變壓器短路阻抗在電氣中的正確理解

一、概述

    電力系統(tǒng)在運(yùn)行中 ，相與相之間或相與地（或中性線）之間發(fā)生非正常連接（即短路）時(shí)而流過非常大的電流。其電流值遠(yuǎn)大于額定電流 ，并取決于短路點(diǎn)距電源的電氣距離。例如，在發(fā)電機(jī)端發(fā)生短路時(shí)，流過發(fā)電機(jī)的短路電流大瞬時(shí)值可達(dá)額定電流的10～15倍。大容量電力系統(tǒng)中，短路電流可達(dá)數(shù)萬安。這會(huì)對電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重影響和后果。

    短路阻抗所謂短路阻抗就是用電器短路形成的電阻，象渦流等。通常，變壓器的短路阻抗，是指在額定頻率和參考溫度下，一對繞組中、某一繞組的端子之間的等效串聯(lián)阻抗Zk＝Rk+jXk。由于它的值除計(jì)算之外，還要通過負(fù)載試驗(yàn)來確定，所以習(xí)慣上又把它稱為短路電壓或阻抗電壓。變壓器的短路阻抗簡單地說就是變壓器兩個(gè)繞組導(dǎo)線的電阻與電抗。不同容量的變壓器短路阻抗實(shí)際值是不同的，容量越大，短路阻抗的實(shí)際值一般就越小。

     變壓器的短路阻抗是有方向的，從一次側(cè)看和從二次側(cè)看其值是不同的，這是因?yàn)槠渲袪可娴讲煌瑐?cè)阻抗值的折算問題。在電力系統(tǒng)中，變壓器的短路阻抗一般采用標(biāo)幺值表示，標(biāo)幺值=實(shí)際值/額定值。這樣才有利于對不同容量變壓器的負(fù)載率進(jìn)行判斷。

     短路阻抗試驗(yàn)是鑒定運(yùn)行中變壓器受到短路電流的沖擊，或變壓器在運(yùn)輸和安裝時(shí)受到機(jī)械力撞擊后，檢查其繞組是否變形的直接方法，它對于判斷變壓器能否投入運(yùn)行具有重要的意義，也是判斷變壓器是否要求進(jìn)行解體檢查的依據(jù)之一。

一、LYYD-200KV試驗(yàn)變壓器產(chǎn)品概述

 是在同類產(chǎn)品YDJ（G）型變壓器的基礎(chǔ)上，按試驗(yàn)變壓器國家標(biāo)準(zhǔn)ZBK41006—89要求，經(jīng)改進(jìn)后生產(chǎn)的一種新型產(chǎn)品，本系列產(chǎn)品具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、功能齊全、使用方便等特點(diǎn)。實(shí)用于電力、工礦、科研等部門，對各種高壓電氣設(shè)備、電氣元件、絕緣材料進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)和直流泄漏試驗(yàn)，是高壓試驗(yàn)中*的儀器。

二、LYYD-200KV試驗(yàn)變壓器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

    鐵芯為單框式。線圈采用同芯圓筒多層塔式結(jié)構(gòu)，初級低壓繞組繞在鐵芯上，次級高壓繞組繞在低壓繞組外側(cè)，這種同軸布置減少了繞組間的藕合損耗。高壓硅堆用特殊工藝封裝在套管內(nèi)，產(chǎn)品的外殼制成與器芯配合較佳的八角形結(jié)構(gòu)，整體外型美觀大方。其內(nèi)外部結(jié)構(gòu)見圖1。

產(chǎn)品型號含義

Y  D  Q   C（  ）—□ / □

圖1：結(jié)構(gòu)示意圖
  1-均壓球；2-硅堆短路桿；3-高壓套管；4-油閥；5-殼體；6、7-調(diào)整電壓輸入a、x端子；8、9-儀表測量E、F端子；10-高壓尾X端子；11-變壓器外殼接地端；12-高壓輸出A端子；13-高壓整流硅堆；14-內(nèi)部均壓環(huán)；15-變壓器鐵芯；16-初級低壓繞組；17-測量儀表繞組；18-二次級高壓繞組；19-變壓器油。

三、工作原理

為單相變壓器，聯(lián)結(jié)組標(biāo)號II。單臺(tái)變壓器的工作過程，用交流220V（10KVA以上為380V）電壓接入電源控制箱（臺(tái)），經(jīng)電源控制箱（臺(tái)）內(nèi)自藕調(diào)壓器（50KVA以上調(diào)壓器外附）調(diào)節(jié)0~200V（10KVA以上0~400V）電壓至變壓器的初級繞組，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在變壓器高壓繞組可獲得試驗(yàn)所需的高電壓。其工作原理圖見圖2所示。

