變壓器的電壓比和聯接組別試驗

侯春龍

摘? 要：變壓器的電壓比和聯接組別試驗，是變壓器試驗當中最基礎的試驗項目，它主要是驗證變壓器是否能夠達到預期的電壓變換效果。該試驗貫穿于變壓器的半成品試驗、成品試驗、現場驗收試驗、大修后的交接試驗、變壓器發生故障后的檢查等試驗過程，決定著變壓器是否能夠安全正常運行。筆者主要分析了各個過程中的電壓比和聯接組別試驗，并根據工作經驗進行了總結。

關鍵詞：變壓器試驗 成品試驗? 試驗方法? 設備故障? 安全投運

中圖分類號：TM406 ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2020）07（c）-0089-04

Abstract： The test for voltage ratio and check of phase displacement of the transformers is the most basic test item in the transformer test， which mainly verifies whether the transformer can achieve the expected voltage conversion effect. This test runs through the transformer's semi-finished product test， finished product test， site acceptance test， handover test after overhaul， inspection after transformer failure and other test processes， which determines whether the transformer can operate safely and normally. The author mainly analyzes the voltage ratio and connection group test in each process， and summarizes the work experience.

Key Words： Transformer test;The finished product test;Test Method;Equipment failure;Safe operation

變壓器是一種利用電磁感應原理，通過電壓變換來傳輸電能的設備，電壓的變換是靠原副邊線圈匝數的變化來實現的，它是變壓器的例行試驗項目。對于三相變壓器來說，電壓比通常指的是銘牌上高壓繞組額定線電壓和低壓繞組額定線電壓之比，而聯接組別則是高低壓線圈的聯接方式和高低壓之間的相位關系，其與繞組的繞向和出頭標志有關。

1? 試驗目的

變壓器的變比和聯接組別試驗是驗證變壓器的設計與制造效果的首要項目之一，其目的是檢查變壓器各個繞組匝數及線圈繞向、出頭是否正確，是否符合技術協議要求。半成品測試尤其要嚴格控制。成品的各分接電壓比和聯接組別必須符合標準或技術協議要求。

（1）在半成品試驗時，該試驗主要是檢查繞組匝數比是否正確，繞組各個分接引線出頭是否正確，繞組的繞向是否正確，三相變比不平衡率是否符合要求，還能發現線圈在繞制過程中是否有絕緣破損嚴重從而導致匝間短路的情況。

（2）在成品試驗時，主要檢查電壓分接頭實際位置與分接開關的指示位置是否相符，分接開關的操作機構是否安裝正常能夠正常工作，分接開關的觸頭是否有接觸不良的現象，分接開關引線連接是否正確，干式變壓器的外部連線是否正確，聯接組別是否符合設計要求。

（3）現場驗收試驗時，主要檢查各個分接位置的電壓比是否與銘牌標示值一致，符合技術協議要求，聯接組別是否與銘牌相符，變比誤差是否符合標準，以保證變壓器滿足現場電壓運行要求或與其他變壓器并聯運行要求。

（4）變壓器大修后試驗時，主要試驗目的與成品試驗一致，主要看大修后的變壓器是否與當時出廠時的電壓比和聯接組別一致，防止維修后引線連接錯誤等問題出現。

（5）電壓比試驗還有一個作用，就是現場變壓器出現故障時的試驗，該試驗能初步判定變壓器在故障跳閘后是否存在匝間短路的情況，目前新型變比測試儀均為便攜式，能在現場很方便的判斷變壓器的故障情況。

2? 試驗方法

變壓器電壓比測量需要在每相線圈的所有分接位置下進行，測量的電壓比應與設計值或銘牌要求值一致，聯接組別通常與電壓比試驗同時進行，測得的聯接組別應與設計要求或銘牌要求一致。測量的方法有電壓測量法和變比電橋測量法。

