變壓器的電壓比和聯(lián)接組別試驗(yàn)

侯春龍

摘? 要：變壓器的電壓比和聯(lián)接組別試驗(yàn)，是變壓器試驗(yàn)當(dāng)中最基礎(chǔ)的試驗(yàn)項(xiàng)目，它主要是驗(yàn)證變壓器是否能夠達(dá)到預(yù)期的電壓變換效果。該試驗(yàn)貫穿于變壓器的半成品試驗(yàn)、成品試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收試驗(yàn)、大修后的交接試驗(yàn)、變壓器發(fā)生故障后的檢查等試驗(yàn)過程，決定著變壓器是否能夠安全正常運(yùn)行。筆者主要分析了各個(gè)過程中的電壓比和聯(lián)接組別試驗(yàn)，并根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：變壓器試驗(yàn) 成品試驗(yàn)? 試驗(yàn)方法? 設(shè)備故障? 安全投運(yùn)

中圖分類號(hào)：TM406 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2020）07（c）-0089-04

Abstract： The test for voltage ratio and check of phase displacement of the transformers is the most basic test item in the transformer test， which mainly verifies whether the transformer can achieve the expected voltage conversion effect. This test runs through the transformer's semi-finished product test， finished product test， site acceptance test， handover test after overhaul， inspection after transformer failure and other test processes， which determines whether the transformer can operate safely and normally. The author mainly analyzes the voltage ratio and connection group test in each process， and summarizes the work experience.

Key Words： Transformer test;The finished product test;Test Method;Equipment failure;Safe operation

變壓器是一種利用電磁感應(yīng)原理，通過電壓變換來(lái)傳輸電能的設(shè)備，電壓的變換是靠原副邊線圈匝數(shù)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它是變壓器的例行試驗(yàn)項(xiàng)目。對(duì)于三相變壓器來(lái)說，電壓比通常指的是銘牌上高壓繞組額定線電壓和低壓繞組額定線電壓之比，而聯(lián)接組別則是高低壓線圈的聯(lián)接方式和高低壓之間的相位關(guān)系，其與繞組的繞向和出頭標(biāo)志有關(guān)。

1? 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

變壓器的變比和聯(lián)接組別試驗(yàn)是驗(yàn)證變壓器的設(shè)計(jì)與制造效果的首要項(xiàng)目之一，其目的是檢查變壓器各個(gè)繞組匝數(shù)及線圈繞向、出頭是否正確，是否符合技術(shù)協(xié)議要求。半成品測(cè)試尤其要嚴(yán)格控制。成品的各分接電壓比和聯(lián)接組別必須符合標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)協(xié)議要求。

（1）在半成品試驗(yàn)時(shí)，該試驗(yàn)主要是檢查繞組匝數(shù)比是否正確，繞組各個(gè)分接引線出頭是否正確，繞組的繞向是否正確，三相變比不平衡率是否符合要求，還能發(fā)現(xiàn)線圈在繞制過程中是否有絕緣破損嚴(yán)重從而導(dǎo)致匝間短路的情況。

（2）在成品試驗(yàn)時(shí)，主要檢查電壓分接頭實(shí)際位置與分接開關(guān)的指示位置是否相符，分接開關(guān)的操作機(jī)構(gòu)是否安裝正常能夠正常工作，分接開關(guān)的觸頭是否有接觸不良的現(xiàn)象，分接開關(guān)引線連接是否正確，干式變壓器的外部連線是否正確，聯(lián)接組別是否符合設(shè)計(jì)要求。

（3）現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收試驗(yàn)時(shí)，主要檢查各個(gè)分接位置的電壓比是否與銘牌標(biāo)示值一致，符合技術(shù)協(xié)議要求，聯(lián)接組別是否與銘牌相符，變比誤差是否符合標(biāo)準(zhǔn)，以保證變壓器滿足現(xiàn)場(chǎng)電壓運(yùn)行要求或與其他變壓器并聯(lián)運(yùn)行要求。

（4）變壓器大修后試驗(yàn)時(shí)，主要試驗(yàn)?zāi)康呐c成品試驗(yàn)一致，主要看大修后的變壓器是否與當(dāng)時(shí)出廠時(shí)的電壓比和聯(lián)接組別一致，防止維修后引線連接錯(cuò)誤等問題出現(xiàn)。

