一種變壓器的試驗方法

《一種變壓器的試驗方法》是特變電工股份有限公司於2009年4月23日申請的發明專利，該專利的申請號為2009101376143，公布號為CN101871960A，公布日為2010年10月27日，發明人是孟傑、高德滿、蔣立金、楊守輝、孫建新、徐寨新，該專利屬於變壓器技術領域。

《一種變壓器的試驗方法》步驟為：1）將兩個串聯的分別繞在單相變壓器的A、X兩柱上的高壓繞組首末兩端分別引出，再從高壓繞組中部抽頭，引出為接頭O；2）將串聯的分別繞在單相變壓器的A、X兩柱上的低壓繞組首末兩端分別引出為a1、a2，再從低壓繞組中部抽頭，引出為接頭N，將接頭N接地；3）對A/X柱上的線圈做短路試驗：在一次側的A-O間加測試電壓，將接頭a1、N短接；或者在一次側的X-O間加測試電壓，將接頭a2、N短接；4）測量流過A/X柱的高壓繞組的電流值，每柱線圈流過的短路電流即為實際的短路電流峰值。該方法通過低電壓等級試驗變壓器就可完成超高壓變壓器的短路峰值電流檢測，達到試驗目的。

2014年11月6日，《一種變壓器的試驗方法》獲得第十六屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《一種變壓器的試驗方法》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：一種變壓器的試驗方法
• 公布號：CN101871960A
• 公布日：2010年10月27日
• 申請號：2009101376143
• 申請日：2009年4月23日
• 申請人：特變電工股份有限公司
• 地址：新疆維吾爾自治區昌吉市延安南路52號
• 發明人：孟傑、高德滿、蔣立金、楊守輝、孫建新、徐寨新
• 分類號：G01R19/04（2006.01）I；G01R31/06（2006.01）I
• 代理機構：北京天昊聯合智慧財產權代理有限公司
• 類別：發明專利
• 代理人：羅建民、張天舒

專利背景

傳統的變壓器進行突發短路試驗方法，其試驗原理如下，即將一次側加額定電壓，二次側短接，測得流過一次側的短路電流為短路峰值電流，以此確定短路峰值電流是否在允許範圍之內，以上試驗方法對於低電壓變壓器不存在問題，但對於330千伏及以上的超高壓變壓器，這種試驗方法的主要缺點是：要求試驗電源變壓器必須為330千伏電壓等級，其投資成本大，2009年4月前，中國國內尚沒有這種電壓等級的短路試驗專用的試驗變壓器（試驗變壓器通常為220千伏）。這樣，使得新開發生產的330千伏電壓及以上的超高壓變壓器難以進行突發短路試驗，直接影響這些新產品的推廣使用。

發明內容

專利目的

《一種變壓器的試驗方法》所要解決的技術問題是針對2009年4月前已有技術所存在的上述不足，提供一種變壓器的試驗方法，該試驗方法通過採用低電壓等級的試驗變壓器就可完成短路峰值電流檢測，從而達到試驗目的。

技術方案

《一種變壓器的試驗方法》其步驟包括：

1）將兩個串聯的分別繞在單相變壓器的A、X兩柱上的高壓繞組首末兩端分別引出為A、X，再從串聯的高壓繞組中部（中部就是指線圈匝數的1/2處）抽頭，引出抽頭為接頭O；

2）將兩個串聯的分別繞在單相變壓器的A、X兩柱上的低壓繞組首末兩端分別引出為a1、a2，再從串聯的低壓繞組中部（中部即線圈匝數的1/2處）抽頭，引出抽頭為接頭N，將接頭N接地；

3）對A柱上的線圈做短路試驗：在繞組一次側的進線端與串聯的高壓繞組中部抽頭之間即A-0之間施加測試電壓，將繞組二次側的接頭a1和低壓繞組中部抽頭N兩接頭短接；或者對X柱上的線圈做短路試驗：在繞組一次側的出線端與串聯的高壓繞組中部抽頭之間即X-O之間施加測試電壓，將繞組二次側的接頭a2和低壓繞組中部抽頭N兩接頭短接；

4）測量流過A柱或X柱上高壓繞組的電流值，此時每柱線圈（高壓繞組）中流過的短路電流即為實際的變壓器的短路電流峰值。

另外，也可以將繞組二次側的接頭a1（或a2）與低壓繞組中部抽頭兩接頭短接，在繞組一次側的進線端（或出線端）與串聯的高壓繞組中部抽頭之間施加測試電壓（也是測量高壓繞組的短路電流值），這個步驟即為步驟4），步驟3）可以被步驟4）替換，也可以達到與步驟3）相同的試驗結果。