2.1 電壓測量法

電壓測量法是電壓比測量的最原始方法，也被稱為雙電壓表法。試驗線路見圖1。

試驗時，從高壓側施加一個單相電壓，U1和U2用可用電壓表測量（一般采用準確度≤0.2級的數字式電壓表，可以滿足電壓比試驗的要求）K12=U1/U2。試驗時，由于電壓波動，需要兩個電壓表同時讀數，為了確保測量的準確度，試驗電源電壓一般要到額定電壓的1/3以上。

采用單相電源時，測量步驟較多，但測量值能準確反映該相的繞組匝數比，從而很容易找到繞組匝數錯誤的相別。當使用單相電源測量三相變壓器的電壓比時，在三角形接法的繞組中，需要將非被試相短接，從而使其無勵磁電流流過，所測得的電壓比僅顯示加壓相的情況。

試驗中時，對測量回路應確保連線可靠，測試線應盡可能短，避免因引線過長而造成測量誤差。

測量三相變壓器時，也可以采用三相電源，應施加對稱的三相試驗電源電壓作用在對應繞組的相同極性端，并要求三相電源保持穩定對稱，三相的不平衡率不應超過2%。如果三相電壓存在不完全對稱的情況，將導致線電壓與相電壓的關系變化，使二者的轉換關系比不是，從而使變比計算時出現誤差，影響試驗結果判斷。

此試驗方法原理簡單、容易測量，但試驗電壓高、不安全、所使用儀表精度要求高，測量結果會受到電壓互感器、儀表接線電阻的誤差等因素影響，且不可以同時測量聯接組別，因此現在基本不再采用。

在用戶現場，未攜帶電壓比測試儀時，可采用一個簡單的辦法，測量變比，以驗證變壓器電壓比是否正確或變壓器存在問題。例如三相變壓器，可在其高壓側輸入一個三相380V的電源，在低壓側用萬用表測量其線電壓，經過計算，可簡單驗證變壓器的電壓比是否符合銘牌數據或者存在問題。

2.2 變比測試儀法

目前電壓比試驗普遍采用全自動變比組別測試儀進行，此種儀器可以同時測量電壓比和連接組別，具有測試簡單、精度高等特點，在使用時，首先根據技術要求或銘牌數據，將參數輸入儀器，見圖2，如果是單相產品，選擇單相測試，見圖3，測試結果將直接顯示，見圖4，如果是三相產品，則選擇三相測試，儀器將測量結果顯示出來見圖5。非常簡單實用。目前市場上的測試儀器大多為220V電源，測試時，根據變壓器電壓等級，儀器可以選擇160V測試或者10V電壓測試，解決了低電壓變壓器測試電壓比時空載電流過大超過儀器額定電流的問題。近幾年，廠家針對客戶需要，新研發了鋰電池電源的儀器，這種儀器解決了現場試驗有時沒有220V電源的困擾，充電后可長時間使用，體積也比傳統儀器小，便于攜帶，測量精度滿足要求，非常實用。

此種儀器的原理為感應式電橋，是將變壓器的原邊和副邊與儀器中的標準電壓互感器的兩個繞組連接，從而形成電橋的四個橋臂，通過調整標準電壓互感器的電壓比，使電橋達到平衡，這時，標準電壓互感器的電壓比即為變壓器的電壓比，而根據原副邊之間的角差即可判斷變壓器的聯接組標號。它一般采用單片機作為微處理器，接收面板鍵盤和開關量輸入，對量程、電橋平衡進行自動跟蹤控制，并對測量結果進行數據處理，最后將測量結果存儲、打印，快速完成電壓比的測量。該儀器操作簡單、方便，是目前測量電壓比最常用的方式。

3? 測量結果判斷

3.1 GB1094.1以及IEC60076-1對電壓比誤差的規定

試驗完成后，可根據表1規定的數值來判斷電壓比測量誤差是否符合要求。特殊情況（比如原副邊電壓接近的隔離變等），由于產品的特殊性，在設計時，匝數比不能滿足電壓比誤差的要求，該情況測量結果僅與設計值比較即可，聯接組別要與設計值或銘牌標定一致。

