变压器短路试验的方法及损耗分析

短路试验就是将变压器一侧绕组短路，从另一侧施加额定频率交流电压的试验。现场试验时，一般是将低压侧短路，从高压侧施加电压，将电压调整到额定电流值时，记录功率和电压值，此值换算到额定温度下，便是变压器的短路损耗和短路电压。

变压器的短路损耗包括电阻损耗和附加损耗，它是变压器运行的重要经济指标之一。短路电压是变压器并联运行的基本条件之一，通常用占加压绕组的额定电压的百分数表示，即：

用百分数表示的短路电压和短路阻抗是完全相等的。

短路试验的目的是为了求得变压器的短路损耗和短路电压，它的作用是：

（1）计算变压器的效率。

（2）确定该变压器能否与其他变压器并列运行。

（3）计算变压器短路时的短路电流，确定热稳定和动稳定性能。

（4）计算变压器二次侧的电压变动。

（5）确定变压器温升试验时的温升。

（6）发现变压器在结构和制造上的缺陷。

变压器短路试验方法基本上与空载试验相似，不同之处是空载试验一般从低压侧施加电压，高压侧空载；而短路试验一般是从高压侧施加电压，低压侧人为短路；空载试验施加的是额定电压，短路试验施加的是达到额定电流的电压。

（一）三相变压器的短路试验方法

有条件时一般采用三相电源法，若因条件限制或寻找故障时，也可用单相电源法。

1.试验接线

三相电源法试验接线有两种：直接接入测量仪表的试验接线，如图3-34所示；通过互感器间接接入测量仪表的试验接线，如图3-35所示。

图3-34　直接接入仪表的三相变压器短路试验接线图

QK—三相开关；T1—三相调压器；T—被试变压器

2.试验步骤

试验接线接好后，经检查无误合上电源，缓慢升高电压，当无异常时，将电压升至额定电流值，同时读取电压表和瓦特表的数值。

3.测量结果整理

试验时的三相短路损耗，应为两瓦特表测定值的代数和，即

图3-35　通过互感器接入仪表的三相变压器短路试验接线图

TA—电流互感器；TV—电压互感器；T—被试变压器

短路电压是三个线电压的平均值

计算Pk和Uk时，应注意计入仪表的倍率和互感器的变比。

短路电压百分数为

4.试验电源容量的确定

试验用电源应具有足够的容量，一般应满足式（3-31）要求

式中　S、U——短路试验所需的电源容量和电压值；

Se、Ue——变压器额定容量和额定电压；

Uk（%）——被试变压器的铭牌短路电压百分数。

（二）变压器短路试验的注意事项

（1）试验时，被试验绕组应在额定分接头上。(www.xing528.com)

（2）试验用导线，尤其是短路用的导线，必须有足够的截面（一般取电流密度2.5A/mm2），而且应尽可能短，连接处必须接触良好。

（3）试验时读表要迅速，以免绕组发热影响测量准确度。

（4）短路试验时，温度的测量必须准确。另外，试验一般在冷状态下进行，刚退出运行的变压器，必须等绕组温度降低至油温时才能进行，但试验后均应将结果换算至额定温度。

（5）试验要求在额定频率、额定电流下进行，若不能满足要求，则试验后应将结果换算至额定值。

（6）用三相电源法试验时，电流和电压值应以三相仪表读数的算术平均值为准。

（三）短路试验结果的换算

由于试验条件的限制，试验往往不能在要求的额定情况下进行，因此，必须将试验结果进行换算。

1.温度换算

对容量为6300kVA及以下的中小型变压器，短路损耗中附加损耗所占的比重较少，当不超过额定电阻损耗的10%时，短路损耗可按式（3-32）进行温度换算

式中　Pk75——换算到75℃时的短路损耗；

Pkt——试验温度时的短路损耗；

K75——75℃的温度系数；

t——试验时的温度，℃；

T——电阻温度系数，铜为235、铝为225。

短路电压按式（3-33）进行温度换算

式中　Ukt、Pkt——试验温度t时测得的短路电压（%）和短路损耗；

Uk75——换算到75℃时的短路电压，%；

Se——被试变压器的额定容量；

K75——75℃的温度系数。

2.电流换算

由于试验条件限制，试验时可以在不低于额定电流25%的条件下进行试验，试验后应换算到额定电流值。

短路损耗可按下式进行电流换算

式中　Pk——换算到额定电流下的短路损耗；

P＇k——试验电流下测得的短路损耗；

Ie——加压绕组的额定电流；

I＇——试验时的实际电流。

短路电压可按式（3-35）进行电流换算

式中　Uk——换算到额定电流下的短路电压，%；

U＇k——试验电流下的短路电压，%；

Ie——加压绕组的额定电流；

I＇——试验时的实际电流。

（四）短路试验结果的分析判断

测得的短路电压和短路损耗应符合出厂试验值，并无明显变化。

国家标准规定变压器允许短路损耗偏差为+10%，短路电压为±10%。当试验结果偏差较大时，应分析查明原因并消除缺陷。

短路损耗包括电阻损耗和附加损耗，在短路试验中，由于电阻损耗增加，使短路损耗不合格的情况很少，大部分短路损耗不合格的原因是由于附加损耗增大而引起的。引起附加损耗增大的原因：一方面可能是绕组附加损耗增加，如绕组导线的涡流损耗增大、并绕导线的不完全换位、股间短路等；另一方面可能是金属构件中附加损耗增加，如铁梁、油箱壁由于漏磁引起附加损耗增大、油箱顶盖或引线端子附件过热等。