变压器试验初级工教程教材.docx
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变压器试验初级工教程教材
目录
第一部分变压器试验工初级工教程
第一章试验准备
1.1技术准备
1.1.1变比试验要求。
1.1.2直流电阻测量的试验要求
1.2设备准备
1.2.1变比电桥的选择
1.2.2直流电阻测试仪的选择。
第二章试验
2.1试验接线
2.1.1.变比测量的接线
2.1.2变压器联结组别校正的接线
2.1.2.1变比电桥法
2.1.2.2双电压表法
2.1.2.3光线示波器法
2.1.3变压器直流电阻测量的试验接线
2.2试验操作
2.2.1变压器变比测量试验的数据采集
2.2.2变压器联结组标号校正试验的数据采集
2.2.3变压器直流电阻测量试验的数据采集
第一部分变压器试验工初级工教程
第一章试验准备
1.技术准备
1.1变比试验要求。
变压器变比测量试验是变压器的例行试验，不仅在变压器出厂时要进行，而且在变压器安装现场投入运行前也要进行该项试验。
在制造厂内，进行变比测量其目的主要是：
（1）保证绕组内各个分接的变比在标准和合同技术要求的变比允许范围之内。
（2）确定并联线圈或线段的匝数相同。
（3）判定绕组各个分接的引线和分接开关的连接是否正确。
下面我们把变比测量试验的试验要求简单介绍一下。
GB1094.1—1996《电力变压器第一部分总则》规定，变压器空载变比的偏差如下：
规定的第一对绕组：
主分接：
①规定电压比的±0.5%。
②实际阻抗百分数的±1/10。
取①和②中的较小者。
其它分接：
按协议，但不低于①和②中的较小者。
其它绕组对：
按协议，但不低于①和②中的较小者。
1.2直流电阻测量的试验要求
变压器绕组的直流电阻测量试验是检验绕组是否存在缺陷的一种非常有效的方法，GB1094.1—1996《电力变压器第一部分总则》规定该试验为出厂例行试验。
在变压器制造过程中及制造完成后，都要进行直流电阻测量试验。
在变压器安装现场也要进行此项试验，GB/T6451中规定：
现场实测值与出厂时试验值相比较，差值不应大于2%。
直流电阻测量试验的目的主要是检查变压器的以下几个方面：
（1）绕组导线连接处的焊接或机械连接是否良好，有无焊接或连接不良的现象。
（2）引线与套管、引线与分接开关的连接是否良好。
（3）引线和引线的焊接或机械连接是否良好。
（4）导线的规格、电阻率是否符合要求。
（5）绕组的电阻不平衡率是否符合国标及技术协议要求。
（6）变压器绕组的温升是根据绕组在温升试验前的冷态电阻和温升试验后断开电源瞬间的热态电阻计算得到的，所以温升试验后要测量电阻。
此外，用户还要把制造厂家提供的直流电阻数值作为原始数据，以供在变压器安装、运行和维护过程参考。
GB/T6451—1999《三相油浸式电力变压器技术参数和要求》、GB/T16274—1996《油浸式电力变压器技术参数和要求500kV级》和GB/T10228—1997《干式电力变压器技术参数和要求》等标准中均规定了变压器电阻不平衡率的要求如下表所示:
电压等级
容量范围
不平衡率
（1）
相（%）
线（%）
10kV
≤1600kV.A
4
2
2000～6300kV.A
2
1
35kV
≤1600kV.A
4
2
2000～31500kV.A
2
1
63kV
≤1600kV.A
4
2
2000～6300kV.A
2
1
110kV
2
1
220kV
2
1
330kV
2
1
500kV
2
2
干式变压器
≤2500kV.A
4
2
≥630kV.A
2
1
注：
如果直流电阻不平衡，由于线材或引线结构等原因超过上表规定时，在出厂试验记录中记录实测值，并注明引起这样偏差的原因。
使用户应按出厂实测值进行比较，其偏差应不大于2%。
2.2设备准备
1.2.1变比电桥的选择
变压器变比测量试验通常有两种方法：
双电压表法和变比电桥法。
但无论那种方法，试验用电源都是单相电源，这是因为单相电源对铁心施加电压，在该铁心柱上的绕组的电压和匝数成正比。
而使用三相电源时，由于三相电源的电压可能不对称，而变比测量允许的偏差比较小，可能无法得出正确的结果。
对于采用双电压表法测量变比，在JB/T501—91《电力变压器试验导则》中规定，试验用仪表的准确度应不低于0.2%。