3.2 不合格的分析判斷

如果測量值與設計值不符，首先查看儀器的參數設置是否正確，檢查測量線路連接是否正確，測量線路是否正常，是否存在測量線斷路、測試鉗故障等情況，同時配合直流電阻試驗、空載試驗、油浸式變壓器的油色譜試驗等試驗結果，對變壓器進行綜合分析判斷。

3.2.1 高壓線圈故障

半成品電壓比測量時，如果變壓器某一相高壓線圈匝數有誤，或分接頭錯誤，則實測電壓比誤差會有異常。如果變比誤差三相相差較小，且所有分接檔位均存在此情況，則有可能為某一相高壓線圈公共段匝數錯誤;如果某一分接或幾個分接變比誤差有偏差，則有可能線圈某一出頭匝數存在錯誤;如果某一分接或幾個分接變比誤差偏差較大，還有可能線圈出頭錯誤;這幾種情況，可以通過測量單相電壓比的數值，然后根據低壓側的匝數來計算高壓側公共段和每個分接的匝數，來確定錯誤類型，然后進行相應的維修即可。

半成品測試時儀器如果顯示過流保護或短路保護，則表明試驗電流超過儀器的額定電流，這種情況很有可能是線圈匝間短路，可以通過單相空載試驗，從低壓側施加一定的電壓，高壓線圈短路部分會由于短路電流大而發熱，找到發熱的故障點進行相應的維修或更換線圈。

成品測量時油浸式變壓器經過半成品試驗后的成品電壓比試驗一般不會出現問題。可能會出現電壓比與分接開關顯示不一致的情況，如果是有載調壓的產品，需要將有載開關的檔位顯示與實際檔位調整到一致，而無載調壓的產品則有可能是開關本身質量問題，開關的顯示與實際檔位不符，需要更換或維修開關。

變壓器在現場運行時，如果出現故障跳閘，可以進行電壓比試驗來簡單判斷變壓器故障，如果電壓比試驗時儀器顯示過流保護或短路保護，則基本可以判定變壓器高壓或低壓線圈存在匝間短路，由于高壓線圈電壓等級高，故障率要遠遠高于低壓線圈。如果變壓器電壓比試驗沒有問題，再結合直流電阻試驗，并查看現場其他情況，綜合判斷故障跳閘原因，排除變壓器故障。

3.2.2 低壓線圈故障

半成品測量時，如果變壓器某一相低壓線圈匝數有誤，實測電壓比誤差會有較大差別，因為低壓線圈匝數少，匝數有誤會使電壓比存在較大誤差，半成品試驗如果某一相的每一分接電壓比誤差都很大，則基本可以判定低壓線圈匝數錯誤，最終需要通過測量單相電壓比來確定故障相和錯誤匝數。如果出現儀器顯示過流保護或短路保護的情況，也有可能低壓線圈存在匝間短路，這種情況也需要通過單相空載試驗來確定故障點，從而對線圈進行維修或更換。

3.2.3 聯接組別錯誤

成品試驗時，如果發現聯接組別錯誤，如果是干式變壓器，由于干式變壓器不進行半成品的電壓比試驗，這時首先查看圖紙，看高低壓線圈的外部連接是否符合圖紙要求，如果不符合圖紙，改正連線后測量，一般可排除故障;如果符合圖紙，則要進行單相電壓比測量，測量高低壓線圈之間的極性，看是否為高壓或低壓線圈繞向錯誤導致。油浸式變壓器由于半成品試驗時均進行聯接組別測試，成品試驗一般不會出現問題。

4? 結語

變壓器的電壓比和聯接組別試驗，貫穿于整個變壓器的生產制造過程，是判斷變壓器是否存在故障的最基礎的試驗項目，同時也是非常重要的試驗項目，在半成品、成品試驗，維修后、變壓器投運前都必須要進行的基礎測試。試驗要根據變壓器的具體情況，選擇合格的儀器、合理的方式進行，減少人為的試驗誤差。并結合其他試驗項目結果，對變壓器進行全面綜合分析，判斷變壓器的繞組是否存在故障，聯接組別是否正確，是否可以并網運行，是否可以與其他變壓器并聯運行等。對變壓器的安全投運起著重要作用。

參考文獻

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