对带有移相绕组变压器电压比的试验方法

摘要

本发明公开了一种对带有移相绕组变压器电压比的试验方法，将一个端子组合转换装置连接在电压比电桥与被试变压器之间，端子组合转换装置包括连接高压输出单相端子组和高压输入三相端子组的第一转换开关；连接低压输出单相端子组和低压输入三相端子组的第二转换开关；根据试验所对应的变压器端子组合接线位置，操作第一、第二转换开关进行换相或选择对高、低压输入的三相端子组进行组合，再操作电压比电桥进行试验；将试验获得的数据与电压比计算公式得到的理论计算结果对比，其允差在国家标准之内即可。本发明方法可减少仪器和被试变压器之间的人工干预，减少人工倒相换线，保证了试验结果的可靠性和准确性。

说明书

技术领域

本发明涉及变压器电压比的试验方法，尤其是对带有移相绕组的变压器电压比或移相角的试验方法。

背景技术

目前国内外同行业对于带有移相绕组的变压器电压比和移相角试验方法多样、复杂，有些方法需要特殊的设备，技术要求很高。现在一些国内外的电压比电桥厂商已经开发出了可以进行包括移相角测量在内的电压比电桥，但是国外的这种测量仪器价格往往是国内的10～20倍，而国内的电桥在这方面的性能做的不是很稳定，故障率很高。大多数变压器厂家使用的还是普通的电压比电桥。普通的电压比电桥无法直接对带有移相绕组的变压器进行电压比和移相角试验。而且现在普通的电压比电桥无论国外还是国内厂商对于试验端子没有设计组合功能选择转换，因而通过采用普通电压比电桥并依靠人工对试验端子进行组合实现对带有移相绕组的变压器进行电压比和移相角试验显得十分困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用普通电压比电桥对带有移相绕组的变压器进行电压比或移相角试验方法，可实现简单可靠的操作，大幅度提高工作效率。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

对带有移相绕组的变压器电压比的试验方法，包括下述步骤：

(1)将一个端子组合转换装置连接在电压比电桥与被试变压器之间，端子组合转换装置包括连接高压输出单相端子组和高压输入三相端子组的第一转换开关；连接低压输出单相端子组和低压输入三相端子组的第二转换开关；高压输出单相端子组连接电压比电桥的高压测量端子A’、N’，低压输出单相端子组连接电压比电桥的低压测量端子a’、n’；高压输入三相端子组连接被试变压器的高压端子A、B、C、N，低压输入三相端子组连接被试变压器的低压端子a、b、c、n。

(2)然后根据试验所对应的变压器端子组合接线位置，操作第一、第二转换开关进行换相或选择对高、低压输入的三相端子组进行组合，再操作电压比电桥进行试验；操作第一、第二转换开关进行换相或选择对高、低压输入的三相端子组进行组合，是按以下程序进行的：

①第一转换开关选择A-BC时，第二转换开关分别选择ab、bc、ca进行测量，组合状态为：(A-BC)/ab、(A-BC)/bc、(A-BC)/ca；

②第一转换开关选择B-CA时，第二转换开关分别选择ab、bc、ca进行测量，组合状态为：(B-CA)/ab、(B-CA)/bc、(B-CA)/ca；

③第一转换开关选择C-AB时，第二转换开关分别选择ab、bc、ca进行测量，组合状态为：(C-AB)/ab、(C-AB)/bc、(C-AB)/ca；

以上操作共九种状态，可获得九组数据，其中：A-BC表示试验时在变压器A相与短接的BC相之间加电；B-CA表示试验时在变压器B相与短接的CA相之间加电；C-AB表示试验时在变压器C相与短接的AB相之间加电；ab表示试验时在变压器a相与b相之间感应电压；bc表示试验时在变压器b相与c相之间感应电压；ca表示试验时在变压器c相与a相之间感应电压。

(3)将试验获得的数据与电压比计算公式得到的理论计算结果对比，其允差在国家标准之内即可，所述电压比计算公式为：

K₁＝(A-BC)/ab＝(B-CA)/bc＝(C-AB)/ca

  ＝(K×sin120°)/sin(60°-θ)       -------公式①

K₂＝(A-BC)/bc＝(B-CA)/ca＝(C-AB)/ab

  ＝(K×sin120°)/sinθ              ----------公式②

K₃＝(A-BC)/ca＝(B-CA)/ab＝(C-AB)/bc

  ＝-(K×sin120°)/sin(60°+θ)      -------公式③

式中：

K＝U_AB/U_ab＝U_BC/U_bc＝U_CA/U_ca

U_AB、U_BC、U_CA--------高压网侧线电压(kV)