但在实际测量的时候，我们不计其他的不确定因素，可以得知两块0.2级的电压表同时测量时其不确定度为：
=0.28%
我们在前面已经知道，变比测量允许的偏差为0.5%，因此利用两块0.2级的电压表测量变比，其结果的不确定度是很大的，如果有可能，应当选用准确级更高的电压表。
变比电桥的准确度比较高，一般能达到0.1%，所以在一般情况下应选用变比电桥进行变压器电压比的测量。
变比电桥按原理上分，可以分成两类：
一种是依据电阻线路，使被测变压器T的一次侧和二次侧电压和两个电阻组成电桥，如图1—1（a）所示。
微安表G中没有电流通过时，电桥平衡，一次侧电压和二次侧电压之比等于（R1+R2+R3+R4）/（R3+R4）。
使用时，通过调节电阻，使微安表G内的电流为零，就可以得到电压比。
这种电桥要求各个电阻应为无感电阻，电桥调节用的旋钮要求也比较高，而且同时要求接触电阻在各种工作场合，数值稳定。
a）b）
图1—1电压比电桥
第二种是感应式电桥，如图1—1（b）所示，电桥内有标准互感器PT。
当电桥平衡时变压器的电压比等于互感器的电压比。
调节互感器变比就能够得到变压器的电压比。
由于感应式电桥检测的是电压，而不是电阻，故绕组内的接触电阻要求不高，但其对内部的PT要求比较高，而且要多抽头。
由于感应式电桥比较容易自动计算并给出结果。
使用这类电桥，不需要操作人员调节电桥平衡，操作比较简单。
如国外某厂家生产的2791型匝比仪，其原理图如下：
图1—22791匝比仪原理图
这类电桥性能灵活，在测量电压比的同时还可以进行变压器联结组标号的检定，其特点如下：
①测量范围大，例如2791型匝比仪电压比的测量范围为0.1800～1999.9。
②测量精度高，准确级为0.1%。
③使用范围广，不仅可以测量单相变压器，还可以测量三相变压器。
④可以设定误差范围，判定试验结果是否合格。
总之，变比测量试验中我们要根据测量方法选择测量仪器，利用变比电桥，测量准确度高，但需要专用的测量设备；利用双电压表发测量变比，虽然所需设备较少，但准确度较低，一般可以用于安装现场的检测。
在变压器变比试验出现问题时，用双电压表法进行查找是一种比较直观有效的手段。
1.2.2直流电阻测试仪的选择。
直流电阻测试是变压器的常规试验，测量仪器的选择主要是根据所测量的电阻值大小及测量所需要的准确度。
直流电阻测试所需的仪器按原理可以分为单臂电桥,双臂电桥以及基于伏-安法测量的电子微欧计。
单臂电桥又称惠司登电桥，其主要是用来测量电阻值较大的绕
图1—3单臂电桥原理
组电阻原理如图1—3，图中r1、r2和r3是桥臂电阻，rx是被测电阻，P是检流计，E是直流电源，调节电桥电阻，时I0=0，此时有
I1rx=I2r3I1r2=I2r1
两式相除，有
rx/r2=r3/r1
由此得到
rx=（r2/r1）r3
单臂电桥原理简单，但由于桥体内部的接触电阻等原因，不能测量阻值较小的电阻且精度较低。
双臂电桥，又称凯尔文电桥，其一般用来测量较小的电阻。
原理图如下：
图1—4双臂电桥原理图
我们可以得到：
双臂电桥虽然可以测量较小的电阻,但是其测量也受自身接触电阻的制约,其精度也比较低。
近年来，基于伏安法测量回路，出现了许多电子测量装置，这些仪器使用方便，而且其准确度也高于双臂电桥，下面我们以国外某公司的2285型变压器测试系统为例，简单介绍一下其原理。
如图1—5。
图1—5
在图中，恒流源的电流通过电流分断线路、标准电阻和变压器绕组组成一回路。
试验电流在标准电阻RN上电压U1送入微欧计，变压器绕组上的电压UX通过信号接受单元变换到合适的水平，在微殴计上按欧姆定律变换得到：
R=UX/U1
算出变压器绕组电阻。
在测试结束后，电流分断线路可以进行放电，放电结束后，断开电源，而不会因断开大电感回路的直流产生危险的高电压。
仪器参数：
精确度：
±0.06%读数±1μΩ
第二章试验
2.1试验接线
2.1.1.变比测量的接线
变比测量的接线方法主要是根据所选用的测量设备，对于采用双电压表法的测量接线，如图2--1所示：
图2--1
利用该种方法测量变压器变比，低压施加的电压不能太低，起值最好能使低压侧的电压表满偏或在指示值的2/3以上，此时对于变比较大的变压器，其高压的感应电压较高，我们需要在高压测连接电压互感器，如图2--2所示：
图2--2
