浅谈变压器低压短路阻抗测试的应用及原理

- 1 - 应用

电力变压器在运行或者运输过程中不可避免地要遭受各种故障短路电流的冲

击或者物理撞击,在短路电流产生的强大电动力作用下,变压器绕组可能失去稳定性,导致局部扭曲、鼓包或移位等永久变形现象,这样将严重影响变压器的安全运行。为了检测变压器的变形程度或是否变形,国家电力行业标准DL/T911-2004中明确规定了对变压器变形的测试。目前检测变压器绕组变形的常用方法有:频率响应分析法,扫频法和低压短路阻抗法。其中短路阻抗是变压器的重要参数,低压短路阻抗法是判断绕组变形的传统方法,为此国标1094.5-2003和IEC60076-5:2000曾规定:短路电抗的变化量是判断变压器绕组有无变形的唯一判据。

原理

变压器的短路阻抗是指该变压器的负荷阻抗为零时变压器输入端的等效阻

抗。短路阻抗可分为电阻分量和电抗分量,电抗是容抗和感抗的总和。对于110kV 及以上的大型变压器,由于感抗很大所以电阻分量在短路阻抗中所占的比例非常小,短路阻抗值主要是电抗分量的数值。变压器的短路电抗分量,就是变压器绕组的漏电抗。变压器的漏电抗可分为纵向漏电抗和横向漏电抗两部分,通常情况下,横向漏电抗所占的比例较小。变压器的漏电抗值由绕组的几何尺寸所决定的,变压器绕组结构状态的改变势必引起变压器漏电抗的变化,从而引起变压器短路阻抗数值的改变。

变压器的阻抗公式

Z= R+jX

其中 Z: 阻抗 R :电阻 X :电抗

j 是虚数单位

当 X > 0 时,称为感性电抗

当 X = 0 时,电抗为0

当 X < 0 时,称为容性电抗

一般应用中,只需知道阻抗的强度即可:

|Z|=√R^2+X^2

对电阻为0的理想纯感抗或容抗元件,阻抗强度就是电抗的大小。

一般电路的总电抗等于:

X = XL + XC

其中XL 为电路的感抗, XC 为电路的容抗。

测量方法

变压器短路阻抗测量采用伏安法。该方法适用于单相和三相变压器。测试前将变压器的一侧出线短接,短接用的导线须有足够的截面积,并保持各出线端子接触良好,以减小引线的回路电阻。变压器的另一侧施加试验电压,从而产生流经阻抗的电流,同时测量加在阻抗上的电流和电压,此电压、电流的基波分量的比值就是被试变压器的短路阻抗。

变压器短路阻抗测试时,通常在变压器的高压绕组侧加压,在低压绕组侧短路。为保证测试精度,电压测量回路应直接接在被试变压器的出线端子上,以免引入电流引线上的电压降。试验用调压器的额定电流不能小于10A,试验时流经被试变压器绕组的试验电流以在其额定电流的0.5%~0.1%的数量级上或2~10A为宜,试验电流不能太大,否则由于电源的过载使试验电压波形严重畸变,影响测试精度。

低频法测试伏安特性的原理:在CT的励磁电感相同的情况下,励磁阻抗值与频率成正比。因此,要使励磁电感达到相同饱和,所施加电压的频率越低则电压的幅值越低,这就是低频法测试伏安特性的基本原理。低频法测量可以降低所加电压幅值(即降低所加电压的功率),从而实现体积小重量轻,并且测量精度大大提高,既可用于保护CT的伏安特性也可用于计量CT的比差角差测量。该法可以实现对所有CT 的全面完整测试。

电压法测量变比的原理:在CT二次绕组上施加交流电压,在原方将会产生感应电压,二次绕组铁心上的交流电压与一次侧感应电压幅值之比理论上等于匝比,与在一次侧通大电流的直接法相比,这种变比测试方法不需要大电流,具有测试设备容量小、安全可靠等特点。这种CT变比测试方法也被称为间接法。

主要特点:

●功能全面:可用于各种型号CT(含TP类)的伏安特性、10%误差曲线、变比、

相位、极性、二次绕组电阻、二次回路负荷、比差以及角差以及在不同工作电流、不同负载情况下的比差、角差等稳态或暂态特性测试。

●测量校核各种型号的CT,包括保护CT、计量CT、TP级暂态CT、励磁饱和电压达到30KV的CT、变压器套管CT。

●覆盖从保护CT、计量CT的全面通用测试,包括TP级暂态CT、饱和电压高达数万伏的CT、变压器套管CT等。这是工频直接法无法比拟的技术和应用优势。

●高精度测量:由于测量电压范围小,可以实现高测量精度,精度达0.05%。

●仅需输出较小电压和功率,因而体积小,重量轻,轻小便携。

●测量结果的自动处理:实时显示测试数据并描绘曲线,自动存储和打印。并可上传电脑管理和存档。

主要缺点:

●由于采用直接法测量,不输出大电流,因而不能作为大电流源顺便供现场输出大电流使用。