中试控股技术研究院鲁工为您讲解：平衡变压器短路阻抗电压测量仪

ZSCT-3900 变压器短路阻抗测试仪（三相）

零序阻抗的测量适用于高压侧星形接线带中性点的变压器
电压测量范围：20～1000V ，电流测量范围：0.1A～100A在仪器允许的测量范围可直接测量，超出测量范围可外接电压、电流互感器，仪器可设置外接电压、电流互感器的变比，直接显示施加的电压、电流的值

参考标准：GB1094.5-2003和IEC60076-5:2000 DL/T 1093—2008

ZSCT-3900 变压器短路阻抗测试仪低电压短路阻抗试验是鉴定运行中变压器受到短路电流的冲击，或变压器在运输和安装时受到机械力撞击后，检查其绕组是否变形的最直接方法，它对于判断变压器能否投入运行具有重要的意义；

也是判断变压器是否要求进行解体检查的依据之一，七寸高亮度触摸彩色液晶，强光下显示清晰，全触屏操作，中英文自由切；

中试控股始于1986年 ▪ 30多年专业制造 ▪ 国家电网.南方电网.内蒙电网.入围合格供应商

为满足《 dl/t1093-2008绕组变形电抗法检测与判断指南》的要求，进行了绕组变形检测与判断的试验与算法研究。

“DL / T1093-2008”明确规定：5.4.1a，“单相单相方法的参数测试的原理”; 5.4.1e“当测试结果为异常，来处理所有的单相方法复检的绕组的”。该仪器采用的单相测量，自动计算每个变压器相的短路阻抗为三相升压过程中，电抗，电感值。

仪器公司内部控制采用锁相环技术，同步采样交流信号，测量数据可以准确。该仪器测量电压，电流，功率，频率等。单机测量工作电压、电流保护范围宽，支持外接CT、PT进一步发展扩展测量研究范围。内置无断电记忆，长期存储测量数据，仪器自带打印机。

测试数据可以导入计算机进行进一步分析或存储。所有中国的菜单和操作提示，简单直观的操作。透反式结合大屏幕进行液晶，在太阳直射下可清晰数据显示。

变压器短路阻抗测量的方法有伏安法。此种方法对于单相、三相变压器较为适用。开始试验前，电力工作者需要把变压器一侧出线短接，短接的导线一定要有足够的截面积，才能保证出线端子接触良好，避免引线回路电阻过大。变压器另一侧，开始施加试验电压，此时产生经过阻抗的电流，可以测量加在阻抗上的电流和电压，此时，电压、电流的基波分量的比值就是被试变压器的短路阻抗。

现场试验是110KV级或以上的主变压器，我们通常会使用到变压器短路阻抗测试仪。此款测试仪内部自带可调电源输出，因此比较适合高电压等级的主变测试短路阻抗。此款仪器可以比较变压器收到短路电流冲击前和冲击后，测得的短路阻抗值，电力工作者可以通过短路阻抗值变化大小，来判断绕组变形程度。测试变压器短路阻抗的试验，是对运行中的变压器受到短路电流的冲击，或者变压器在运输和安装时，受到机械力撞击后，检查变压器绕组是否变形的非常有效的方法。这个试验对于变压器是否能投入运行，是有着非常重要的意义的。

ZSCT-3900 变压器短路阻抗测试仪（三相）主要技术指标  
(1)基本量程（最大范围）  
1．电压(量程自动)：  15～500V       ±（读数×0.2%+3字） 
2．电流(量程自动)：  0.5A～20A    ±（读数×0.2%+3字） 
3．功率：          COSΦ ＞0.15       ±（读数×0.5% +3字） 
4．频率(工频)：    45～55(Hz)   测量精度：±0.1%   
5．短路阻抗：      0～100% 测量精度：±0.5%   
6. 仪器显示： 4位数字
7：内置2000W交流可调电源。0-220V    10A
(2)仪器其他参数 
1．环境温度： -10℃～40℃
2．相对湿度： ≤85%RH  
3．工作电源： AC 220V±10%   50Hz±1Hz
4．外形尺寸： 主机   360×290×170（mm）      线箱    360×290×170（mm）
5、重量    主机4.9KG        线箱  5.2KG 
6．测试线长度：标配8米  长度可以定制

一：变压器两侧电流的大小及相位不同

中试控股技术博士为您解答：变压器正常运行时，若不计传输损耗，则流入功率应等于流出功率。但由于两侧的电压不同，其两侧的电流不会相同。

超高压、大容量变压器的接线方式，均采用YN,d方式。因此，流入变压器电流与流出变压器电流的相位不可能相同。当接线组别为YN,d11（或YN,d1）时，变压器两侧电流的相位相差300。