电压互感器的准确度不能太低，最好在0.2级以上，否则无法保证测量的精度。
利用双电压表法测量变比，准确度较低，而且有时感应电压较高，容易伤及人身和设备，一般较少应用。
利用专用的变比电桥，精度较高，而且接线简单，只要将变比电桥的测量线与变压器的测量端子按正确的相序连接。
其试验接线如下图2--3所示：
图2--3
在变压器的制造过程中，我们也要进行变比的测量。
在引线装配以后，其接线与成品时一致，而在绝缘装配后的变比测量，由于变压器的引线还没有装配，我们只能测量线圈与线圈之间的匝比，此时我们要注意线圈的正确连接。
目前，国内大中型电力变压器由于高压绕组的绝缘结构以及为了保证绕组的机械强度，220kV及以上的高压绕组和部分110kV的高压绕组和中压绕组都设计成中部出线，在每相铁心柱上的绕组分为上下对称的线圈，上部线圈和下部线圈是并联的。
若每个并联部分的匝数不等，并联部分的电压也不相等，并联后会在并联绕组中产生循环电流，引起损耗增加，并可能引起绕组过热损坏。
因此绕组的每一个并联部分在变比测量时，都要测量并联部分的匝数是否相等，变压器的调压绕组也经常是上下并联的，在试验时也要测量并联部分的匝数是否相等。
如图2—4表示无载调压变压器的一相绕组测量并联线段匝数的
线路图，试验时，在低压绕组加电，
将线圈的A—A〃连接，电压表接
在6—6〃间，如果两部分匝数相
等，电压表的示数为“0”；如果示
数不为“0”，表示两部分匝数不相
等。
同理，需要测量1—1〃、2—2〃、
图2—43—3〃、4—4〃、5—5〃间的电压。
为了提高试验的灵敏度，电压表的档位不能太大，低压施加的电压应当使匝电压为1V或2V。
当线圈匝数较多时每匝1V，线圈匝数较少时每匝2V。
2.1.2变压器联结组别校正的接线
变压器联结组别校定的方法主要有三种：
变比电桥法、双电压表法和光线示波法。
2.1.2.1变比电桥法
常用的变比电桥均设置有用于不同联结组别的转换开关，可用于绕组是Y联结或D联结时联结组的测量，当转换开关正确，同时变比测量数值正确，变压器的绕组联结组标号就是正确的，也就是说，变压器在测量变比的同时，也测量了绕组的联结组标号。
2.1.2.2双电压表法
双电压表法用于不具备变比电桥，或用其它方法不能确定高压、低压绕组的联结组标号时，可用双电压表进行测量，线路图如2—5所示，图a是直接测量的原理图，用于测量变压器的变比小于10的
图2—5a）图2—5b）
图b表示利用辅助变压器的测量原理图，用于测量变比大于10的情况，图中的T1是联结组别为Yy0的辅助变压器。
测量时，在高压A、B、C施加三相对称交流电压（100V或200V，一般不超过300V），高压侧A端子和低压侧a端子连接，电压表V1测量高压侧电压，电压表V2分别测量b—C、b—V、c—B间电压，通过测量所得的电压值与表2—1（见）中的数值比较，就能得到所测量的变压器的联结组别。
2.1.2.3光线示波器法
这种方法适用于各种变压器的绕组联结组别的测定，一般用于特殊的绕组联结组标号的测定，在标准联结组标号测定时很少使用。
试验接线原理图和图2—5相同，在变压器的高压侧施加三相对称交流电压，将对应的高压侧电压、低压侧电压（AB—ab、BC--bc、CA—ca）引入示波器，要注意使电压极性正确，调节示波器的振幅，得到如图2--6试验波形。
高压电压正半波过零与电压电压过零的角
图2—6
U1为高压电压波形U2为电压电压波形
度差α就是低压电压超前或落后高压电压的角度。
利用光线示波器法测量变压器绕组联结组标号，一定要注意选择振子的灵敏度和分压器，使得电压的幅值大小适合于测量，对于三相变压器应至少测量两对对应端子。
2.1.2.4常用变压器绕组联结组（保变书P31）
2.1.3变压器直流电阻测量的试验接线
目前国内各制造厂家测量变压器的直流电阻大都采用专用的变压器直流电阻测试仪，这种仪器一般都是基于伏安法测量回路的电子集成设备，试验接线比较简单，如图2—7所示，只要将变压器所
图2--7
需测量的绕组两端与仪器的相应端子正确连接就可以。
对于大型电力变压器来说，其绕组的直流电阻很小，因此接线时，要注意仪器的测量端子与绕组出线端子间的可靠连接，要保证足够的接触面，此外在测量时，仪器的电压、电流测量线，也不宜直接接触，如图2—8所示，在b）中，电压测量回路有可能流通电流，引起不必要的误差。