1、工作原理示意圖

圖2 ：工作原理示意圖
在變壓器中：a、x為低壓輸入端；A、X 為高壓輸出端；E、F為儀表測量端。
    2、單臺(tái)交直流兩用型變壓器工作原理見圖3。圖中所示：高壓套管內(nèi)裝有高壓硅堆，串接在高壓回路中作高壓整流，以獲得直流高電壓。當(dāng)用一短路桿將高壓硅堆短接時(shí)，可獲得交流高電壓，其狀態(tài)為交流輸出；反之在抽出短路桿時(shí)，其狀態(tài)為直流輸出。
    3、三臺(tái)變壓器串激獲得更高電壓原理見圖4，串激變壓器有很大的*性，因?yàn)檎麄€(gè)試驗(yàn)裝置由多個(gè)單臺(tái)串激式試驗(yàn)變壓器組成，單臺(tái)試驗(yàn)變壓器有著體積小、重量輕、便于運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，它既可以串接成高出幾倍的單臺(tái)試驗(yàn)變壓器輸出電壓組合使用，又可以分開單獨(dú)使用。整套試驗(yàn)裝置投資小、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。圖3所示：在三臺(tái)串激式試驗(yàn)變壓器串激使用中，單臺(tái)試驗(yàn)變壓器B1、B2、B3的輸出電壓都是U，*、二級的試驗(yàn)變壓器內(nèi)部都有一個(gè)激磁繞組，分別為A1、C1 和A2、C2。當(dāng)控制電壓加在*級試驗(yàn)變壓器B1的初級繞組a1、x1上，激磁繞組A1、C1給予變壓器B2初級繞組供電，第二級變壓器B2的激磁繞組A2、C2給試驗(yàn)變壓器B3的初級繞組供電。由于*級變壓器B1的高壓尾及殼體接地，第二、三級的變壓器B2和B3對地有絕緣支架的隔離，這樣變壓器B1、B2、B3對地輸出電壓分別為1U、2U、3U。

圖3：三臺(tái)高壓試驗(yàn)變壓器串激工作原理示意圖
B1、B2、B3- 串激式高壓變壓器；1U、2U、3U-各級對地電壓；
PV- 高壓示值表（KV）； ZJ1、ZJ2-絕緣支架。

四、LYYD-200KV試驗(yàn)變壓器使用方法及注意事項(xiàng)    

1、做工頻耐壓試驗(yàn)使用接線方法見圖5。做工頻耐壓試驗(yàn)前，先根據(jù)變壓器的額定容量選擇好限流電阻，(水電阻)的阻值，再根據(jù)被試品需加的高壓電壓值調(diào)整好放電球隙的球間距，為了提高對被試品施加電壓的測量精度，應(yīng)在高壓側(cè)接入FRC阻容分壓器來測量電壓。

圖4：工頻耐壓試驗(yàn)使用接線原理示意圖
R1、R2- 限流電阻； Qx- 放電球隙； Zx- 被試品；
FRC- 阻容分壓器； V- 分壓器高壓表。 
    按照圖4、結(jié)合圖2所進(jìn)行的工頻耐壓試驗(yàn)接好工作線路，試驗(yàn)變壓器的高壓繞阻的X端（高壓尾）、儀表測量繞組的F端、試驗(yàn)變壓器的外殼以及電源控制箱（臺(tái)）的外殼必須可靠接地。
    用三臺(tái)試驗(yàn)變壓器串激做工頻耐壓試驗(yàn)時(shí)、第二、三級試驗(yàn)變壓器的初級繞組X端，儀表測量繞組的F端，以及高壓繞組的X端（高壓尾）均接本級試驗(yàn)變壓器的外殼，第二、三級試驗(yàn)變壓器的主體必須放置在絕緣支架上。除*級以外、第二、三級試驗(yàn)變壓器的主體不要接地線。其接線方式見圖3所示。
    接電源前，電源控制箱（臺(tái)）的調(diào)壓器必須調(diào)到零位。接通電源后，綠色指示燈亮，按一下啟動(dòng)按鈕，紅色指示燈亮，表示試驗(yàn)變壓器已接通控制電源，開始升壓。
    從零位開始按順時(shí)針方向勻速旋轉(zhuǎn)調(diào)壓器手輪升壓。（升壓方式有：快速升壓法，即20S逐級升壓法，慢速升壓法，即60S逐級升壓法，極慢速升壓法供選用）電壓從零開始按選定的升壓速度升到您所需額定試驗(yàn)電壓的75%后，再以每秒2%額定試驗(yàn)電壓的速度升到您所需試驗(yàn)電壓，并密切注意測量儀表的指示以及被試品的情況，被試品施加電壓的時(shí)間到后。應(yīng)在數(shù)秒內(nèi)勻速將調(diào)壓器返回，高壓降至1/3試驗(yàn)電壓以下，按一下停止按鈕，高壓、低壓輸出停止，然后切斷電源線，試驗(yàn)完畢。

