中试控股技术研究院鲁工为您讲解：变压器空负载试验仪

ZSRS-8000变压器容量空负载损耗测试仪

用于变压器容量、空载、负载等特性参数测量的高精密仪器
参考标准：DL/T 1256-2013

变压器容量空负载损耗测试仪：变压器容量及空载负载测试仪针对这种问题专门开发、研制的专门用于变压器容量、损耗参数测量的高精度仪器。它自带高效能充电电池，不用外接电源即可工作，充电一次可连续测量500台次；

同时，内部数字合成三相标准正弦波信号（绝非简单的逆变交流输出，保证了非额定条件下各测试项目测试数据的准确性），经功率放大器可提供三相精密交流测试源；

在测量变压器容量和变压器的短路损耗时不需要外接三相测试电源及调压器、升流等辅助设备，简化了接线，大大提高了工作效率。

外接电源变压器损耗测量部分

1．基本概念
空载试验：从变压器的某一绕组（一般从二次低压侧）施加正弦波额定频率的额定电压，其余绕组开路，测量空载电流和空载损耗。如果试验条件有限，电源电压达不到额定电压，可在非额定电压条件下试验，这种试验方法误差较大，一般只用于检查变压器有无故障，只有试验电压达到额定电压的80%以上才可用来测试空载损耗。
短路试验：将变压器低压大电流侧人工短接，从电压高的一侧线圈的额定分接头处通入额定频率的试验电压，使绕组中电流达到额定值，然后测量输入功率和施加的电压（即短路损耗和短路电压）以及电流值。
2．测试方法
根据不同的测试项目以下分别进行介绍：
⑴．单相电源分相对三相变压器空载损耗的测量（只试用Y/Yn0接线）：当现场试验条件无法满足用三相电源来做空载试验时，可用单相电源（交流220V）来进行三相变压器的空载试验。分别对变压器的每相加压试验，试验结果自动折算到三相电源试验的情况。具体接线（见附件三）。
利用仪器的Ua、Ub测量电压，用A相电流回路测量电流，依次对被测变压器的低压侧Ao、Bo、Co加电，进行测试。
⑵．三相电源测量变压器的空载损耗：将变压器的非测试端开路，按图25方式接线：
图25、三相电源测量变压器空载损耗
⑶．测量单相变压器短路损耗：
⑷．三相三线电源测量变压器短路损耗：从变压器高压侧施加三相测试电源，低压侧用专用短接线良好短接，如图27接线：
电池维护及充电
仪器采用高性能锂离子充电电池做为内部电源，操作人员不能随意更换其他类型的电池，避免因电平不兼容而造成对仪器的损害。
仪器须及时充电，避免电池深度放电影响电池寿命，
正常使用的情况下尽可能每天充电（长期不用最好在一个月内充一次电），以免影响使用和电池寿命，每次充电时间应在4小时以上，因内部有充电保护功能，可以对仪器连续充电。

技术指标

1、 输入特性
有源部分：
电压测量范围：0~10V
电流测量范围：0~10A
无源部分：
电压测量范围：0~750V 宽量限。
电流测量范围：0~5A~100A内部双量程。
2、 准确度
电压：±0.1%
电流：±0.1%
功率：±0.1%（CosΦ>0.2），±0.3%（0.02<CosΦ<0.2）
3、 工作温度：－10℃~ +40℃
4、 充电电源：交流160V~260V
5、 绝缘：⑴、电压、电流输入端对机壳的绝缘电阻≥100M?。
         ⑵、工作电源输入端对外壳之间承受工频2kV（有效值），历时1分钟实验。
6、 主机体积：32cm×24cm×13cm
7、 重量：3kg

为什么星形连接的自耦变压器常带有角接第三绕组?它的容量是如何确定的?

答：Yn，yn联接的自耦变压器，为了改善电动势波刀常设置一个独立的接成三角形的第三组绕组，它与其他绕组电磁感应关系但没有电的联系。第三组绕组除了补偿三次谐外，还可以作为带负荷的绕组，其容量等于自耦变压器的电容量。

如仅用于改善电动势波形，则其容量等于电磁容量25％一30％。 我国电力系统实行两部制电价：除了收取计量装置所计量的费用外，还要根据变压器容量收取基本电费；对于较大用户在投运变压器时还要一次性交纳增容费。

随着电力行业的发展，用电量的增大，自有变压器和私人承包变压器已渐渐占据了配变中相当的份额，随之而来的就是个人为了达到少交费、多用电的目的而采取的各种弄虚作假的手段；有些用户年偷电费额达数十万之，电力部门苦于没有有效的控制手段。

可自动进行波形畸变校正，温度校正（提供简单的温度校正和附加损耗分别校正两种方式），电压校正（非额定电压下的空载试验），电流校正（非额定电流条件下的短路试验），非常适合没有做稍大容量变压器短路试验条件的单位

一种设备相当于四种设备：变压器容量及空载负载测试仪+变压器损耗参数测试仪+谐波分析仪+示波器。

中试控股电力讲解这是近几年来发展起来的一种方法，其基本原理是工作电源的频率不是50Hz，即与工频不同，这样采样信号为两个不同频率信号（测试电流和干扰电流）的叠加，通过模拟滤波器和数字滤波器对信号滤波，衰减工频信号，以达到抗干扰的目的，实践表明：该方法的抗干扰能力优于“倒相法”和“移相法”，但在一些特定场合下，由于干扰影响，数据仍有偏差，甚至出现负值。另外，由于其自身原理特点存在几个方面的矛盾：

