用空载试验和短路试验判断变压器局部短路故障

1引言

  变压器出现铁心局部短路或绕组匝问短路的 故障后 ，可以通过空载试验与短路试验测取绕组相 应的电流，然后根据电流的情况就能判断出故障所 在相。从而进一步查明是该相的铁心局部短路，还 是该相高压绕组或低压绕组匝间短路，以避免盲 目 的拆卸与检查。

2用空载试验判断故障相

  2．1  判断依据 变压器空载电流的大小与铁心硅钢片的导磁 性能 、片间绝缘和装配工艺有关 ，还与绕组是否存 在匝间短路有关。一般中小型变压器的空载电流约 为额定电流的3％-8％，大型及低损耗变压器的空载 电流约为额定电流的0．5％-3％，这可以作为初步判 断的依据。 另外，由于三相变压器三相的磁路长度不 同，A 相和 C相的磁路较长，B相的磁路较短，使得 A相 和C相的磁阻大于 B相的磁阻。为保证三相的磁通 大小相等，那么A相和C相的空载电流要大于B相 的空载电流，即： I~>L4， (1) 对于低压侧为 Y接法的变压器，经多次试验测 取与统计表明： r r r，ob l ob=(0．67-0．83) (2) 』【m 』∽ 用式(1)或式(2)就可进一步判断变压器某相 是否存在局部短路故障。 对于低压侧为 d型接法的变压器，在式(1)的 基础上作出连接图和相量图，如图 1所示。从图 1 可以看出，此时三相空载的线电流关系为： ，h}< 。 (3) 经多次试验测取与统计表明： r r =(0．83-0．91) (4) 由于在d接法的绕组上做空载试验时所测得的 是线电流，因此还必须找出相电流与线电流之间的 变化规律，抓住变化特点进行准确判断。 依据图 1，先假设 A相电流  增大，则会引起 线电流  与 。增大，而 ，h 不变，即有 > 的特点； 又假设  增大，则会引起  与  增大，而  不变， 即有 Ibl>l~l的特点；再假设，nb增大，则会引起 ，I 与 增大，而，d不变，即有  — ，且与  的比值大于式 (4)的值。具体情况如表 l所示，由表 1就能方便地 判断出变压器某相存在局部短路故障。

  2．2 应用举例 【例 1】  有一台变压器，S =160kVA，U √U2、= 6kV／0．4kV，I1N／，’N=15．4A／231A，Yyn0接法。在低压侧 加上额定电压进行空载试验 ，测得  =17．3A、Jr_ = 10．2A、I~=12．9A。显然  偏大，它与额定电流之比为 17．3／23l：O．075，接近 8％，且与 ， 相差较大，与式 (1)不符。再对照式(2)进行计算：IJIo~=10．2／17_3= 0．59，不在 0．67～0．83的范围内，因此判断 A相有局 部短路故障。后经吊芯检查，发现铁轭底部 A相内侧垫脚扁铁和铁心短路。 【例2】 有一台变压器，S =10 000kVA， = 35kV／6．3kV，IIN／I2N=165A／916A，Ydll接法。在低压 侧额定电压下空载试验测得 ／~=14．7A、I~--15．4A、／d= r r 12．2A。显然存在关系  一 > ，且 1R>1>0．91， 』d 』d 所以故障原因为  增大，故障相是 B相。在吊芯检 查时发现 B相心柱底部烧损，导致铁心局部短路。 【例3】 有一台小型三相变压器，S =50kVA， lN／ N=1 0kV／0．4kV，I1N／，2N：2．9A／72．2A，Yyn0接法 。 在低压侧加上额定 电压进行空载试验 ，测得  = 4．9A， =3．7A， =6．3A。显然  偏大，与额定电流之 比为6．3，72．2=0．087，超出了 8％的正常范围。进一步 对照式(2)计算：，  =3．7／6．3=0．59，不在 0．67-0．83 的范围内。因此可以判断 C相存在局部短路故障。 对这台变压器进行吊芯检查，未发现铁心有局部短 路的情况，从而判定是 C相绕组匝问短路。从外部 看不出C相绕组与另两相绕组有什么异样，无法判 断是 C相的高压绕组还是低压绕组存在短路故障， 在这种情况下可通过短路试验来确定。

3用短路试验判断故障绕组

  3。1  判断依据 短路试验是变压器低压绕组 (或高压绕组)短 路，在高压绕组(或低压绕组)上施加一定的电压， 试验接线如图2所示。通过测取故障相高压绕组与 低压绕组的电流，并和非故障相的相应电流进行比 较。如果故障相的高压绕组(或低压绕组)存在匝间 短路，该绕组的电流就会比正常相对应绕组的电流 大，依据这一情况，就能判断出故障绕组。

  3．2 应用举例 对例 3中小型变压器的故障相 C相绕组做短 路试验，分别按图2a和图 2b分两次测取高压绕组 电流 ，1和低压绕组电流 ，2，同时测取正常相 B相绕 组的对应电流。为便于比较，在测量时调节 自耦变压 器 TA的输出电压，保持 B、C两相短路绕组的电流相同。试验测得的电流情况如表2所示。 从表 2数据可知，当低压绕组短路且保持其电 流 ，2相同 (12．8A)时，B、C两相高压绕组的电流，l 的值很接近，各相的电流比 也很接近，说明C 相高压绕组是正常的。当高压绕组短路保持 ，l相同 (0．81A)时，C相低压绕组的电流 ，2明显大于 B相的 ，2值，且电流比  。的值也明显增大，说明 C相低压 绕组存在匝间短路。卸下 C相外部的高压绕组，拆 开内部的低压绕组 ，发现在绕组的中间部位确实存 在着匝间短路。

4结束语

  (1)空载试验也可以在高压侧进行，测得的高压 侧的空载电流同样可运用上述各关系来判断故障 相，不过更应注意安全。 (2)短路试验用的自耦变压器，其容量要满足测 试使用的要求；高低压绕组的测试电流{zh0}不超过 额定电流的 112，这样更有利于安全。 (3)在两个试验中，变压器的分接开关都必须置 于 1挡绕组位置，以便对整个绕组进行考察。 实践证明，用空载试验和短路试验的方法检测 变压器的局部短路故障是准确可靠的。 

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