工頻耐壓試驗(yàn)操作過程注意事項(xiàng)

1、試驗(yàn)人員應(yīng)做好責(zé)任分工,設(shè)定好試驗(yàn)現(xiàn)場的安全距離,仔細(xì)檢查好被試品及試驗(yàn)變壓器的接地情況,并設(shè)有專人監(jiān)護(hù)安全及觀察被試品狀態(tài)工作。
2、被試品主要部位應(yīng)清除干凈，保持干燥，以免損壞被試品和帶來試驗(yàn)數(shù)值的誤差。
3、對大型設(shè)備的試驗(yàn)，一般都應(yīng)*行試驗(yàn)變壓器的空升試驗(yàn)，即不接試品時(shí)升壓至試驗(yàn)電壓，以便校對好儀表的指示精度，調(diào)整好放電球隙的球間距。
4、做耐壓試驗(yàn)時(shí)升壓速度不能過快，并防止突然加壓，例如調(diào)壓器不在零位的突然合閘，也不能突然斷電，一般應(yīng)在調(diào)壓器降至零位時(shí)分閘。
5、在升壓或耐壓試驗(yàn)過程中，如發(fā)現(xiàn)下列不正常情況，1 電壓、電流表指針擺動(dòng)很大，2 被試品發(fā)出不正常響聲，3 發(fā)現(xiàn)絕緣有燒焦或冒煙現(xiàn)象，應(yīng)立即降壓，切斷電源，停止試驗(yàn)并查明原因。
6、使用本產(chǎn)品做高壓試驗(yàn)時(shí)，除熟悉本說明書外，還必須嚴(yán)格執(zhí)行國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)程。

2、做直流耐壓和泄漏試驗(yàn)使用接線方法見圖5。由于是交直流兩用變壓器，應(yīng)把高壓硅堆短路桿從套管中抽出，使試驗(yàn)變壓器為直流輸出狀態(tài)。做直流泄漏試驗(yàn)前，先根據(jù)泄漏試驗(yàn)中輸出端斷路電流不超過高壓硅堆的大整流為宜，選擇好限流電阻（水電阻）的阻值，再根據(jù)被試品對直流高壓波形的要求選擇好高壓濾波電容的電容值。為了提高對被試品施加電壓的測量精度，應(yīng)在高壓側(cè)接入FRC阻容分壓器來測量電壓。 

圖 5：直流泄漏試驗(yàn)使用接線原理示意圖
R- 限流電阻； C- 高壓濾波電容； Zx- 被試品； G- 硅堆短路桿；
FRC- 阻容分壓器；V- 分壓器高壓表；uA- 微安表；D- 高壓整流硅堆。
    按照圖5、結(jié)合圖3所進(jìn)行的直流泄漏試驗(yàn)接好工作線路。試驗(yàn)變壓器的高壓繞組的X端（高壓尾）、儀表測量繞組的F 端、試驗(yàn)變壓器的外殼以及電源控制箱（臺(tái)）的外殼必須可靠接地。

接線原理圖

接線原理圖
     接電源前、電源控制箱（臺(tái)）的調(diào)壓器必須調(diào)到零位。接通電源后，綠色指示燈亮，按

一下啟動(dòng)按鈕，紅色指示燈亮，表示試驗(yàn)變壓器已接通控制電源，開始升壓。
     從零位開始按順時(shí)針方向勻速旋轉(zhuǎn)調(diào)壓器手輪升壓。（升壓方式有：快速升壓法即20S逐級升壓法；慢速升壓法，即60S逐級升壓法；級慢速升壓法供選用）電壓從零開始按選定的升壓速度升到您所需額定試驗(yàn)電壓或額定直流電流下的參考電壓。試驗(yàn)中應(yīng)嚴(yán)密注意直流高壓表、泄漏電流表指示以及被試品的情況。試驗(yàn)完畢后，應(yīng)訊速均勻?qū)⒏邏航抵亮阄唬匆幌峦Ｖ拱粹o，高壓、低壓輸出停止，然后切斷電源。此時(shí)應(yīng)用直流高壓放電棒給被試品及試驗(yàn)裝置本身充分放電。

注意事項(xiàng)

