变压器低电压短路阻抗测试结果的影响因素分析

李颉韩若冰李响方志伟

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摘要：本文介绍了变压器低电压短路阻抗的测试方法及需要注意的问题，并对影响短路阻抗测试结果的几个因素进行了分析阐述。

关键词：变压器；短路阻抗；误差

前言

变压器是电力系统中主要的电气设备之一，对系统安全运行至关重要。变压器在运行过程中，其绕组难免要遭受短时故障（接地、短路等）电流所产生的电动力的作用，从而使绕组发生不同程度的变形，包括轴向和径向尺寸的改变，绕组扭曲、鼓包、匝间短路等，这种变化是不可逆的。变压器绕组变形后，其抗短路能力急剧下降，长期频繁的不良工况所产生的积累效应最终会演变为绝缘事故。因此，变压器绕组变形是电力系统中的一大隐患。而低电压短路阻抗测试是检测绕组变形最方便、有效的方法之一。

1测试方法

1.1测试电源的选择

短路阻抗测试使用标称为380/220V，50Hz的电源，电压总谐波畸变率≤5%，其中奇次谐波≤4%，偶次谐波≤2%。频率偏差不大于±0.5Hz。三相电压不平衡度≤2%。在测试前要估算试验电流和视在功率，并核对现场电源的额定电流IH和额定容量SH，应保证IH>2IS，SH>2SS

试验电流：IS=UKS?Ir/10?Ur?ZKe

视在功率：SS=UKS?Is/1000（三相法）；SS=UKS?IS/1000（单相法）

式中：

UKS—试验电压（V）

Ur—加压绕组在测试分接位时对应的标称电压（kV）

Ir—加压绕组在测试分接位时对应的标称电流（A）

ZKe—被测绕组对在测试分接位时对应的短路阻抗百分值

1.2测试电流

短路阻抗的测量，试验电流可用额定电流。若现场达不到要求，也可低于额定电流进行测试，但不应小于5A，且试验后应将结果换算至额定值。可按照下式进行换算：

Uk＝Uk’?Ie/I’

式中：I’—试验电流；Uk’—I’试验电流下测得的阻抗电压

1.3试验接线

测试工作要在一对绕组之间进行。若是三绕组变压器，宜按照高压—中压、高压—低压、中压—低压的顺序进行。其中电压高的一侧为加压侧，电压低的一侧为短路侧，非被试绕组保持开路。

1.3.1三相四线法：

检测被加压绕组为YN接线的变压器时，测试仪输入端接入三相电源，输出端Ua和Ia、Ub和Ib、Uc和Ic、N分别接到变压器加压绕组的A、B、C、O端，另一侧绕组三相短接。

1.3.2三相三线法：

检测被加压绕组为Y或D接线的变压器时，测试仪输入端接入三相电源，输出端Ua和Ia、Ub和Ib、Uc和Ic分别接到变压器加压绕组的A、B、C端，测试仪N接地，另一侧绕组三相短接。

1.4单相电源法测试

当测试结果出现异常时，应对所有绕组对用单相电源法进行复测。其试验方法就是将低压侧三相端子可靠短接，在高压侧加单相电源进行三次测试，并逐相进行比较以判断故障相。

高压侧为Y型连接的变压器可按照下式换算成三相短路阻抗电压：

Uk=（（UKab+UKbc+UKac）/6Ue）?100

高压侧为△连接的变压器可按照下式换算成三相短路阻抗电压：

Uk＝（（UKab+UKbc+UKac）/3Ue）?100

2测试结果的影响因素

2.1铁芯剩磁

短路阻抗测试是建立在励磁阻抗远大于漏阻抗的前提下，而变压器铁芯的剩磁会导致励磁电感测量值减小，直接造成变压器阻抗值偏小，从而增加了低电压短路阻抗测试的误差。剩磁量越大误差就越大，易造成误判。所以短路阻抗测试应在所有直流试验项目之前进行，当怀疑有剩磁时，应先对变压器进行消磁。

2.2绕组温度

由于短路阻抗包括电阻分量Rk和电抗分量Xk，前者与温度有关，随温度增加而增加，所以应准确记录测试时的绕组温度，以便将短路阻抗试验数据校正到参考温度，一般换算到75℃。可按以下公式换算。

图1低压绕组三相频响曲线

从图1被测变压器低压绕组频响曲线中分析，中频段a相与b相、b相与c相相关系数均低于0.6，参照DL/T911—2016《电力变压器绕组变形的频率响应分析法》，低压绕组存在明显变形。该变压器经返厂吊罩检查后，发现高、中压绕组未发生变形，低压绕组a、b相无明显变形，c相发生变形，证明了试验分析的有效性。

结语：

低电压短路阻抗测试方法简单易行，数据直观，可通过同相纵比及三相横比进行分析，判断出变压器绕组变形的部位以及严重程度。在实际测试时，要注意可能影响试验结果的各类因素，及时排除。在发现数据异常的情况下，不要急于判断，应同时结合频率响应分析法、绕组对地及绕组间电容量法、以及绕组直流电阻等试验结果进行综合分析，提高绕组变形判断的准确率。

参考文献：

[1]陈昱同，吕永红，刘杨，等.变压器绕组变形的综合诊断方法与应用[J].电气应用，2012（17）：76-80.

[2]郭强.试验电源对变压器低电压短路阻抗试验的影响[J].电工电气，2017（12）：56-58.