a）正确连接b）错误连接
图2—8
对于某些仪器其测量回路具有双通道，即其有两个电压测量回路，如图2—9所示，我们可以将高压绕组和低压绕组串联，这样可
图2—9
以缩短测量时间，提高效率，但接线时一定要注意：
①要保证两个串联绕组的电流流向②要注意不要超过仪器的量程范围。
此外，大容量的变压器的角接绕组，由于自身电阻R很小，电感L很大，直流电阻测量回路的时间常数τ（=L/R）也较大，为缩短测量时间，我们可以采用非被试相激磁的方法，如图2-10所示，测量ac相电阻，利用非被试相激磁的方法，可以加速变压器铁心的饱
图2—10
和，缩短电阻测量的时间。
2.2试验操作
2.2.1变压器变比测量试验的数据采集
变压器变比测量过程中要注意档位的选择，如图2—11为某型
图2--11
号为ZB3A的变比测试仪的档位选择开关的示意图，当测试时选择高压和低压的连接方式，进行测量。
我们以测量一台联结组别为Ynd11，型号为SFP—370000/220，电压组合为242±2×2.5%/20kV的变压器为例说明其测量过程。
将匝比仪的测量线与变压器对应端子正确连接，匝比仪高压A、B、C、N测量端子与变压器的高压端子A、B、C、N连接，匝比仪的低压a、b、c测量端子与变压器的低压a、b、c端子相连，接通匝比仪电源，调节测量档位，AN-ca、BN-ab、CN-bc，分别测量，测量数据如下：
分接
计算变比
测量值
偏差%
AN-ca
BN-ab
CN-bc
AN-ca
BN-ab
CN-bc
1
7.335
7.332
7.327
7.332
-0.04
-0.11
-0.04
2
4.160
7.162
7.157
7.162
+0.03
-0.04
+0.03
3
6.986
6.992
6.988
6.992
+0.09
+0.03
+0.09
4
6.811
6.821
6.817
6.820
+0.15
+0.09
+0.13
5
6.637
6.652
6.648
6.652
+0.23
+0.17
+0.23
对于一些连接组别的变压器，我们通过直接倒换匝比仪的档位无法直接测量出变压器的变比，如Dy1,Yyn0等连接，我们可以间接测量，然后通过计算得到变比，下面我们以Dy1联结的变压器为例，介绍一下其测量过程。
对于Dy1联结的变压器，由于低压无中性点引出，无法测量其相变比，我们可以测量AB-ab、BC-bc、CA-ca的变比，此时测量得到的变比将是实际变比的2倍。
下面，我们以一台型号为SFF—40000/20，联结组别为Dy1-y1，电压组合为20±2×2.5%/6.3--6.3kV的变压器为例，测量数据如下：
分接
计算变比
测量值
AB-ab
BC-bc
CA-ca
1
5.774
11.52
11.52
11.52
2
5.636
11.26
11.26
11.26
3
5.499
10.95
10.95
10.95
4
5.361
10.70
10.70
10.70
5
5.224
10.44
10.44
10.44
我们也可以直接测量该种联结组别的变压器，此时我们要将非被试绕组短接。
例如测量AB-ab时，我们可以将高压CA短接，此
a）b）
图2--12
时A相铁心柱内将不流通磁通，图a中的情况和图b中的情况一致，测量的变比将是B相铁心上的高压—低压的变比，同理也可以测量BC-bc、CA-ca的变比，测量数据如下：
分接
计算变比
测量值
AB-ab
BC-bc
CA-ca
1
5.774
5.758
5.758
5.758
2
5.636
5.629
5.629
5.629
3
5.499
5.477
5.477
5.477
4
5.361
5.348
5.348
5.348
5
5.224
5.220
5.220
5.220
2.2.2变压器联结组标号校正试验的数据采集
在利用双电压表法测量时，联
结组标号校正的数据采集主要是根
据测量电压之间的比例关系来对照
下表来确定绕组的联结组标号。
在表中的电压计算如下
表2—1：
双电压表法测量联结组别
钟相序
电压相角位移
代号
实测线端
额定电压比K
1
1.5
2
3
4
5
6
7
8
9
～10
11～12
13～14
15～16
17～20
21～25
26～30
0
0
MNN
b-B
0
33
50
67
75