（1）試驗(yàn)人員應(yīng)做好責(zé)任分工，設(shè)定好試驗(yàn)現(xiàn)場的安全距離，仔細(xì)檢查好被試品及試驗(yàn)變壓器的接地情況，并設(shè)有專人監(jiān)護(hù)安全及觀察被試品狀態(tài)工作。
（2）被試品做試驗(yàn)前，應(yīng)拆除所有對外連線，并充分放電，主要部位應(yīng)清除干凈，保持干燥，以免損壞被試品及帶來試驗(yàn)數(shù)值的誤差。
（3）對于大容量試品（電容器、超長電纜等）試驗(yàn)時(shí)應(yīng)緩慢升壓，防止被試品的充電電流過大而燒壞微安表，必要時(shí)應(yīng)分級加壓分別讀取各電壓下微安表的穩(wěn)定讀數(shù)。
（4）試驗(yàn)過程中，應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視被試品、微安表及試驗(yàn)裝置等，一旦發(fā)生閃爍、擊穿等現(xiàn)象應(yīng)立即降壓，切斷電源，并查明原因。

五、配套選購產(chǎn)品

下列產(chǎn)品僅供選擇，購買時(shí)需另行計(jì)價(jià)。
1.KZX系列電源控制箱 容量:1KVA-5KVA、輸入電壓：220V
2.KZT系列電源控制臺(tái) 容量:10KVA~300KVA輸入電壓：220V或380V
3.數(shù)字微安表：SWB-II
4.高壓濾波電容： 0.01MF、40 ~ 100KV
5.高壓直流放電棒： FBR— 70、140、210KV
6.放電球隙： Q—50、100、150、200、250、500
7.標(biāo)準(zhǔn)試油杯： 400ml
8.折疊式手推車： 150、300型
9.絕緣支架： 50、100、200、300、400KV
10.阻容分壓器： FRC —50、100、150、200KV
11.高壓硅堆： 2DL—150、300、450KV
12.水 電 阻： 50、100

六、主要試驗(yàn)設(shè)備的選擇

1、試驗(yàn)變壓器
    其高壓側(cè)額定電壓應(yīng)不小于被試品的高試驗(yàn)電壓，額定電流不小于被試品的大電容電流。被試品的電容電流和試驗(yàn)變壓器所需容量計(jì)算式為：

被試品電容量Cx可由交流電橋測出。常用的被試品電容量按表1選取。

幾種常用被試品的電容量（pF） 表1

2、調(diào)壓設(shè)備
   （1）自藕調(diào)壓器。其調(diào)壓范圍廣、功率損耗小、波形畸變小、選擇這種調(diào)壓方式為。自藕調(diào)壓器的容量按0.75 ~ 1倍的試驗(yàn)變壓器的容量選擇，適用于容量為100KVA以下的試驗(yàn)變壓器的調(diào)壓。
   （2）感應(yīng)調(diào)壓器。其調(diào)壓范圍大，波形畸形小、但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較貴，當(dāng)試驗(yàn)變壓器的容量較大時(shí)（如100KVA以上）使用。
3、限流電阻
   限流電阻的作用是，當(dāng)被試品擊穿時(shí)，限制斷路電流，從而保護(hù)試驗(yàn)變壓器，防止故障的擴(kuò)大。其數(shù)值以高試驗(yàn)電壓為準(zhǔn)，按0.5 ~ 1 Ω / V（有效值）選擇，限流電阻可用水電阻。注意水不能充滿玻璃管，應(yīng)留有余地，以防爆裂。
4、放電球隙
   放電球隙的布置方式有垂直和水平兩種，球隙間距S和球的直徑D的關(guān)系應(yīng)保護(hù)在0.05D ≤S ≤0.5D范圍內(nèi)，球隙上的水電阻阻值一般按0.1 ~ 1Ω/V選取,設(shè)置放電球隙的目的是為了對重要的被試品起保護(hù)作用,可以將由于誤操作或被試品擊穿引起的過電壓限制在允許的范圍內(nèi)。

七、試驗(yàn)變壓器技術(shù)指示

1、使用環(huán)境條件
環(huán)境溫度不高于+40℃、不低于—20℃；空氣相對濕度不大于90%；海拔高度不超過2000米；
2、工作電壓
電源控制箱（臺(tái)）輸入電壓為工頻220V或380V、相對誤差不超過±10%；（具體使用電壓根據(jù)用戶所定試驗(yàn)變壓器規(guī)格選取）
八、隨貨文件

產(chǎn)品說明書 1份
產(chǎn)品出廠試驗(yàn)報(bào)告 1份
產(chǎn)品合格證 1份
裝箱單 1份