Z型变压器变压比测试研究

  Z 型变压器具有优越的抗雷击能力，同时具有人为中性点等特点，作为接地变配合消弧线圈完成对配电网中电容电流的补偿，还可带二次负载，代替所用变，从而节省投资费用，在电力系统中的地位越来越突出，目前已广泛应用于多雷地区的配电网。准确掌握变压器的参数，可以保证设备安全稳定运行。因此，变压器变压比的测试尤为重要。

1 现状调查

在变压器变比测试中发现［1］，按照试验的步骤输入变比、联结组别及分接头位置测量，变比误差大，超标严重 ( ±0. 5%) 。厂家出厂报告中变比误差**值均在 0. 3% 以下 ( 使用仪器为普通的 SM63变比测试仪。变压器型号: DKSC － 550 － 100/10; 变压器额定电压: 10. 5 ± 2 × 2. 5 /0. 4 kV; 接线组别:

ZNyn11) 。采用 Z 型变压器变比测试仪后，测试结果误差仍在 － 1. 20% 。本文针对以上问题进行了认真分析和总结，并提出了正确的判断方法。

2 原因分析

a． 从结构原理上进行分析，其 结 构 原 理和向量图如图1所示。对于普通变压器，一次( 高压) 绕组和二次 ( 低压) 绕组相对位置是固定的，同相的高低压绕组都是缠绕在同一根铁芯柱上，一、二次绕组匝数比也是固定的。采用曲折型接线( Z 型接线) 后，与普通变压器的区别是把每一相绕组均分相等的两段，分别缠绕在 2 根铁芯柱上，再把其中 1 根铁芯的一段绕组和另一铁芯上的另一段绕组反向串联起来，成为一个相绕组，然后再按星形连接法把三相绕组末端接在一起［2］。这种接线使一次绕组与二次绕组的对应关系不同于普通常用电力变压器，Z 型接线绕组的匝数关系也不同于普通变压器，由于曲折连接，使绕组匝数增加，且结构复杂。

b． 从仪器原理上进行分析。对于电阻比较式或普通变压器变比的测量仪器，变压比测量的是在 1 根铁芯柱上 2 个绕组的的匝数比，它要求高低压绕组必须在同一铁芯柱上［3］，而且只能方便地测量联结组别为 Y 或 D 接线并且是固定的几种标准接线的变压比，而对 Z 型变压器变比的测试比较困难［4 － 5］。在 Z 型变压器变比测量时，由于 Z 型变压器的 A 相绕组同时关联了 A、C 2 根铁芯柱，如果直接采用传统的变比电桥测量方法，不能保证被测绕组中的磁通与加压绕组中的磁通一致，必须根据实际运行中电压的相位关系确定变压比的测量对象［6］。因此，不能直接使用常规变压比电桥来测量曲折型接线变压比，否则就会出现百分之十几的误差。

3 改进措施

3. 1 采用普通 SM63 变比测试仪的单相测量方式对 Z 型变压器采用电流、电压表法测量方式，由于电流电压表法受到电源波形、电压平衡率、仪表精度及人为误差等因素的影响较多，方法较笨拙。建议采用普通 SM63 变比测试仪的单相测量方式。具体测量步骤方法如下。

a． 根据仪器特点，把三相变压器的变压比测量变为单相变压器变比测量，首先根据变压器接线方式及组别，确定变压器的高低压测试相别。

b． 由图 1 可 以 看 出: 一 次 A 相 绕 组 ( 由AA1、A1O 两段组成) 交联的铁芯有 A、C 2 根铁芯柱，正好与二次绕组 a、c 两相对应，构成一个单相变压器，如图 2 所示。因此，可以按照单相变压器的测试方法，进行变压比测试。若先确定变压器的一次绕组测试相为 A 相，并依据该测试相对应的变压器二次绕组有 a、c 两相，即可以在 OA相施加电压，二次 ac 相为测量电压［7］。为了避免非被试相的干扰，可把 b 相绕组 bo 短路［8］。同理，其它相测量顺序如表 1 所示。

c． 计算出单相额定电压比［6，9］。以 A 相为例，其额定变比计算公式为K = UOA /uac = U线 /槡3 u线 ( 1)

式中: U线 为一次额定线电压; u线 为二次额定线电压。

d． 依据式 ( 1) ，可**地计算出变压器一次绕组测试相与对应的变压器二次绕组的变比值，再依据表 1 的测量方法，某 Z 型变压器变比测试误差如表 2 所示。

3. 2 采用新型感应式智能型变比电桥

新型感应式智能型变比电桥可直接测量 Z 型变压器的变压比。为避免测量错误，采用新型感应式智能型变比电桥再次测量该变压比数据，将被测变压器高压、低压试验线正确对应接入，并输入变压器各个参数指标，仪器自动显示变比误差值，结果如表 3 所示。结果与表 2 测试结果的规律一致。

4 B 相变压比数据异常原因分析

从表 3 数据可以看出，测试数据 A、C 两相与出厂数据吻合，符合标准。而 B 相与出厂报告中的测试数据相差在 － 1. 2% 以上，其原因与 Z 型变压器的结构和作用有一定关系。对三角形接线的配电系统，要形成系统的中性点，须接入接地变压器。一般系统不平衡电压较大时，Z 型变压器的三相绕组做成平衡式，可满足测量需要。当系统不平衡电压较小时 ( 如全电缆网络) ，Z 型变压器的中性点要形成几十伏不平衡电压以满足测量需要。有的厂家采取将接地变绕组不平衡方式运行，即接地变三相绕组不运行在同一分接位置上，以满足自动调谐消弧线圈装置信号电压的需要［10］; 而有的厂家会把 B 相绕组变比减少 1% ，以满足中性点不平衡电压测量的需要。但在变比测试报告中，厂家按出厂条件计算变比误差，不会超标。本次试验与厂家进行了联系，如果没有特殊标注，一般都是平衡式，所测数据各相间没有较大差别。

5 结论

a． 在没有先进仪器的情况下，可采用电压、电流表法进行变比测试。此方法受各种因素的影响较大，判断困难。

b． 采用普通的变比测量仪，通过转变变压器变比的测量方式，可准确测量 Z 型变压器的变压比，但要注意测量变比与额定变比的关系。此技术可靠，且经济实用［7］。

c． 新型感应式智能型变比测试仪可直接测量Z 型变压器的变比误差，方便实用。

d． 变压器厂家出厂报告中的变比误差数据**值一般不会大于标准 ( ± 0. 5% ) ，对于有些不平衡型变压器在结构上需要变压器 B 相变压比减少 1% 的情况，要慎重对待，考虑周到，须与生产厂家联系，保证试验数据正确、可靠。