相应分接头的变比与名牌值相比，不应有显著差别，且应符合规律。(2)电压35kV以下，变比小于3的变压器，其变比允许偏差为±1%;其他所有额定分接头变比允许偏差为±0.5%，其他分接头的变比应在变压器阻抗电压百分值的1/10以内，但不得超过±1%。允许偏差计算公式为
        Δk＝(k-k_N)／k_N×100%
    式中 Δk——变比允许偏差或变比误差；
           k——实测变比；
          k_N——额定变比，即变压器铭牌上各次绕组额定电压的比值。
    变压器变比的测量应在各相所有分接位置进行，对于有载调压变压器，应用电动装置调节分接头的位置。对于三绕组变压器，只需测量两对绕组的 变比，一般测量某一带分接开关绕组对其他；两侧绕组之间的变比，对于分接开关的绕组，应测量所有分接头位置时的变比。
    测量变比的常用方法有双电压表法、变比电桥法及使用专用的变压器变比测试仪测量。
    一、双电压表法
    双电压表法的原理图如图7-18所示

图7-18 用双电压表法测量变比的原理图
(a)直接测量；(b)通过电压互感器测量
T1--自耦调压器；P1、P2--0.2级电压表；T2--被试变压器；
TV--0.1级电压互感器，一般用2200/220V

    它是一种比较简单的变比试验方法，所需的试验设备都是一些常用的测量仪器。
    在变压器一侧加电源（一般为高压侧），用电压表（必要时通过电压比互感器）测量两侧电压，两侧的电压读数相除即得变比。对于单相变压器，可以直接用单相电源双电压法测出变比。对于三相变压器，采用三相电源测量时，要求三相电源平衡、稳定（不平衡不应超过2%），可以直接测出各变比。变比的计算公式为
        k_AB＝U_AB／U_ab
        k_BC＝U_BC／U_bc
        k_AC＝U_AC／U_ac
    式中 U_AB、U_BC、U_AC——变压器高压绕组线间电压，kV；
         U_ab、U_bc、U_ac——低压绕组线间电压，kV；
         k_AB、k_BC、k_AC——绕组线间变比。
    若现场无平衡、稳定的三相电源时，也可用单相电源测量三相变压器的变比。
    根据变压器的不同连接组别，将单相电源通过单相调压器接到变压器的低压侧，或者将变压器低压绕组直接接在比本身额定电压低的单相电源上，高压绕组的电压可以根据电压大小直接用电压表或通过电压互感器测量，其测量公式如表7-14所示。

表7-14 单相电源试验变比测量和计算公式

变压器接线组别	相别	加压端子	短路端子	测量电压		变比计算公式
				高压侧	低压侧
Yy Dd	A	ab		UAB	Uab	kA＝UAB／Uab
	B	bc		UBC	Ubc	kB＝UBC／Ubc
	C	ac		UAC	Uac	kC＝UAC／Uac
YNd 例如YNd11	A	ab		UA0	Uac	kA＝√3(UA0／Uac)
	B	bc		UB0	Uab	kB＝√3(UB0／Uab)
	C	ac		UC0	Ubc	kC＝√3(UC0／Ubc)
Dy 例如Dyn11	A	ab		UAB	Ua0	kA＝UAB／(√3Ua0)
	B	bc		UBC	Ub0	kB＝UBC／(√3Ub0)
	C	ac		UAC	Uc0	kC＝UAC／(√3Uc0)
Yd 例如Yd11	A	ab	bc	UAB	Uab	kA＝(√3UAB)／2Uab
	B	bc	ac	UBC	Ubc	kB＝(√3UBC)／2Ubc
	C	ac	ab	UAC	Uac	kC＝(√3UAC)／2Uac
Dy 例如Dy11	A	ab	AC	UAB	Uab	kA＝2UAB／(√3Uab)
	B	bc	AB	UBC	Ubc	kB＝2UBC／(√3Ubc)
	C	ac	BC	UAC	Uac	kC＝2UAC／(√3Uac)