U_ab、U_bc、U_ca--------低压阀侧线电压(kV)

θ-----总移相角θ＝(β±α)

α-----移相角

β-----高压网侧主绕组与低压阀侧绕组之间的夹角。

上述方法中，所述根据所得到的电压比K1、K2、K3可得到移相角的计算公式：

tgθ＝√3×K1/(2×K2+K1)

    ＝-√3×K3/(2×K2+K3)

    ＝-√3(K3+K1)/(K3-K1)          -------公式④

式中：θ＝nπ+arctg(θ)    (K2＞0n＝0；K2＜0n＝1)

所述高压输出单相端子组包括三个，其中一个端子在内部与连接变压器高压中性点的端子N相连接并空置以备对普通变压器试验时用；低压输出单相端子组也包括三个，其中一个端子在内部与连接变压器低压中性点的端子n相连接并空置，以备对普通变压器试验时用。

本发明由端子组合转换装置对被试变压器试验端子进行组合转换，减少了仪器和被试变压器之间的人工干预，减少人工倒相换线，保证了试验结果的可靠性和准确性，端子组合转换装置可以与任何型号电压比电桥进行配套使用，从而降低了试验成本。

附图说明

图1为本发明方法采用的端子组合转换装置的测试连接图。

图中：1-被试变压器；2-端子组合转换装置；3-电压比电桥DQ；4-转换开关(高压选项)；5-转换开关(低压选项)；6-高压输入三相端子组；7-低压输入三相端子组；8-高压输出单相端子组；9-低压输出单相端子组。

图2为图1端子组合转换装置进行对带有移相绕组的变压器电压比试验时的转换开关组合图。

图3为本发明具体计算实例的相量图。

图4为图1端子组合转换装置进行对不带移相绕组的普通变压器电压比试验时的转换开关组合图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

符号说明：

A、B、C-----分别表示变压器高压三相的三个端子

a、b、c-----分别表示变压器低压三相的三个端子

N’，n’--连接电压比电桥中性点的的端子

N，n----连接变压器高压和低压中性点的端子

A’、a’----连接电压比电桥的高、低压端子

A-BC-------表示试验时在变压器A相与短接的BC相之间加电

B-CA--------表示试验时在变压器B相与短接的CA相之间加电

C-AB--------表示试验时在变压器C相与短接的AB相之间加电

如图1所示，首先将一个端子组合转换装置2连接在电压比电桥3与被试变压器1之间，端子组合转换装置2包括连接高压输出单相端子组8和高压输入三相端子组6的第一转换开关4；连接低压输出单相端子组9和低压输入三相端子组7的第二转换开关5；高压输出单相端子组8的两个端子连接电压比电桥3的高压测量端子A’、N’，一个端子在内部与连接变压器高压中性点的端子N相连接并空置；低压输出单相端子组9的两个端子连接电压比电桥3的低压测量端子a’、n’，一个端子在内部与连接变压器低压中性点的端子n相连接并空置；高压输入三相端子组6连接被试变压器1的高压端子组A、B、C、N，低压输入三相端子组7连接被试变压器的低压端子组a、b、c、n；然后根据试验所对应的变压器端子组合接线位置，操作转换开关4、5进行换相或选择对高、低压输入三相端子组进行组合，再操作电压比电桥3进行试验。

如图2所示，操作第一、第二转换开关进行换相或选择对高、低压输入的三相端子组进行组合，是按以下步骤进行的：

第一转换开关选择A-BC时，第二转换开关分别选择ab、bc、ca进行测量，组合状态为：(A-BC)/ab、(A-BC)/bc、(A-BC)/ca；

第一转换开关选择B-CA时，第二转换开关分别选择ab、bc、ca进行测量，组合状态为：(B-CA)/ab、(B-CA)/bc、(B-CA)/ca；

第一转换开关选择C-AB时，第二转换开关分别选择ab、bc、ca进行测量，组合状态为：(C-AB)/ab、(C-AB)/bc、(C-AB)/ca；

以上操作共九种状态(表1)，可获得K1、K2、K3九组数据。

表1

  端子组合  A-BC  B-CA  C-AB  ab  K1  K3  K2  bc  K2  K1  K3  ca  K3  K2  K1

电压比计算公式为：

K₁＝(A-BC)/ab＝(B-CA)/bc＝(C-AB)/ca

  ＝(K×sin120°)/sin(60°-θ)     -------公式①

K₂＝(A-BC)/bc＝(B-CA)/ca＝(C-AB)/ab

  ＝(K×sin120°)/sinθ            ----------公式②

K₃＝(A-BC)/ca＝(B-CA)/ab＝(C-AB)/bc

  ＝-(K×sin120°)/sin(60°+θ)    -------公式③

式中：

K＝U_AB/U_ab＝U_BC/U_bc＝U_CA/U_ca

U_AB、U_BC、U_CA--------高压网侧线电压(kV)