80
82
86
88
90
91.5
92.5
93.5
94.5
95.5
96.5
b-C
100
88
87
88
90
92
93
94
95
95
96
96.5
97
97.5
98
98.5
c-B
100
88
87
88
90
92
93
94
95
95
96
96.5
97
97.5
98
98.5
1
30
QQP
b-R
52
54
62
73
79
83
86
88
90
91
92.5
93.5
94.5
95.5
96
97
b-C
52
54
62
73
79
83
86
88
90
91
92.5
93.5
94.5
95.5
96
97
c-B
141
120
112
105
103
102
101
101
101
100.5
100.5
100.5
100
100
100
100
2
60
NML
b-B
100
88
87
88
90
92
93
94
95
95
96
96.5
97
97.5
98
98.5
b-C
0
33
50
67
75
80
82
86
88
90
91.5
92.5
93.5
94.5
95.5
96.5
c-R
173
145
132
120
115
111
109
108
107
106
105
101
103.5
103
102.2
102
3
90
PQR
b-B
141
120
112
105
103
102
101
101
101
100.5
100.5
100.5
100
100
100
100
b-C
52
54
62
73
79
83
86
88
90
91
92.5
93.5
94.5
95.5
96
97
c-B
193
131
146
130
122
118
115
113
111
109.5
107.5
106.5
106
105
104
103
4
120
LNT
b-B
173
145
132
120
115
111
109
108
107
106
105
101
103.5
103
102.2
102
b-C
100
88
87
88
90
92
93
94
95
95
96
96.5
97
97.5
98
98.5
c-B
200
167
150
133
125
120
117
113
113
100.5
108.5
107.5
106.5
1005.
104.5
103.5
5
150
RPR
b-B
193
131
146
130
122
118
115
113
111
109.5
107.5
106.5
106
105
104
103
b-C
141
120
112
105
103
102
101
101
101
100.5
100.5
100.5
100
100
100
100
c-B
193
131
146
130
122
118
115
113
111
109.5
107.5
106.5
106
105
104
103
6
180
TLL
b-B
200
167
150
133
125
120
117
113
113
100.5
108.5
107.5
106.5
1005.
104.5
103.5
b-C
173
145
132
120
115
111
109
108
107
106
105
101
103.5
103
102.2
102
c-B
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102.2
102
7
210
RPR
b-B
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b-C
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106
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104
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c-B
141
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105
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