（5）電壓比試驗(yàn)還有一個(gè)作用，就是現(xiàn)場(chǎng)變壓器出現(xiàn)故障時(shí)的試驗(yàn)，該試驗(yàn)?zāi)艹醪脚卸ㄗ儔浩髟诠收咸l后是否存在匝間短路的情況，目前新型變比測(cè)試儀均為便攜式，能在現(xiàn)場(chǎng)很方便的判斷變壓器的故障情況。

2? 試驗(yàn)方法

變壓器電壓比測(cè)量需要在每相線圈的所有分接位置下進(jìn)行，測(cè)量的電壓比應(yīng)與設(shè)計(jì)值或銘牌要求值一致，聯(lián)接組別通常與電壓比試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行，測(cè)得的聯(lián)接組別應(yīng)與設(shè)計(jì)要求或銘牌要求一致。測(cè)量的方法有電壓測(cè)量法和變比電橋測(cè)量法。

2.1 電壓測(cè)量法

電壓測(cè)量法是電壓比測(cè)量的最原始方法，也被稱為雙電壓表法。試驗(yàn)線路見圖1。

試驗(yàn)時(shí)，從高壓側(cè)施加一個(gè)單相電壓，U1和U2用可用電壓表測(cè)量（一般采用準(zhǔn)確度≤0.2級(jí)的數(shù)字式電壓表，可以滿足電壓比試驗(yàn)的要求）K12=U1/U2。試驗(yàn)時(shí)，由于電壓波動(dòng)，需要兩個(gè)電壓表同時(shí)讀數(shù)，為了確保測(cè)量的準(zhǔn)確度，試驗(yàn)電源電壓一般要到額定電壓的1/3以上。

采用單相電源時(shí)，測(cè)量步驟較多，但測(cè)量值能準(zhǔn)確反映該相的繞組匝數(shù)比，從而很容易找到繞組匝數(shù)錯(cuò)誤的相別。當(dāng)使用單相電源測(cè)量三相變壓器的電壓比時(shí)，在三角形接法的繞組中，需要將非被試相短接，從而使其無(wú)勵(lì)磁電流流過，所測(cè)得的電壓比僅顯示加壓相的情況。

試驗(yàn)中時(shí)，對(duì)測(cè)量回路應(yīng)確保連線可靠，測(cè)試線應(yīng)盡可能短，避免因引線過長(zhǎng)而造成測(cè)量誤差。

測(cè)量三相變壓器時(shí)，也可以采用三相電源，應(yīng)施加對(duì)稱的三相試驗(yàn)電源電壓作用在對(duì)應(yīng)繞組的相同極性端，并要求三相電源保持穩(wěn)定對(duì)稱，三相的不平衡率不應(yīng)超過2%。如果三相電壓存在不完全對(duì)稱的情況，將導(dǎo)致線電壓與相電壓的關(guān)系變化，使二者的轉(zhuǎn)換關(guān)系比不是，從而使變比計(jì)算時(shí)出現(xiàn)誤差，影響試驗(yàn)結(jié)果判斷。

此試驗(yàn)方法原理簡(jiǎn)單、容易測(cè)量，但試驗(yàn)電壓高、不安全、所使用儀表精度要求高，測(cè)量結(jié)果會(huì)受到電壓互感器、儀表接線電阻的誤差等因素影響，且不可以同時(shí)測(cè)量聯(lián)接組別，因此現(xiàn)在基本不再采用。

在用戶現(xiàn)場(chǎng)，未攜帶電壓比測(cè)試儀時(shí)，可采用一個(gè)簡(jiǎn)單的辦法，測(cè)量變比，以驗(yàn)證變壓器電壓比是否正確或變壓器存在問題。例如三相變壓器，可在其高壓側(cè)輸入一個(gè)三相380V的電源，在低壓側(cè)用萬(wàn)用表測(cè)量其線電壓，經(jīng)過計(jì)算，可簡(jiǎn)單驗(yàn)證變壓器的電壓比是否符合銘牌數(shù)據(jù)或者存在問題。

