电力变压器短路阻抗及负载损耗的测量方法

产品简介

负载损耗是一个重要参数，它对于变压器的经济运行以及变压器本身的使用寿命，都有着极其重要的意义；而短路阻抗，它决定了变压器在电力系统运行时对电网电压波动的影响，以及变压器发生出口短路事故时电动力的大小，同时短路阻抗还是决定变压器能否丼联运行的一个必要条件。

通过短路阻抗和负载损耗的测量，可以验证这两项指标是否在国家标准及用户要求范围内，同时还可以通过试验发现绕组设计与制造及载流回路和结构的缺陷。

1、短路阻抗及负载损耗的测量，应当在试品的一个绕组的线端施加额定频率，且近似正弦的电流，另一个绕组短路，各相处于同一个分接位置。测量应在50%～100%额定电流下进行；为避免绕组发热对试验结杲产生明显误差，试验测量应迅速进行；同时准确记录试验时绕组温度。

2、短路阻抗及负载损耗的测量与空载试验的测量线路相同，只是测量中无需进行电压波形校正；测量方法上的要求与《电力变压器空载损耗及空载电流的测量方法》中3～6的规定完全相同。

3、短路阻抗及负载损耗的测量接线见图1-11(a)、(b)；对于额定电流很小的试品，仪表（电压表及瓦特表电压线圈）和电压互感器的吸收电流在测量电流中不可忽略时，应将电压取于电源，接线见图1-11(c)、(d)。

4、短路阻抗是在额定频率和参考温度下，一对绕组中某一绕组端子之间的等效串联阻抗；其百分数等于短路电压与额定电压之比，测量时应以三相电流的算术平均值为准，如果试验电流无法达到额定电流时，短路阻抗应按式(1)、式(2)折算并校正到表1-1所列的参考温度。

       Z_kt=(U_kt/U_r)×(I_r/I_k)×100 ---------------------------------------------- (1)

       Z_k=√[Z_kt2+(P_kt/10S_r)2×(K_t²-1)] -------------------------------------- (2)

式中：

       Z_kt——绕组温度为t℃时的短路阻抗，%；

       U_kt——绕组t℃时通过试验电流I_k的短路电压，单位为kV；

       U_r——施加电压侧的额定电压，单位为kV；

       I_r——施加电压侧的额定电流，单位为A；

       Z_k——参考温度时的短路阻抗，%；

       P_kt——t℃时的负载损耗，单位为W；

       S——额定容量，单位为kVA；

       K_t——电阻温度换算系数（同10.5)。

图1-1 短路阻抗及负载损耗测量接线图
G——可调电源；T——试品；TA——电流互感器；TV——电压互感器；A——电流表；V——电压表；W——瓦特表

表1-1 不同耐热等级绝緣的参考温度

5、短路阻抗通常还以每相欧姆数表示，按式(3)计算，也应校正到表1-1所列的参考温度。

       Z_i=Z_kU_r²/100S_r --------------------------------------------------------------- (3)

式中：

       Z_i——短路阻抗，单位为Ω/相；

       U_r——绕组的额定电压，单位为kV；

       S_r——绕组的额定容量，单位为MVA；

       Z_k——绕组的短路阻抗，单位为%。

6、负载损耗是绕组通过额定电流时所产生的损耗；测量时，应以三相电流的算术平均值为准，施加额定电流，如果试验电流无法达到额定电流时，负载损耗应按额定电流与试验电流之比的平方增大，负载损耗中的电阻损耗与温度成正比，而其他损耗与温度成反比。两部分损耗应分别校正到表1-1所列的参考温度，通常用式(4)计算：

       P_k=[P_kt+ΣI_r²R×(K_t²-1)]/K_t ---------------------------------------------------- (4)

式中：

       P_k——参考温度下的负载损耗；

       P_kt——绕组试验温度下的负载损耗；

       K_t——电阻温度换算系数（同10.5）；

       ΣI_r²R——t℃时被测一对绕组的电阻损耗。

三相变压器一对绕组的电阻损耗应为两绕组电阻损耗之和，按式(5)、式（6)计算：

       Y或YN联结的绕组       P_r=1.5I_r²R_xn=3I_r²R_xg ---------------------------------- (5)

       D联结的绕组              P_r=1.5I_r²R_xn=I_r²R_xg ------------------------------------ (6)

式中：

       Pt——绕组的电阻损耗，单位为W；

       I_r——绕组的额定电流，单位为A；

       R_xn——线电阻，单位为Ω；

       R_xg——相电阻，单位为Ω。

在试验中，短路连接线不宜过小，对于铜质导线，一般选择电流密度为3A/mm²～4A/mm²；而对于大容量变压器，其低压侧电流很大，由于短路连接的电阻损耗引人的测量误差较大，可在试验结果中加以校正。

7、变压器的短路阻抗和负载损耗应在主分接测量，对于调压范围超过±5%的变压器还应测量两个极限分接的数据；对于三绕组变压器，其短路阻抗及负载损耗应在成对的绕组间进行测量。如：

在绕组1与绕组2之间、在绕组1与绕组3之间、在绕组2与绕组3之间。

对于多绕组的变压器，绕组也应成对的选取，其原则与三绕组相同：试验时，非被试绕组开路。

8、不同容量的绕组间测量时，施加电流应以较小容量的额定电流为准，试验结果中负载损耗应注明容量；短路阻抗应折算到大容量一侧。

9、当试验频率不等于额定频率时（其偏差小于5%），负载损耗可以认为近似相等，短路阻抗按式(7)折算：

       Z_k=√{(Z_kt׃_r/ƒ)2+(P_kt/10S_r)2[K_t²-(ƒ_r/ƒ)2]} ---------------------------------- (7)

式中：

       Z_k——参考温度下的短路阻抗，%；

       Z_kt——试验温度下的短路阻抗，%；

       ƒ_r——额定频率，单位为Hz；

       ƒ——试验频率，单位为Hz；

       P_kt——试验温度下的负载损耗，单位为W；

       S_r——额定容量，单位为kVA；

       K_t——电阻温度换算系数（同10.5）。

10、当对变压器的绕组是否存在缺陷及对产品结构的合理性产生怀疑时，可进行如下的单相负载试验：

对于供电侧绕组为YN、另一侧为yn或d联结的产品，可以轮流在一个相绕组（例如：AO、BO、CO)施加额定电流，而另一侧三相短路，三次测量的阻抗压降平均数乘以√3就相当于三相的压降，三次负载损耗之和应相当于三相测量的负载损耗。

对于供电侧绕组为Y、另一侧为y或d联结的产品，可轮流在每个双相上施加额定电流，而另一侧三相短路，依次测量阻抗压降和负载损耗，允许将单相测量的结果换算到三相数据，其组阻抗压降应乘以√3/2，总的负载损耗应为三次负载损耗之和的一半。

对供电侧绕组为D、另一侧为yn、y或d联结的产品，可轮流在供电侧每个双相上施加2/√3额定电流，依次短路一相线圈（如在AB端供电、BC端短路）而另一侧绕组三相短路，依次测量阻抗压降和负载损耗；允许将单相测量结果换算到三相数据，其阻抗压降等于三次测量的平均数，其负载损耗等于三次负载损粍之和的一半。

对于独立绕组的三个单相的负载损耗应基本相等。对于自耦联结绕组的三个单相损耗，一般B相较其他两相略大一些。

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