甘 鵬 湯春榮

（1.南瑞集團(tuán)有限公司 ［國網(wǎng)電力科學(xué)研究院有限公司］ 2.揚(yáng)州思赫智能電氣有限公司）

0 引言

變壓器是電力系統(tǒng)中關(guān)鍵的電氣設(shè)備，加強(qiáng)變壓器產(chǎn)品的試驗(yàn)檢測對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重要意義［1］。變壓器試驗(yàn)項(xiàng)目較多，其中，電壓比測量和聯(lián)結(jié)組標(biāo)號檢定是電力變壓器的例行試驗(yàn)項(xiàng)目，也是電網(wǎng)公司規(guī)定的變壓器產(chǎn)品抽檢必檢項(xiàng)目［2－3］。

電壓比測量目的是保證變壓器繞組匝數(shù)及分壓比在標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)要求規(guī)定的范圍之內(nèi)，確定并聯(lián)線圈或線段 （例如分接線段）的匝數(shù)相同，判定繞組各分接引線和分接開關(guān)的連接是否正確。聯(lián)結(jié)組標(biāo)號決定變壓器一次電壓和二次電壓間的相位關(guān)系，又與繞組的繞向和出頭標(biāo)志有關(guān)，三相變壓器在電力系統(tǒng)中具有特別重要的作用，三相變壓器也可由3臺(tái)單相變壓器組成，隨著電網(wǎng)容量的增大，常用到多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行的供電方式，并聯(lián)運(yùn)行的變壓器必須具有相同的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號［4－5］。

本文對電壓比測量和聯(lián)結(jié)組標(biāo)號檢定的測量方法及測量原理進(jìn)行研究，并以一臺(tái)配電變壓器為試品，采用最新的測試儀方法，闡述電壓比和聯(lián)結(jié)組標(biāo)號的測量方法，研究結(jié)果可為變壓器試驗(yàn)人員提供參考。

1 標(biāo)準(zhǔn)要求

電壓比測量的同時(shí)，可進(jìn)行聯(lián)結(jié)組標(biāo)號檢定，因此標(biāo)準(zhǔn)將兩試驗(yàn)合并成一項(xiàng)目。標(biāo)準(zhǔn)要求變壓器的每個(gè)分接都應(yīng)進(jìn)行電壓比測量，應(yīng)檢定單相變壓器的極性和三相變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號［6］。如若采用電壓測量，則兩個(gè)繞組的電壓應(yīng)同時(shí)測量。

對于規(guī)定的第一繞組的主分接或極限分接，空載電壓比取下列值中較低者：規(guī)定電壓比的±0.5%，主分接上實(shí)際阻抗百分?jǐn)?shù)的±1／10。對于其他分接和其他繞組對，空載電壓比不超出匝數(shù)比設(shè)計(jì)值的±0.5%。

2 電壓比測量

電壓比測量的基本方法有電壓測量法和電壓比電橋法兩種［7－8］。

2.1 電壓測量法

電壓測量法的原理圖見圖1。

圖1 電壓測量法原理圖

通過向被試變壓器的高壓繞組輸入一適當(dāng)幅值的單相電壓U1，副邊繞組感應(yīng)出電壓U2，U1和U2可用數(shù)字式電壓表或數(shù)據(jù)采集卡采集等方法測量，則電壓比

受電壓表承受電壓的限制，經(jīng)常需互感器配合電壓表測量被試變壓器高壓側(cè)的電壓，容易影響測量精度。電壓測量法原理簡單，但準(zhǔn)確度較低，在有條件的情況下一般不采用此方法。

2.2 電壓比電橋法

電壓比電橋是利用被試變壓器與標(biāo)準(zhǔn)變壓器的對應(yīng)繞組的電壓等于零的原理制造的。電壓比電橋的組成相當(dāng)于具有多抽頭的自耦變壓器，其高壓AX與被試變壓器高壓AX并聯(lián)供電，而其低壓a與被試變壓器的低壓a通過檢流計(jì)并聯(lián)，見圖2。調(diào)節(jié)電橋可動(dòng)分接，使微安計(jì)度示數(shù)最小，此時(shí)電橋測量的電壓比就等于被試變壓器的電壓比。

圖2 電壓比電橋法原理圖

電橋的關(guān)鍵部件是高精度的標(biāo)準(zhǔn)變壓器。電壓比電橋法的準(zhǔn)確度可做到較高水平，可達(dá)0.1%。

3 聯(lián)結(jié)組標(biāo)號檢定

聯(lián)結(jié)組標(biāo)號檢定，通常有三種測試方法，電壓比電橋法、雙電壓表法和示波器法［9－10］。其中，電壓比電橋法、雙電壓表法通常適用于電力變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號檢定，示波器法適用于各種聯(lián)結(jié)組標(biāo)號的測定，在標(biāo)準(zhǔn)繞組聯(lián)結(jié)組標(biāo)號的檢定中很少使用，一般僅用于特殊的繞組聯(lián)結(jié)組標(biāo)號的檢定 （如測定相位移）。