流入变压器的电流大小和相位与流出电流大小和相位不同，则就不可能等于零或很小。

二：稳态不平衡电流大

与发电机、电动机及母线的纵差保护相比，即使不考虑正常运行时某种工况下变压器两侧电流大小与相位的不同，变压器纵差保护两侧的不平衡电流也大。其原因是：

（1）变压器有激磁电流

变压器铁芯中的主磁通是由激磁电流产生的，而激磁电流只流过电源侧，在实现的纵差保护中将产生不平衡电流。

激磁电流的大小和波形，受磁路饱和的影响，并由变压器铁芯材料及铁芯的几何尺寸决定，一般为变压器额定电流的3%～8%。大型变压器的激磁电流相对较小。

（2）变压器带负荷调压

为满足电力系统及用户对电压质量的要求，在运行中，根据系统的运行方式及负荷工况，要不断改变变压器的分接头。变压器分接头的改变，相当于变压器两侧之间的变比发生了变化，将使两侧之间电流的差值发生了变化，从而增大了其纵差保护中的不平衡电流。

根据运行实际情况，变压器带负荷调压范围一般为±5%。因此，由于带负荷调压，在纵差保护产生的不平衡电流可达5%的变压器额定电流。

（3）两侧差动TA的变比与计算变比不同

变压器两侧差动TA的名牌变比，与实际计算值不同，将在纵差保护产生不平衡电流。另外，两侧TA的型号及变比不一，也将使差动保护中的不平衡电流增大。由于两侧TA变比误差在差动保护中产生的不平衡电流可取6%变压器额定电流。

ZSCT-3900 变压器短路阻抗测试仪自动计算出变压器折算到额定温度、额定电流下的阻抗电压百分比，以及与铭牌阻抗的误差百分比。

ZSCT-3900 变压器短路阻抗测试仪中文菜单提示；配备高速热敏打印机，大容量内部存储器，方便数据的存储和打印；保存的数据可通过USB转存到U盘。

仪器体积小、重量轻，便于携带，现场使用极为方便，大大减轻了试验人员的劳动强度，提高工作效率。

ZSCT-3900 变压器短路阻抗测试仪本试仪是本公司自主研发的新一代变压器参数测试仪器。用于现场和试验室条件下对35KV级及以上主变压器进行低电压短路阻抗测量的仪器。

该仪器设计精巧，功能强大，内置2000W可调电源，采用先进的A/D同步交流采样和数字信号处理技术，测量数据准确；

结论

 

       三相绕组同时加电压测量变压器的直流电阻，是根据楞次定律，使各相电流所产生的磁通在铁心中相互抵消，合成磁通为零，从而减小电感L值，使电路的时间常数减小，即减少了测量直流电阻的时间，提高了工作效率。在测量时，还应考虑绕组电阻的大小受温度影响的因素和直流电阻的不平衡率等问题。 中试控股技术博士为您解答：某厂110KV开关站有4台直降式ZHSFPTB—25500/110特种整流变压器,其接线方式为Zn，d11，d5，2002年5月，4#整流变压器进行检修时，发现绕组直流电阻不平衡的故障，经过多方面的试验和查找，终于成功的查出故障原因并顺利处理。通过这次故障的处理，我们对特大型特种变压器的故障处理能力有了一定的提高，现将处理过程写出，旨在与使用同类型变压器的厂家相互探讨，相互提高，本文存在的不足之处恳请大家批评指正。

    1 故障的判断及处理

      常见的引起直流电阻不平衡的主要原因有以下几种：分接开关接触不良；套管下部桩头连接松动；引线脱焊；绕组脱焊；层、匝间短路。

      经过多次转换无载分接开关再进行测量，以及打开B相套管将帽直接在B相穿缆引线鼻子处测量，测量结果均未发生变化。对有载调压开关吊芯检查，也未发现异常。因变压器并无瓦斯信号，我们对变压器油取样做了气相色谱分析试验，结果如表3：

测量时间：2002年6月5日（单位：μL/L）

       由表4的结果判断，调变B相基本绕组发生故障，微机继电保护测试仪总结目前国内同类产品优缺点，充分使用现代先进的微电子技术和器件实现的一种新型小型化微机继电保护测试仪。决定对变压器进行吊芯，在基本绕组吊出后，检查发现B相线圈下端铜线已严重烧损，受损处有明显的铜熔化痕迹，基本绕组与公共绕组之间两层0.6mm的绝缘纸板内层烧穿一周，另一层有明显烧糊的痕迹。更换上新的基本线圈后再测量三相直流电阻，分别为0.992Ω、0.978Ω、0.986Ω，符合要求。

       2 故障原因的分析

        由色谱分析的结果（表3）看，其中CO、CO2的指标偏高，说明变压器存在固体绝缘材料分解现象。CO、CO2是油纸绝缘系统中固体材料分解的特征气体，反映了变压器中固体绝缘材料的老化情况。大型变压器发生低温过热性故障时，因温度不高，所以油分解不剧烈，因此烃类气体含量不高，而CO、CO2含量变化较大，但此故障不会导致线圈烧损。

