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阻抗电压是将变压器的二次绕组短路,在一次绕组慢慢加大电压,当二次绕组的短路电流达到额定电流时,一次绕组所施加的电压(短路电压)与额定电压的比值百分数。阻抗电压Uk是与变压器成本、效率和运行密切有关的重要经济指标,也是对变压器进行状态诊断的主要参数依据之一。

对于同容量的变压器,阻抗电压小的成本低、效率高、价格便宜,运行时的压降及电压变动率也小,电压质量容易得到控制和保证,因此从电网的运行角度希望阻抗电压小一些好。但从变压器限制短路电流条件考虑,则希望阻抗电压大一些好,以免电气设备(如断路器、隔离开关、电缆等)在运行中经受不住短路电流的作用而损坏。不同容量的变压器对应的阻抗电压值都有国标规定值,本文是针对大量的配电变压器进行探讨。

变压器的额定容量与其对应的阻抗电压在GB1094.1、GB1094.5和GB6451等国标中均有相关的规定和强制性标准。厂家在变压器出厂时测得的阻抗电压值均应在国标容许的范围内。其中10kV电压等级的变压器额定容量和阻抗电压的对应关系汇总如所示。

当阻抗电压值<10%时,其允许偏差为10%.阻抗电压和变压器容量的关系如下:Uk=100SeXrU2e(1)式中:Uk为变压器的阻抗电压;Se为变压器的额定容量;Xr为变压器的短路阻抗;Ue为一次侧的额定电压。

从式(1)可以得到容量的计算公式:Se=U2eUk100Xr(2)由于变压器一次电压额定值是已知的,根据变压器外观可知其容量和范围,再根据可知阻抗电压的百分值。如果能测到变压器的短路阻抗Xr,则能根据公式(2)算出变压器的实际容量。

变压器短路阻抗Xr是试验时所加电压Uc和电流Ic的比值,即Xr=Uc/Ic,由此可以得到容量的计算公式:Se=U2eUk100Uc/Ic=U2eUkIc100Uc(3)Uc和Ic都是可精确测量出来的,代入式(3)可计算出变压器的容量。根据式(3)并结合先进的测试技术,很容易实现变压器容量测试仪的开发生产。

变压器容量测试仪的生产及应用要点1)虽然要求阻抗电压偏差小于10%,但还是会有误差,因此测出的额定容量也会有误差。可根据国标GB1094.1规定的变压器额定容量的优先数:额定容量值应优先从GB321中R10序列中选取,即应把测出的容量值按靠近的优先数决定其额定容量。

2)电源谐波的影响。变压器短路阻抗Xr主要是由绕组的电阻R和感抗L组成,即Xr=R2 (L)2,如果谐波含量过大,角频率的影响会增大,影响测试结果的准确性。建议施加到变压器上的电压谐波含量不超过3%.

电压分接开关的影响。配电变压器通常都有三个电压分接头位置,通常在2分接头位置进行测量,如改变分接头位置,必须在参数输入界面输入相应的正确位置。考虑到现场应用,需要停用变压器,容量测试仪器应自带电源。为减少停电时间,尽量在较短时间内测试完毕,操作要求简便易学。

结语按此原理和要点开发出的变压器容量测试仪会使用简单,现场操作方便。可为电力企业挽回大量经济损失,仪器还可具有变压器空载损耗、负载损耗的测量功能,为确认变压器的类型提供有效数据,是电力稽查人员的好帮手。