串级式试验变压器高低压侧测量电压的误差分析

试验变压器是电气试验时常用、重要的试验设备，具有体积小、重量轻，容量大、电压高，移动方便、使用安全等特点。但单台变压器的电压超过定电压时，费用随电压的上升而迅速增加，同时在机械结构、绝缘上、运输与安装都有困难。所以在进行较高电压的交流耐压试验时，常采用几个变压器串接的方法。所谓几台试验变压器串接，就是使几台变压器绕组的电压相叠加，从而使单台变压器的绝缘结构大为简化。为了限制单台试验变压器的体积和重量，使用串级式试验变压器，可以达到试验所需的电压。

1串级试验变压器的原理1.1三台试验变压器串级使用的接线原理我局每年要进行大量绝缘工器具试验，由于带电试验试验工器具在进行交流耐压试验时不可进行分段试验，220kV带电作业工器具试验电压要求达到440kV，因此必须采用三台试验变压器串级获得试验电压。试验变压器参数如下表。

表1串级试验变压器基本参数三台试验变压器串级使用的接线原理如三台试验变压器串级接线原理图串级式试验变压器组级（低电位）的低压侧接线与单台试验变压器相同，第二级、第三级的连接如所示。

为了保证输出电压的逐级迭加，后级变压器低压绕组x端、仪表绕组的E、F、X2（3）应与变压器外壳短连。在三台串级试验变压器基本原理中，低压电源加在试验变压器丨的初级绕组a1x1上，单台试验变压器丨、丨丨、丨丨丨的输出电压都是按本级试验变压器的额定电压成比例分配的。励磁绕组A1、C1给第二级试验变压器的初级绕组供电；第二级试验变压器的励磁绕组A2、C2给第三级试验变压器的初级绕组供电。

第二级试验变压器和第三级试验变压器丨的箱体分别处在对地为1V和2V的高电位上，所以箱体对地是绝缘的，试验变压器丨的箱体是接地的。这样级、第二级、第三级试验变压器对地的额定输出电压分别为1V、2V、3V；其输出容量分别为3P、2P、1P.为了保证输出电压的逐级迭加，后级变压器低压绕组x端、仪表绕组的一端和高压绕组的X端（高压尾）必须与本体外壳在电气上连成一体。

前级串级绕组的接线端Aa、Ax与其后级低压绕组接线端a、x依次分别连接。这是电能在级间的传输路径。如果相位颠倒了，整机的输出电压便只相当于”零”（对二级串而言，等值反相的电压相抵，矢量和为零）；或者等于单台的数值（对三级串而言）。

串级式试验变压器的特点高一级的变压器的激磁电流由前面一级的变压器来供给，高一级变压器T3的高压侧绕组额定电压为U2（kV），额定电流为丨2，装置的额定容量为U2I2（kVA）。中间一台变压器T2的装置额定容量为2U2I2（kVA）。这是因为这台变压器除了要直接供应负荷U2I2（kVA）的容量外，还得供给变压器T3的激磁容量U2I2.同理，下面一台变压器T1应具有的装置额定容量为3U2I2（kVA）。所以，每级变压器的装置容量是不相同的。

令U2I2=W，当串级数为3，则串级变压器之输出额定容量为W试=3U2I2=3W，而串级变压器整套设备的装置总容量应为各变压器装置容量之和，即W装=U2l2+2U2l2+3U2l2=W（1+2+3）=6W所以装置总容量W装与可用的试验容量W试之比为W装/W装=6W/3W=2，如果串级数为n，则W试=nU2l2=nW，而装置总容量W装=W（1+2+3++n）=Wn（n+1）/2这样，在n级时的串级装置的容量之和等于它的有用输换言之，试验装置的利用率n=w试/w装=（n+1）/2.所以随串级级数的增加，装置的利用率显著降低。这是这类串级试验变压器的一个缺点。一般串级的级数n<34.各级变压器的铁心和它的外壳接在一起，它们具有同一个电位。如所示，终的输出电压为3U2，则第三级变压器的外壳对地有2U2的电位差；第二级变压器的外壳对地有U2的电位差，所以需分别用相应的支持绝缘子把它们对地绝缘起来。各级变压器的高压绕组以及激磁绕组对低压绕组1和外壳、铁心之间的主绝缘，只需要耐受U2水平的电压。同样，每级变压器的套管也只需耐受U2等级的电压。2试验变压器操作台监测电压与输出电压的比较在进行被试品的交流耐压试验时，操作台低电压侧监测电压（仪表电压）不是非常准确的，其原因是试验变压器存在着短路阻抗，由于电容电流在试验变压器短路阻抗上的压降与绕组上的电压矢量方向相反，使试品上的电压高于低压侧操作台测量电压表上反映出来的电压。工频耐压试验时，被试品上的电压高于试验变压器的输出电压，也就是所谓容升现象。感应耐压试验时，试验变压器的短路阻抗也存在着压降。为了准确测量被试品上所施加的试验电压，常在高压侧接入交流高压分压器来测量电压。一3台变压器串级使用时用分压器测量高压侧电压现场实验图我们按照的接线在不同的负载惰况下，对高、低电侧监测电压数据进行了对比分析。表2为高压侧仅有高压分压器（标准电容为50pF）的实测高压电压与低压操作台电压数据对比。表3为当高压侧接800pF的标准电容时的数据对比表2高压侧电压与低压操作台监测电压对比数据（单位：kV）下转第102页M制造上接第95页根据变压器的出厂参数：3台变压器的电容量：50pF由以上数据对比可见计算容升电压与现场实测电压基本相符。在进行试验电压的测量时，如果在低压侧监测电压，电压表计指示的数值是通过变压器高低压侧的变比进行折算的，经过折算后的电压加上由于容性电流在试验变压器短路阻抗上产生压降才是高压侧的真实电压，因此在低压侧进行电压监测往往不能真实反映被试品上的真实电压，只有在高压侧直接测量电压才能获得被试品上的试验电压。1）在进行串级式变压器的高电压交流耐压试验时，由于被试品的对地杂散电容的影响，在低压侧测量的电压误差较大，不能反映高压侧的真实的试验电压，因此在进行高电压试验时，应在高压侧直接测量。电压时，必须考虑容升现象，不可直接升到试验电压，否则有损坏被试品的危险。流也相应增大；容升电压也会增大，可能导致某一级试验变压器过载而损坏试验变压器，因此试验前应对被试品的电容量和试变的容量进行核算。4）在进行较高电压的试验时应使用均压环和防电晕专用套防止##放电和电晕。