優選的是，在步驟3）中，對A柱上的線圈做短路試驗時，在繞組一次側的進線端與高壓繞組中部抽頭之間所施加的測試電壓等級為被測試的該單相變壓器的1/2額定電壓；對X柱上的線圈做短路試驗時，在繞組一次側的出線端與高壓繞組中部抽頭之間所施加的測試電壓等級為被測試的該單相變壓器的1/2額定電壓。

該發明試驗方法通過利用單相變壓器的特殊器身結構（單相變壓器為兩柱串聯結構，每柱的容量以及高低壓線圈的匝數都相等，每柱線圈的首末端均可從變壓器油箱中引出），對該變壓器的兩柱線圈分別作短路試驗，使每柱線圈流過的短路電流為實際計算的短路電流峰值，從而達到與傳統試驗方法等效試驗結果的目的。

優選的是，步驟1）中繞在單相變壓器的A、X兩柱上的高壓繞組首末兩端分別引出是將A柱上的高壓繞組首端和X柱上的高壓繞組末端都通過套管分別引出。

優選的是，步驟2）中繞在單相變壓器的A、X兩柱內部的低壓繞組首末兩端分別引出是將A柱上的低壓繞組首端和X柱上的低壓繞組末端都通過套管分別引出。

改善效果

該試驗方法的突出優點在於：由於採用對每柱線圈分別進行短路試驗，繞組一次側的額定電壓可降為傳統試驗方法中額定電壓的一半，即如果繞組一次側輸入電壓為345千伏，則試驗時所施加的測試電壓可降為345/2千伏，而流過的電流仍為實際短路電流峰值，這樣不僅達到了預期的試驗效果，而且節省了試驗設備的投資，具有較高的實用價值。

該發明試驗方法通過低電壓等級的試驗變壓器就可完成超高壓變壓器的短路峰值電流檢測，達到試驗目的，特別適用於單相變兩相的電力牽引變壓器。

附圖說明

圖1為該發明試驗方法的原理示意圖。

圖1

權利要求

1.《一種變壓器的試驗方法》其步驟包括：

1）將兩個串聯的分別繞在單相變壓器的A、X兩柱上的高壓繞組首末兩端分別引出為A、X，再從串聯的高壓繞組中部抽頭，引出抽頭為接頭O；

2）將兩個串聯的分別繞在單相變壓器的A、X兩柱上的低壓繞組首末兩端分別引出為a1、a2，再從串聯的低壓繞組中部抽頭，引出抽頭為接頭N，將接頭N接地；

3）對A柱上的線圈做短路試驗：在繞組一次側的首端與高壓繞組中部抽頭之間即A-0之間施加測試電壓，將繞組二次側的首端與低壓繞組中部抽頭短接即將兩接頭a1、N短接；或者對X柱上的線圈做短路試驗：在繞組一次側的末端與高壓繞組中部抽頭之間即X-O之間施加測試電壓，將繞組二次側的末端與低壓繞組中部抽頭短接即將兩接頭a2、N短接；

4）測量流過A柱或X柱的高壓繞組的電流值，此時每柱線圈流過的短路電流即為實際的變壓器的短路電流峰值。

其中，步驟3）中，對A柱上的線圈做短路試驗時，在一次側的首端與高壓繞組中部抽頭之間所施加的測試電壓等級為被測試的該單相變壓器的1/2額定電壓；對X柱上的線圈做短路試驗時，在一次側的末端與高壓繞組中部抽頭之間所施加的測試電壓等級為被測試的該單相變壓器的1/2額定電壓。

2.根據權利要求1所述的變壓器的試驗方法，其特徵在於步驟1）中，繞在單相變壓器的A、X兩柱上的高壓繞組首末兩端分別引出是將A柱上的高壓繞組首端和X柱上的高壓繞組末端都通過套管分別引出。

3.根據權利要求1所述的變壓器的試驗方法，其特徵在於步驟2）中，繞在單相變壓器的A、X兩柱內部的低壓繞組首末兩端分別引出是將A柱上的低壓繞組首端和X柱上的低壓繞組末端都通過套管分別引出。

實施方式

傳統的變壓器在進行突發短路試驗時，通常是將變壓器的繞組一次側加額定電壓，將其繞組二次側進行短接，此時測得流過繞組一次側的短路電流為短路峰值電流。但是對於330千伏及以上的超高壓變壓器，如果採用上述傳統試驗方法進行試驗，則要求試驗電源變壓器必須為330千伏及以上的電壓等級，而2009年4月前的試驗變壓器通常為220千伏，無法滿足試驗要求。