U_ab、U_bc、U_ca---------低压阀侧线电压(kV)

θ-----总移相角    θ＝(β±α)

α-----移相角

β-----高压网侧主绕组与低压阀侧绕组之间的夹角。

从而可得到移相角的计算公式：

tgθ＝√3×K1/(2×K2+K1)

    ＝-√3×K3/(2×K2+K3)

    ＝-√3(K3+K1)/(K3-K1)           -------公式④

θ＝nπ+arctg(θ)     (K2＞0  n＝0；K2＜0  n＝1)

具体计算实例：如一台整流变压器，移相角+12°，网侧电压102910伏，阀侧731伏。

相量图如图3所示。计算值如下：

θ＝(β±α)

β＝30°α＝12°

θ＝30°-12°＝18°

K＝102910/731＝140.779

K₁＝(K×sin120°)/sin(60°-θ)

  ＝(144.779×sin120°)/sin(60°-18°)

  ＝182.204

K₂＝(K×sin120°)/sin θ

  ＝(144.779×sin120°)/sin 18°

  ＝394.54

K₃＝-(K×sin120°)/sin(60°+θ)

  ＝(144.779×sin120°)/sin(60°+18°)

  ＝-124.64

实测结果见表2：

表2

  端子组合  A-BC  B-CB  C-AB  ab  182.21  -124.62  394.30  bc  394.70  182.26  -124.64  ca  124.60  394.00  182.23

比较上述结果中，可以看到实测值与计算值几乎一致。

较小的Ki值表示较大的的磁通分布，因此由测试值计算产品实际电压比K值时，选用绝对值最小的Ki值，由测试值计算产品实际移相角α时选用绝对值较小的两个Ki的平均值。

根据上面测量的实际结果我们来计算产品实际的移相角α和电压比K：

我们选用K₁和K₃的平均值。K₁平均值为182.233，K₃平均值为-124.62。

依公式④则：tgθ＝-√3(K3+K1)/(K3-K1)＝0.3252

且K2＞0所以：

θ＝n∏+arctg(θ)＝18.015°

θ＝(β±α)且β＝30°

则移相角α＝30°-18.015°＝11.985°

与设计的α＝12°非常接近。

依公式③则：

电压比K＝UAB/Uab＝K₃sin(60°+θ)/sin120°＝140.744

       ＝UBC/Ubc＝K₃sin(60°+θ)/sin120°＝140.766

       ＝UCA/Uca＝K₃sin(60°+θ)/sin120°＝140.789

结果与计算值K＝102910/731＝140.779一致。

本实施例可以适用于星接移相、角接移相、延边移相、中性点移相等任何带移相绕组的变压器电压比和移相角的测量。

对于普通电力变压器试验，不涉及移相角等问题，试验按照常规方法进行，只是本发明端子组合转换装置提供了更多的组合选项，可以帮助有问题的产品分析的时候方便试验。

如图3所示，对于普通电力变压器高压三相接到组合转换装置A、B、C端子或A、B、C、N，低压三相接到a、b、c端子或a、b、c、n；这时电压比电桥高压测量端子组的N’接到在内部与连接变压器高压中性点的端子N相连接并空置的端子上，电压比电桥低压测量端子组n’接到在内部与连接变压器低压中性点的端子n相连接并空置的端子上，

操作转换开关进行换相或选择对高、低压输入的三相端子组进行组合的步骤包括：

第一转换开关选择A-N时，第二转换开关选择a-n、b-n、或c-n；

第一转换开关选择B-N时，第二转换开关选择a-n、b-n、或c-n；

第一转换开关选择C-N时，第二转换开关选择a-n、b-n、或c-n；

普通电力变压器电压比和连接组标号试验按基本公式：

K＝U_H/U_L

U_H---------高压相电压(kV)

U_L----------低压相电压(kV)