    双电压表法虽然原理简单，测量容易，但存在诸如需要精密仪器（0.2级、0.1级的电压表，电压互感器）、误差较大、试验电压较高、不安全等不足。因而，许多运行部门和生产制造部门已经开始广泛采用变比电桥法进行变比试验。
    二、变比电桥法
    目前，QT-35型和QT-80型变比电桥在现场得到了广泛的应用，他们具有准确度高、灵敏度高、试验电压低、安全、变比误差可以直接读取、可同时测量变压器组别等优点。
    QT-35型变比电桥的测量范围为1.02～1.11，误差范围为-2%～2%，准确度等级为0.1级其原理及试验接线图如图7-19所示。

图7-19 QJ-35型电桥工作原理及试验接线图
(a)工作原理图；(b)电桥试验图
T-被试变压器 Q-变比电桥法 G-检流计 R₁、R₂、R₃-电桥阻值

    测量时，在被试变压器的一次侧加一低电压U₁，则在变压器二次侧有电压U₂，调整R₃的电阻值，可以使检流计为零，这时百变比k可按下试计算(R3远小于R₂、R₁，忽略R₃)
        k＝U₁／U₂＝(R₁﹢R₂)／R₂＝1﹢R₁／R₂
    为了直接读出变比误差值，可在R₁和R₂之间串入一滑线电阻R₃，并使检流计的一端在滑动点上。对应滑线电阻R₃的不同电阻值在电桥板上标以不同的变比误差。。可以达到直接测量变比误差的目的。
    用变比电桥法测量三相变压器的变比与双电压表法一样，也是采用单相电源，在电桥内部装设了切换电路，对不同的接线组别，按不同的测量方式（加压、短路、测量）进行测量。因此用变比电桥法进行变比试验时，必须按照使用说明书正确接线，正确操作。
    为了测量大变比的变压器，可以借助一些标准电压互感器（0.1级、2200、220v），测量接线图如图7-20所示。这时测得的变比将是实际变比的1/10，即变比k_r=10k_m（式k_m为变比电桥实测法；k_r为实际变比）。

图7-20 扩大变比测量范围的电桥接线图
T1-升压变压器，220、2200V；
TV-0.1级电压互感器；
T2-被试变压器，其变比开关为100～1000；
Q-变比电桥；S-开关。

    按图7-20接线方法正确实际测量时，应认真参照QJ-35型、QJ-80型电桥使用说明书，必须将电桥法的电源输出开关（即电桥电源通向一次绕组的开关S)断开，而电桥本身放大器电源仍正常使用。
    现场发现，变比不合格主要是因为由分接开关引线焊错、分接开关的指示位置与内部引线位置不符、绕组匝间或层间短路等原因造成的。
    三、变压器变比测试仪测量
    根据IEC及国家有关标准规定,在电力变压器生产、用户交接和检修试验过程中,变压器变比试验是必做的项目。这样可有效监督变压器产品出厂及使用过程中的质量,防止变压器匝间短路、开路、连接错误、调压开关内部故障或接触故障。
    我公司自行研发生产的HSXBBC-II变压器变比组别测试仪完全根据用户的现场使用要求,操作简便,功能完备,数据稳定可靠的特点，能适应各种大中小型变压器变比测试的需要。在国家电力部的预防性试验规程中，要求对运行的变压器定期进行变比的测定。通过对变压器的变比测试，可以检查变压器绕组匝数比、分接开关的状况,判断变压器是否存在匝间短路等缺陷，是否可以并列运行，从而保证设备的安全使用，广泛适用于各种大中小型变压器变比测试的需要。
    变比电桥测量变压器的变比，操作过程繁琐，测量范围狭窄，已经不适应现代测量的快节奏、高效率的要求。为此，我公司采用现代电子技术，研制出了新一代HSXBBC-II全自动变比组别测试仪。它体积小，重量轻，精度高，稳定性好。它采用了大屏幕汉字显示、菜单操作，界面友好。变比组别可一次测完。该仪器是电力工业部门的理想测试仪器。该仪器可以测量各种三相变压器的变比和接线组别，同时也能测量单相变压器和电压互感器的变化和极性，而且能显示变比误差，具有自动打印功能。

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来源：恒盛兴电力