变压器低电压短路阻抗试验

1. 试验目的及意义

短路阻抗是变压器的一个重要参数, 它表明变压器内阻抗的大小, 即变压器在额 定负荷运行时变压器本身的阻抗压降大小, 变压器突发短路时, 短路阻抗对短路电流 的大小具有决定性的作用。 短路阻抗试验是鉴定运行中变压器受到短路电流的冲击, 或在运输和安装时受到 机械力撞击后, 检查其绕组是否变形的最直接方法, 它对于判断变压器能否投入运行 具有重要的意义, 也是判断变压器是否进行解体检查的依据之一。

2. 试验方法及接线 试验步骤:

(1) 记录试验现场的环境温度、 湿度。

(2) 先将变压器短路阻抗测试仪接地, 确保接线牢固可靠。

(3) 进行高压绕组对低压绕组短路阻抗试验时, 试验接线如图 1 - 11 所示, 测试 仪 UA、 IA 引出的测试线夹子接高压套管 A, UX、 IX 引出的测试线夹子接中性点套管 Ao, 低压绕组 a、 x 短接不接地, 中压套管 Am 悬空。 高压绕组对中压绕组、 中压绕组 对低压绕组短路阻抗试验接线与之类似。 进行高压绕组对中压绕组、 中压绕组对低压绕组短路阻抗试验时, 应分别在最小分接位置、 额定分接位置和最大分接位置下进行

(4) 试验接线完成后, 试验负责人复查接线并确认变压器上无人工作后方可进行 试验, 试验时操作人员应站在绝缘垫上, 试验过程注意大声呼唱。 (5) 变压器短路阻抗测试仪开机自检, 选择合适的试验电流进行试验, 试验电流 可用额定电流, 也可低于额定值, 但不宜小于 5A。 (6) 记录短路阻抗数值, 并对试验数据进行分析判断, 得出结论。 (7) 关闭电源, 使用放电棒进行放电并接地。 (8) 调挡或改接线完成所有短路阻抗试验。 (9) 试验结束, 拆除试验接线, 恢复分接开关挡位至初始挡位, 清理现场。

 

通过短路试验获取变压器短路阻抗电力变压器测试中的一个标准项目。短路阻抗(也称为短路电压百分比,通常用 $ U_k\% $ 表示)是变压器在额定频率和额定电流下,二次侧短路时,一次侧所需施加的电压与额定电压的百分比。 --- ## ✅ 短路试验目的 1. 获取变压器短路阻抗($ Z_k $ 或 $ U_k\% $)。 2. 计算变压器的等效电路参数(电阻 $ R $ 和电抗 $ X $)。 3. 判断变压器是否适合并列运行。 4. 用于计算短路电流。 --- ## ✅ 短路试验的接线与步骤 ### 🧪 试验接线图(以单相变压器为例): ``` 一次侧(高压侧) —— 电源 | [变压器] | 二次侧(低压侧) —— 短路(用导线可靠短接) ``` ### 📌 试验步骤如下: 1. 将变压器的二次侧(低压侧)用导线短路。 2. 在一次侧施加一个可调的低电压(通常为额定电压的 5%~10%)。 3. 调节电压,使一次电流达到额定电流。 4. 记录此时一次侧的电压 $ U_k $、电流 $ I_{1n} $、输入功率 $ P_k $。 5. 利用这些数据计算短路阻抗。 --- ## ✅ 短路试验的参数计算公式 设变压器的额定电压为 $ U_{1n} $,额定电流为 $ I_{1n} $,短路电压为 $ U_k $,短路损耗为 $ P_k $。 ### 1. 短路电压百分比: $$ U_k\% = \frac{U_k}{U_{1n}} \times 100\% $$ ### 2. 短路阻抗(一次侧等效): $$ Z_k = \frac{U_k}{I_{1n}} $$ ### 3. 短路电阻: $$ R_k = \frac{P_k}{I_{1n}^2} $$ ### 4. 短路电抗: $$ X_k = \sqrt{Z_k^2 - R_k^2} $$ --- ## ✅ Python代码示例:计算短路阻抗 ```python def calculate_short_circuit_impedance(Uk, U1n, I1n, Pk): """ 根据短路试验数据计算短路阻抗及相关参数 :param Uk: 短路电压(V) :param U1n: 一次侧额定电压(V) :param I1n: 一次侧额定电流(A) :param Pk: 短路损耗(W) :return: 包含 Uk%, Zk, Rk, Xk 的字典 """ uk_percent = (Uk / U1n) * 100 Zk = Uk / I1n Rk = Pk / (I1n ** 2) Xk = (Zk**2 - Rk**2) ** 0.5 return { "Uk%": round(uk_percent, 2), "Zk": round(Zk, 4), "Rk": round(Rk, 4), "Xk": round(Xk, 4) } # 示例数据 Uk = 1100 # 短路电压(V) U1n = 22000 # 一次侧额定电压(V) I1n = 26.2 # 一次侧额定电流(A) Pk = 8500 # 短路损耗(W) # 计算并输出结果 results = calculate_short_circuit_impedance(Uk, U1n, I1n, Pk) print(f"短路电压百分比 Uk% = {results['Uk%']}%") print(f"短路阻抗 Zk = {results['Zk']} Ω") print(f"短路电阻 Rk = {results['Rk']} Ω") print(f"短路电抗 Xk = {results['Xk']} Ω") ``` --- ## 📌 输出示例: ``` 短路电压百分比 Uk% = 5.0% 短路阻抗 Zk = 41.9847 Ω 短路电阻 Rk = 12.3885 Ω 短路电抗 Xk = 40.1323 Ω ``` --- ## ✅ 注意事项 - 短路试验应在额定频率下进行。 - 试验时间不宜过长,避免变压器过热。 - 短路侧必须可靠短接,防止电弧或接触不良。 - 所用仪表应具有足够的精度(如0.5级或以上)。 --- ##
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