採用《一種變壓器的試驗方法》試驗方法，則可以利用低電壓等級的試驗變壓器對330千伏及以上的超高壓變壓器進行短路峰值電流檢測。

以下結合實施例和附圖，對該發明作進一步詳細描述。

下面實施例為該發明的非限定性實施例。

該實施例中，試驗用的變壓器採用單相變雙相的電力牽引變壓器。如圖1所示，在A、X兩柱中，每柱線圈都是低壓線圈繞在內側，高壓線圈繞在外側。在A柱上，由里到外的線圈依次為：低壓線圈裡層LV1，低壓線圈次裡層LV2，高壓線圈HV（如圖1中左半部分所示）。在X柱上，由里到外的線圈依次為：低壓線圈裡層LV2，低壓線圈次裡層LV1，高壓線圈HV（如圖1中右半部分所示）。

其性能參數如下：

1.1額定電壓

高壓為：345±2×2.5％千伏（各電壓抽頭均保證全容量，無勵磁調壓），其低壓為2×27.5千伏（牽引負荷為單相負荷，接頭N接地，接頭a1對地電壓是27.5千伏，接頭a2對地電壓也是27.5千伏，牽引變壓器的接頭a1、a2可同時向兩路單相負荷供電）。

1.2額定容量

高壓繞組額定容量（千伏安）	31500
兩個低壓繞組的額定容量（千伏安）	20000+20000

1.3頻率：50赫茲

1.4聯接組標號：Ii0i0

1.5相數：單相，二次繞組中性點N引出並接地

1.6阻抗電壓百分比：

兩對高低壓繞組的阻抗電壓為13％，基準容量採用31500千伏安的容量。

1.7變壓器繞組絕緣水平

/	額定電壓（千伏）	最高工作電壓（千伏）	雷電衝擊耐受電壓 （峰值，千伏）		1分鐘工頻耐受電（有效值，千伏）	操作衝擊耐受電壓（相對地，峰值，千伏）
			全波	截波
高壓繞組	345	363	1175	1300	510	950
低壓繞組	27.5	31.5	200	220	85	-

試驗步驟如下：

1）將上述變壓器中兩個串聯的分別繞在單相變壓器的A、X兩柱上的高壓繞組首末兩端分別通過套管引出為A、X，再從串聯的高壓繞組中部抽頭，引出抽頭為接頭O。

2）將串聯的分別繞在單相變壓器的A、X兩柱上的低壓繞組首末兩端分別通過套管引出為a1、a2，再從串聯的低壓繞組中部抽頭，引出抽頭為接頭N，將接頭N接地。

其中，高壓繞組的額定電壓為345千伏，高壓繞組單柱線圈的額定電壓為345/2＝172.5千伏，低壓繞組單柱線圈的額定電壓為27.5千伏，低壓繞組單柱線圈內部為兩個線圈（即低壓線圈裡層和低壓線圈次裡層）進行串聯（每個線圈的額定電壓為27.5/2千伏＝13.75千伏），低壓繞組的單柱容量為31.5/2＝15.75千伏安。

待上述準備工作完成後，就可以開始進行突發短路試驗。

3）對A柱上的線圈做突發短路試驗：在變壓器繞組一次側的首端與高壓繞組中部抽頭之間，也就是在A-0之間施加測試電壓，所加測試電壓等級為該變壓器的1/2額定電壓，即172.5千伏，將變壓器繞組二次側的首端與低壓繞組中部抽頭短接，也就是將兩接頭a1、N短接。

或者對X柱上的線圈做突發短路試驗：在變壓器繞組一次側的末端與高壓繞組中部抽頭之間，也就是在X-O之間施加測試電壓，所加測試電壓等級為該變壓器的1/2額定電壓，即172.5千伏，將變壓器繞組二次側的末端與低壓繞組中部抽頭短接，也就是將兩接頭a2、N短接。

4）測量流過A柱或X柱的線圈的電流值。

計算單柱線圈的對稱短路電流：

低壓繞組阻抗：Zt＝（13％×27.5）/15.75＝6.24歐/相（根據公式Zt＝（Uk/100）*（U/S））

單柱低壓繞組電流：I＝27.5/6.24＝4.4千安

高壓繞組阻抗：Zt′＝（13％×172.5）/15.75＝245.6歐/相

單柱高壓繞組電流：I′＝172.5/245.6＝0.70千安

由於每柱的阻抗相同，每柱高壓繞組中施加的短路電流和低壓繞組中通過的短路電流等效於單台單相變壓器的短路試驗，也就是說，此時每柱線圈流過的短路電流即為實際計算的短路電流峰值。

如果測量值與實際計算的短路電流峰值不符，表明被測變壓器有質量問題；如果測量值與實際計算的短路電流峰值基本相符，則表明被測變壓器符合質量要求。

榮譽表彰

2014年11月6日，《一種變壓器的試驗方法》獲得第十六屆中國專利優秀獎。