        当变压器受到雷击或带负荷分断开关时会引起线圈受损。4#整流变压器自投运以来避雷器动作计数器未动作，经多次试验证实该计数器正常；在操作中我们严格遵守操作规程，仅有几次紧急停电。

        4#整流变压器自98年12月15日投运以来，一直在额定容量的50%--75%之间运行，且上层油温不高于70℃，但从被烧线圈的铜熔化痕迹及两层绝缘纸板的烧损程度来看，可以断定该处产生过高温。在查找4#整流变压器历史资料的过程中，我们在其制作、安装的总结材料上未发现问题，但在《整流变压器制造监理总结》中发现，对导线质量的评论特别强调仅为“合格”。这说明该故障与导线质量有直接关系。中试控股技术博士为您解答：短路阻抗直流输电中阀的换相过程实际上就是两相短路，为了将换向过程中的电流限制在一定范围内，换流变压器的短路阻抗要大于一般变压器。短路阻抗过大，会使换流变压器二次侧故障时短路电流较一般变压器小，因此保护配置与整定要在这方面予以考虑。

 

 

直流偏磁当直流系统在使用大地回线的情况下，在一些运行工况下会有直流电流流入大地，如双极不平衡运行，单极大地回线方式等，使地电位发生变化，造成直流电流流入变压器原边绕组，使换流变压器发生直流偏磁，工作点偏移。如果此直流电流过大，会导致换流变压器铁心饱和，同时损耗和温升也将增加。因此，要配置相应的保护防止这种情况下对换流变压器造成的损坏。

 

 

 

谐波由于换流器的非线性，在交流和直流系统中将出现谐波电压和电流。对于换流变压器，主要会流过特征谐波电流，即p*n+1次谐波电流（p为脉波数，n为任意正整数）。在运行中，谐波电流会使换流变压器损耗和温升增加，产生局部过热，发出高频噪声，还会使交流电网中的发电机和电容器过热，对通讯设备产生干扰。这些谐波电流应加以考虑，以免对保护装置造成影响。

 

中试控股技术博士为您解答：调压分接头为了使直流系统运行在的工况，减少交流系统电压扰动对直流系统的影响，换流变压器都具有较大范围的利用分接头调整电压的功能。例如：三峡到常州工程三峡侧换流变压器档位范围+25/-5，每档调节范围1.25%。因此保护设计时要考虑分接头调整带来的影响，如正常运行时变比的变化等。

 

 

直流系统的特殊运行工况由于直流控制系统的特殊调节作用，使换流变压器遇到的运行工况以及故障情况不同于普通变压器。这些不同主要包括以下几点：

 

 

 

直流系统的故障相当于换流变压器的区外故障，一般短路电流都不会太大。对于整流侧，穿越换流变的电流会增大，但由于直流控制保护系统的快速作用，很快会减小。对于逆变侧，直流系统的故障会造成直流电流无法传变至交流侧，反而会使穿越电流减小。

 

 

 

对于换流变压器保护来说，直流系统造成的严酷的区外故障为整流侧的阀短路故障，相当于换流变出口的两相或三相短路故障。但由于直流保护的干预，实际只会出现半个周波的两相短路。对于逆变侧，由于触发角很大，阀短路时流过换流变压器的电流较整流侧小很多。

 

 

 

换流变压器发生区内故障时，直流系统一般不会提供短路电流。这是由直流控制系统的作用造成的。在整流侧，功率由交流侧转换至直流侧，换流变压器的故障只会造成这种转换的停止，而不会使功率反向，因此直流侧不会提供短路电流；在逆变侧，当故障轻微换相可以正常进行时，由于直流系统的定电流控制特性，直流侧不会提供额外的短路电流。如果故障严重，必然造成换相无法进行（交流电压降低），直流侧更不会提供短路电流。

 

 

 

由于直流控制系统快速的调节作用，在需要的时候，可以快速的将功率传输由一个方向反至另一个方向，对于换流变压器来说，就会出现快速的潮流反向。

 

 

 

换流变压器保护区内发生接地故障时，实际造成了阀的短路。由于阀的单向导电性，故障电流半周电流大，半周电流小，导致差电流中含有较大的二次谐波。

 

 

 

对于逆变侧的换流变压器的区内故障，往往会导致换相失败的发生，从而在穿越电流电流中产生很大的谐波，但差电流（即提供给故障点的电流）仍主要为工频分量。

 

 

 

由于换流变压器的特殊运行方式以及较大的漏抗（作为换相电抗），二次侧故障一般不会造成各侧TA的饱和，即使饱和造成保护的“误动作”也是正确的（换流变的区外即阀的区内故障，都会造成直流的停运）。但对于一个半开关的接线方式，交流系统区外故障时高压侧TA存在饱和的可能。。这种情况下的误动作是不可接受的，必须防止。

 

 

 

在阀未解锁前，当阀侧交流连线存在接地故障时，并不产生接地电流，也不会对变压器造成损害。但如此时不发现故障，阀一解锁后，就会造成阀的短路。因此要设置保护检测这种情况下的接地故障。