2.2 變比測(cè)試儀法

目前電壓比試驗(yàn)普遍采用全自動(dòng)變比組別測(cè)試儀進(jìn)行，此種儀器可以同時(shí)測(cè)量電壓比和連接組別，具有測(cè)試簡(jiǎn)單、精度高等特點(diǎn)，在使用時(shí)，首先根據(jù)技術(shù)要求或銘牌數(shù)據(jù)，將參數(shù)輸入儀器，見圖2，如果是單相產(chǎn)品，選擇單相測(cè)試，見圖3，測(cè)試結(jié)果將直接顯示，見圖4，如果是三相產(chǎn)品，則選擇三相測(cè)試，儀器將測(cè)量結(jié)果顯示出來(lái)見圖5。非常簡(jiǎn)單實(shí)用。目前市場(chǎng)上的測(cè)試儀器大多為220V電源，測(cè)試時(shí)，根據(jù)變壓器電壓等級(jí)，儀器可以選擇160V測(cè)試或者10V電壓測(cè)試，解決了低電壓變壓器測(cè)試電壓比時(shí)空載電流過大超過儀器額定電流的問題。近幾年，廠家針對(duì)客戶需要，新研發(fā)了鋰電池電源的儀器，這種儀器解決了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)有時(shí)沒有220V電源的困擾，充電后可長(zhǎng)時(shí)間使用，體積也比傳統(tǒng)儀器小，便于攜帶，測(cè)量精度滿足要求，非常實(shí)用。

此種儀器的原理為感應(yīng)式電橋，是將變壓器的原邊和副邊與儀器中的標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器的兩個(gè)繞組連接，從而形成電橋的四個(gè)橋臂，通過調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器的電壓比，使電橋達(dá)到平衡，這時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器的電壓比即為變壓器的電壓比，而根據(jù)原副邊之間的角差即可判斷變壓器的聯(lián)接組標(biāo)號(hào)。它一般采用單片機(jī)作為微處理器，接收面板鍵盤和開關(guān)量輸入，對(duì)量程、電橋平衡進(jìn)行自動(dòng)跟蹤控制，并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后將測(cè)量結(jié)果存儲(chǔ)、打印，快速完成電壓比的測(cè)量。該儀器操作簡(jiǎn)單、方便，是目前測(cè)量電壓比最常用的方式。

3? 測(cè)量結(jié)果判斷

3.1 GB1094.1以及IEC60076-1對(duì)電壓比誤差的規(guī)定

試驗(yàn)完成后，可根據(jù)表1規(guī)定的數(shù)值來(lái)判斷電壓比測(cè)量誤差是否符合要求。特殊情況（比如原副邊電壓接近的隔離變等），由于產(chǎn)品的特殊性，在設(shè)計(jì)時(shí)，匝數(shù)比不能滿足電壓比誤差的要求，該情況測(cè)量結(jié)果僅與設(shè)計(jì)值比較即可，聯(lián)接組別要與設(shè)計(jì)值或銘牌標(biāo)定一致。

3.2 不合格的分析判斷

如果測(cè)量值與設(shè)計(jì)值不符，首先查看儀器的參數(shù)設(shè)置是否正確，檢查測(cè)量線路連接是否正確，測(cè)量線路是否正常，是否存在測(cè)量線斷路、測(cè)試鉗故障等情況，同時(shí)配合直流電阻試驗(yàn)、空載試驗(yàn)、油浸式變壓器的油色譜試驗(yàn)等試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)變壓器進(jìn)行綜合分析判斷。

3.2.1 高壓線圈故障

半成品電壓比測(cè)量時(shí)，如果變壓器某一相高壓線圈匝數(shù)有誤，或分接頭錯(cuò)誤，則實(shí)測(cè)電壓比誤差會(huì)有異常。如果變比誤差三相相差較小，且所有分接檔位均存在此情況，則有可能為某一相高壓線圈公共段匝數(shù)錯(cuò)誤;如果某一分接或幾個(gè)分接變比誤差有偏差，則有可能線圈某一出頭匝數(shù)存在錯(cuò)誤;如果某一分接或幾個(gè)分接變比誤差偏差較大，還有可能線圈出頭錯(cuò)誤;這幾種情況，可以通過測(cè)量單相電壓比的數(shù)值，然后根據(jù)低壓側(cè)的匝數(shù)來(lái)計(jì)算高壓側(cè)公共段和每個(gè)分接的匝數(shù)，來(lái)確定錯(cuò)誤類型，然后進(jìn)行相應(yīng)的維修即可。

半成品測(cè)試時(shí)儀器如果顯示過流保護(hù)或短路保護(hù)，則表明試驗(yàn)電流超過儀器的額定電流，這種情況很有可能是線圈匝間短路，可以通過單相空載試驗(yàn)，從低壓側(cè)施加一定的電壓，高壓線圈短路部分會(huì)由于短路電流大而發(fā)熱，找到發(fā)熱的故障點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的維修或更換線圈。