3.1 電壓比電橋法

采用電壓比電橋法進(jìn)行繞組的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號檢定時(shí)，按電橋正常接線，它可以檢定單相變壓器II0和II6兩種聯(lián)結(jié)組標(biāo)號，以及三相變壓器Yy0（Dd0）、Yy（Dd6）、Yd11、Yd5四種聯(lián)結(jié)組標(biāo)號，當(dāng)被試三相變壓器的一對被試?yán)@組的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號與電橋內(nèi)設(shè)定的以上四種聯(lián)結(jié)組標(biāo)號不相同時(shí)，只要適當(dāng)?shù)馗淖冊嚻放c電橋間的連接相序，同樣可以利用電橋設(shè)定的四種標(biāo)號來檢定其他連接組標(biāo)號。

對于其他聯(lián)結(jié)組標(biāo)號，以Yd1為例，測量時(shí)可通過將測量線的A和C互換、a和c互換，則聯(lián)結(jié)組標(biāo)號由Yd1變成Yd11，利用電橋的Yd11檔即可檢定Yd1聯(lián)結(jié)組標(biāo)號的變壓器。

3.2 雙電壓表法

雙電壓表法的原理圖見圖3，A—a用導(dǎo)線連接，從被試變壓器高壓側(cè)輸入三相平衡電壓，通常輸入100V或200V電壓，然后用一電壓表測量高壓輸入電壓且保持平衡不變，用另一塊電壓表測量X—x或B—b、B—c、C—b間的線端電壓。不論繞組是什么接法，聯(lián)結(jié)組標(biāo)號為0～11間的任一組別，測得電壓UBb＝UCc與其他兩個(gè)電壓UBc、UCb三者間的大小關(guān)系隨不同聯(lián)結(jié)組標(biāo)號電壓間相量關(guān)系而變化。通過查表法 （雙電壓表法測量變壓器聯(lián)結(jié)組對照表）可確定聯(lián)結(jié)組標(biāo)號。

圖3 雙電壓表法測量聯(lián)結(jié)組標(biāo)號原理圖

3.3 示波器法

當(dāng)被試變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號不是0～11組別時(shí)，電壓比電橋法和雙電壓表法都難以檢定被試一對繞組間電壓相量關(guān)系，此時(shí)可以采用示波器拍攝波形，由示波圖來判定兩繞組間的電壓相量角度。

從被試變壓器一對繞組電壓高的一側(cè)輸入三相對稱平衡電壓，將高、低壓側(cè)線電壓對應(yīng)分組引入分壓箱 （AB對應(yīng)ab、BC對應(yīng)bc、AC對應(yīng)ac）。使示波器波形達(dá)到能正確分辨高、低壓繞組波形及二波形之間的相位差。至少應(yīng)拍攝三組對應(yīng)線電壓中任意二組的波形，二組波形及高、低壓繞組間的相位差應(yīng)相同。圖4為示波器拍攝的波形圖，則相位差角度

圖4 示波器拍攝的波形圖

4 測試儀法及測量舉例

4.1 測試儀法

隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)可以采用自動(dòng)化測試儀器即變比測試儀，對電壓比及聯(lián)結(jié)組標(biāo)號進(jìn)行自動(dòng)測量的儀器，其自動(dòng)化程度高、準(zhǔn)確度高、功能齊全，當(dāng)前普遍采用測試儀法進(jìn)行變壓器的電壓比和聯(lián)結(jié)組標(biāo)號檢定的測量［11］。

變比測試儀的原理從本質(zhì)上講是電壓比電橋法或雙電壓表法。變比測試儀以微處理器 （單片機(jī)等）為核心對整機(jī)進(jìn)行控制，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加壓、測試、計(jì)算和顯示。采用變比測試儀，僅需一次接線，就可以同時(shí)完成變壓器的電壓比測量和聯(lián)結(jié)組標(biāo)號檢定。

4.2 測量舉例

采用1臺(tái)變比測試儀對1臺(tái)配電變壓器的電壓比和聯(lián)結(jié)組標(biāo)號進(jìn)行測量，見圖5。配電變壓器的參如下：相數(shù)：三相；額定電壓：10／0.4kV；分接范圍：±2×2.5%；聯(lián)結(jié)組標(biāo)號：Dyn11。

圖5 試驗(yàn)現(xiàn)場圖

測試的接線示意圖見圖6，測量時(shí)僅需將變壓器與變比測試儀的同名稱的端子用測試線連接即可。

圖6 采用測試儀法的接線示意圖

按下變比測試儀 “開始測試”按鈕即可開始測試，測試結(jié)果見表1。

表1 變壓器的變比及聯(lián)結(jié)組標(biāo)號測試結(jié)果

然后即可利用表1中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算變壓器各分接位置電壓比的偏差。

5 結(jié)束語

電壓比測量和聯(lián)結(jié)組標(biāo)號檢定是電力變壓器重要的試驗(yàn)項(xiàng)目。電壓比測量的基本方法有電壓測量法和電壓比電橋法，聯(lián)結(jié)組標(biāo)號檢定的基本方法有電壓比電橋法、雙電壓表法和示波器法。最新方法為采用自動(dòng)化測試儀器即變比測試儀，同時(shí)測量電壓比和聯(lián)結(jié)組標(biāo)號。