电压比测量和联结组标号检定测量方法研究

甘 鹏 汤春荣

（1.南瑞集团有限公司 ［国网电力科学研究院有限公司］ 2.扬州思赫智能电气有限公司）

0 引言

变压器是电力系统中关键的电气设备，加强变压器产品的试验检测对电网的安全稳定运行有着重要意义［1］。变压器试验项目较多，其中，电压比测量和联结组标号检定是电力变压器的例行试验项目，也是电网公司规定的变压器产品抽检必检项目［2－3］。

电压比测量目的是保证变压器绕组匝数及分压比在标准或技术要求规定的范围之内，确定并联线圈或线段 （例如分接线段）的匝数相同，判定绕组各分接引线和分接开关的连接是否正确。联结组标号决定变压器一次电压和二次电压间的相位关系，又与绕组的绕向和出头标志有关，三相变压器在电力系统中具有特别重要的作用，三相变压器也可由3台单相变压器组成，随着电网容量的增大，常用到多台变压器并联运行的供电方式，并联运行的变压器必须具有相同的联结组标号［4－5］。

本文对电压比测量和联结组标号检定的测量方法及测量原理进行研究，并以一台配电变压器为试品，采用最新的测试仪方法，阐述电压比和联结组标号的测量方法，研究结果可为变压器试验人员提供参考。

1 标准要求

电压比测量的同时，可进行联结组标号检定，因此标准将两试验合并成一项目。标准要求变压器的每个分接都应进行电压比测量，应检定单相变压器的极性和三相变压器的联结组标号［6］。如若采用电压测量，则两个绕组的电压应同时测量。

对于规定的第一绕组的主分接或极限分接，空载电压比取下列值中较低者：规定电压比的±0.5%，主分接上实际阻抗百分数的±1／10。对于其他分接和其他绕组对，空载电压比不超出匝数比设计值的±0.5%。

2 电压比测量

电压比测量的基本方法有电压测量法和电压比电桥法两种［7－8］。

2.1 电压测量法

电压测量法的原理图见图1。

图1 电压测量法原理图

通过向被试变压器的高压绕组输入一适当幅值的单相电压U1，副边绕组感应出电压U2，U1和U2可用数字式电压表或数据采集卡采集等方法测量，则电压比

受电压表承受电压的限制，经常需互感器配合电压表测量被试变压器高压侧的电压，容易影响测量精度。电压测量法原理简单，但准确度较低，在有条件的情况下一般不采用此方法。

2.2 电压比电桥法

电压比电桥是利用被试变压器与标准变压器的对应绕组的电压等于零的原理制造的。电压比电桥的组成相当于具有多抽头的自耦变压器，其高压AX与被试变压器高压AX并联供电，而其低压a与被试变压器的低压a通过检流计并联，见图2。调节电桥可动分接，使微安计度示数最小，此时电桥测量的电压比就等于被试变压器的电压比。

图2 电压比电桥法原理图

电桥的关键部件是高精度的标准变压器。电压比电桥法的准确度可做到较高水平，可达0.1%。

3 联结组标号检定

联结组标号检定，通常有三种测试方法，电压比电桥法、双电压表法和示波器法［9－10］。其中，电压比电桥法、双电压表法通常适用于电力变压器的联结组标号检定，示波器法适用于各种联结组标号的测定，在标准绕组联结组标号的检定中很少使用，一般仅用于特殊的绕组联结组标号的检定 （如测定相位移）。

3.1 电压比电桥法

采用电压比电桥法进行绕组的联结组标号检定时，按电桥正常接线，它可以检定单相变压器II0和II6两种联结组标号，以及三相变压器Yy0（Dd0）、Yy（Dd6）、Yd11、Yd5四种联结组标号，当被试三相变压器的一对被试绕组的联结组标号与电桥内设定的以上四种联结组标号不相同时，只要适当地改变试品与电桥间的连接相序，同样可以利用电桥设定的四种标号来检定其他连接组标号。

对于其他联结组标号，以Yd1为例，测量时可通过将测量线的A和C互换、a和c互换，则联结组标号由Yd1变成Yd11，利用电桥的Yd11档即可检定Yd1联结组标号的变压器。

3.2 双电压表法

双电压表法的原理图见图3，A—a用导线连接，从被试变压器高压侧输入三相平衡电压，通常输入100V或200V电压，然后用一电压表测量高压输入电压且保持平衡不变，用另一块电压表测量X—x或B—b、B—c、C—b间的线端电压。不论绕组是什么接法，联结组标号为0～11间的任一组别，测得电压UBb＝UCc与其他两个电压UBc、UCb三者间的大小关系随不同联结组标号电压间相量关系而变化。通过查表法 （双电压表法测量变压器联结组对照表）可确定联结组标号。

图3 双电压表法测量联结组标号原理图

3.3 示波器法

当被试变压器的联结组标号不是0～11组别时，电压比电桥法和双电压表法都难以检定被试一对绕组间电压相量关系，此时可以采用示波器拍摄波形，由示波图来判定两绕组间的电压相量角度。

从被试变压器一对绕组电压高的一侧输入三相对称平衡电压，将高、低压侧线电压对应分组引入分压箱 （AB对应ab、BC对应bc、AC对应ac）。使示波器波形达到能正确分辨高、低压绕组波形及二波形之间的相位差。至少应拍摄三组对应线电压中任意二组的波形，二组波形及高、低压绕组间的相位差应相同。图4为示波器拍摄的波形图，则相位差角度

图4 示波器拍摄的波形图

4 测试仪法及测量举例

4.1 测试仪法

随着技术的发展，现在已经可以采用自动化测试仪器即变比测试仪，对电压比及联结组标号进行自动测量的仪器，其自动化程度高、准确度高、功能齐全，当前普遍采用测试仪法进行变压器的电压比和联结组标号检定的测量［11］。

变比测试仪的原理从本质上讲是电压比电桥法或双电压表法。变比测试仪以微处理器 （单片机等）为核心对整机进行控制，可以实现自动加压、测试、计算和显示。采用变比测试仪，仅需一次接线，就可以同时完成变压器的电压比测量和联结组标号检定。

4.2 测量举例

采用1台变比测试仪对1台配电变压器的电压比和联结组标号进行测量，见图5。配电变压器的参如下：相数：三相；额定电压：10／0.4kV；分接范围：±2×2.5%；联结组标号：Dyn11。

图5 试验现场图

测试的接线示意图见图6，测量时仅需将变压器与变比测试仪的同名称的端子用测试线连接即可。

图6 采用测试仪法的接线示意图

按下变比测试仪 “开始测试”按钮即可开始测试，测试结果见表1。

表1 变压器的变比及联结组标号测试结果

然后即可利用表1中的试验数据，计算变压器各分接位置电压比的偏差。

5 结束语

电压比测量和联结组标号检定是电力变压器重要的试验项目。电压比测量的基本方法有电压测量法和电压比电桥法，联结组标号检定的基本方法有电压比电桥法、双电压表法和示波器法。最新方法为采用自动化测试仪器即变比测试仪，同时测量电压比和联结组标号。