（1）频率的选择问题：频率与工频越接近，抗干扰能力越弱，但等效性越好；频率与工频越远，抗干扰能力越强，但等效性越差。

（2）为了增强等效性，有的仪器使用了“双变频”，即可选用两种频率进行测试，比如40Hz和60Hz，但问题是两种频率测试结果不一致怎么办？只作简单的平均处理能与工频等效吗？

（3）模拟滤波器均存在相移问题，固定的相移可由计算机补偿，但当温度等条件变化引起相移特性发生变化后，就会严重影响介损值的测试结果。1 前言

  变压器是电力系统中主要电气设备之一，对电力系统的安全运行起着重大的作用。在变压器的运行过程中，其绕组难免要承受各种各样的短路电动力的作用，从而引起变压器不同程度的绕组变形。绕组变形以后的变压器，其抗短路能力急剧下降，可能在再次承受短路冲击甚至在正常运行电流的作用下引起变压器彻底损坏。为避免变压器缺陷的扩大，按华东电力公司和省电力局的有关变压器类设备的反事故技术措施的要求，对已承受过短路冲击的变压器，必须进行变压器绕组变形测试。

      变压器绕组变形测试的方法主要有短路阻抗法、低压脉冲法和频响分析法等3种。现就短路阻抗法变压器绕组变形测试技术问题作进一步的分析和研究。

2 短路阻抗法变压器绕组变形测试的基本原理

中试控股电力讲解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，对于110kV及以上的大型变压器，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。以圆筒型双绕组变压器为例，绕组布置示意图见图1。

 

图1 双绕组变压器绕组示意图

假设：绕组高度等于其轴向配置的高度;安匝数均匀分布;忽略铁芯的临近效应和绕组的直流电阻。则短路阻抗可用下式表示：

 (1)

式中 Zk─短路阻抗;

Xk─漏感抗;

       μ0=4π×0-7;

ω─x绕组匝数;

Q1─罗果夫系数;

h─绕组高度;

DCP─主泄汛通道的平均直径

δ─主泄汛通道的有效宽度;由于Dcp>>b1、b2，故δ≈C+(b1+b2)/3。

由式(1)可知，ZK的变化实际上仅取决于绕组的变形，也就是绕组几何尺寸的变化。

假如变压器内部线圈在挤压力的作用下，其直径减少2ΔX(见图1)，在式(1)中用：D′CP=DCP-ΔX代替DCP，δ′=δ+ΔX代替δ即可求出Z′K。

      

因此，绕组变形引起短路阻抗ZK的变化量为：

 

ΔZK=Z′K-ZK≈(m-n)ΔX (2)

式中

由式(2)可知，短路阻抗的变化量ΔZK与变形量ΔX直接相关。

根据短路阻抗的变化量来判断绕组是否变形，只要将测得的短路阻抗与变压器正常时的测量值(如出厂数据)相比即可。

3 变压器绕组变形测试对试验仪器的基本要求

用于现场变压器绕组变形测试的短路阻抗测试仪除必须具备携带方便、操作简单、具有良好的测试精度及测试重复性外，还必须具有良好的抗干扰能力。现场的干扰主要来自于以下几个方面：

(1)试验电源谐波的影响;

       (2)试验电源电压的不稳定性;

(3)试验现场的50Hz同频干扰。现就以上三方面因素对短路阻抗测试值的影响及消除措施简述如下。

3.1 消除试验电源谐波对测试结果的影响

中试控股电力讲解试验用的电源，难免有各种各样的谐波存在，而且谐波分量的幅值是不稳定的。高次谐波对变压器短路阻抗的测试值有较大的影响。设被试变压器在无谐波情况下的短路阻抗值为Z，当施加具有谐波分量的测试电压u=α1sin(ωt+ψ)+α2sin(3ωt+ψ1)时，流过变压器的电流为：

 

考虑谐波以后的变压器短路阻抗有效值为:

 

 

由上式可知，由于测试电源谐波的存在，实测短路阻抗值与无谐波情况下的短路阻抗值之间具有一定的差异。

欲消除测试电源谐波对短路阻抗测试结果的影响，短路阻抗测试仪必须具有优良的滤波性能。通常用硬、软件相结合的方法，可以基本消除测试电源谐波对短路阻抗测试结果的影响，满足变压器绕组变形测试分析、判断的需要。

3.2 试验电源电压的不稳定性对测试结果的影响

试验电源电压的基波分量在测量周期内的不稳定性对测试结果有直接的影响。由于短路阻抗为一感性阻抗，电流与电压之间具有一定的相位差，当测试周期内的电压基波分量发生变化时，电流不可能同步发生变化，从而会产生测量误差。

为减小试验电源电压不稳定性带来的短路阻抗测试误差，通常的方法是通过多次测量求平均值的方法来解决，但效果并不很理想，同时还会延长测试时间。欲有效解决上述问题，短路阻抗测试仪必须对测量周期内所采集到的信号进行分析与运算，较大程度地减小测试误差，同时也不延长测试时间。