成品測(cè)量時(shí)油浸式變壓器經(jīng)過半成品試驗(yàn)后的成品電壓比試驗(yàn)一般不會(huì)出現(xiàn)問題?？赡軙?huì)出現(xiàn)電壓比與分接開關(guān)顯示不一致的情況，如果是有載調(diào)壓的產(chǎn)品，需要將有載開關(guān)的檔位顯示與實(shí)際檔位調(diào)整到一致，而無(wú)載調(diào)壓的產(chǎn)品則有可能是開關(guān)本身質(zhì)量問題，開關(guān)的顯示與實(shí)際檔位不符，需要更換或維修開關(guān)。

變壓器在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行時(shí)，如果出現(xiàn)故障跳閘，可以進(jìn)行電壓比試驗(yàn)來(lái)簡(jiǎn)單判斷變壓器故障，如果電壓比試驗(yàn)時(shí)儀器顯示過流保護(hù)或短路保護(hù)，則基本可以判定變壓器高壓或低壓線圈存在匝間短路，由于高壓線圈電壓等級(jí)高，故障率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于低壓線圈。如果變壓器電壓比試驗(yàn)沒有問題，再結(jié)合直流電阻試驗(yàn)，并查看現(xiàn)場(chǎng)其他情況，綜合判斷故障跳閘原因，排除變壓器故障。

3.2.2 低壓線圈故障

半成品測(cè)量時(shí)，如果變壓器某一相低壓線圈匝數(shù)有誤，實(shí)測(cè)電壓比誤差會(huì)有較大差別，因?yàn)榈蛪壕€圈匝數(shù)少，匝數(shù)有誤會(huì)使電壓比存在較大誤差，半成品試驗(yàn)如果某一相的每一分接電壓比誤差都很大，則基本可以判定低壓線圈匝數(shù)錯(cuò)誤，最終需要通過測(cè)量單相電壓比來(lái)確定故障相和錯(cuò)誤匝數(shù)。如果出現(xiàn)儀器顯示過流保護(hù)或短路保護(hù)的情況，也有可能低壓線圈存在匝間短路，這種情況也需要通過單相空載試驗(yàn)來(lái)確定故障點(diǎn)，從而對(duì)線圈進(jìn)行維修或更換。

3.2.3 聯(lián)接組別錯(cuò)誤

成品試驗(yàn)時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)聯(lián)接組別錯(cuò)誤，如果是干式變壓器，由于干式變壓器不進(jìn)行半成品的電壓比試驗(yàn)，這時(shí)首先查看圖紙，看高低壓線圈的外部連接是否符合圖紙要求，如果不符合圖紙，改正連線后測(cè)量，一般可排除故障;如果符合圖紙，則要進(jìn)行單相電壓比測(cè)量，測(cè)量高低壓線圈之間的極性，看是否為高壓或低壓線圈繞向錯(cuò)誤導(dǎo)致。油浸式變壓器由于半成品試驗(yàn)時(shí)均進(jìn)行聯(lián)接組別測(cè)試，成品試驗(yàn)一般不會(huì)出現(xiàn)問題。

4? 結(jié)語(yǔ)

變壓器的電壓比和聯(lián)接組別試驗(yàn)，貫穿于整個(gè)變壓器的生產(chǎn)制造過程，是判斷變壓器是否存在故障的最基礎(chǔ)的試驗(yàn)項(xiàng)目，同時(shí)也是非常重要的試驗(yàn)項(xiàng)目，在半成品、成品試驗(yàn)，維修后、變壓器投運(yùn)前都必須要進(jìn)行的基礎(chǔ)測(cè)試。試驗(yàn)要根據(jù)變壓器的具體情況，選擇合格的儀器、合理的方式進(jìn)行，減少人為的試驗(yàn)誤差。并結(jié)合其他試驗(yàn)項(xiàng)目結(jié)果，對(duì)變壓器進(jìn)行全面綜合分析，判斷變壓器的繞組是否存在故障，聯(lián)接組別是否正確，是否可以并網(wǎng)運(yùn)行，是否可以與其他變壓器并聯(lián)運(yùn)行等。對(duì)變壓器的安全投運(yùn)起著重要作用。

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