基于常规变比电桥测试阻抗平衡牵引变压器变比的方法

于国旺

基于常规变比电桥测试阻抗平衡牵引变压器变比的方法

于国旺

朔黄铁路发展有限责任公司肃宁分公司

该文以朔黄铁路牵引变电所技改及运行维护中电气试验为工作背景，介绍了电气化铁道牵引阻抗匹配平衡变压器的接线方式及其具备的优越条件，并根据交接试验的实际要求，应用常规的变比电桥测试其变比误差和进行理论分析，并提出测试中应注意的事项。

平衡牵引变压器 变比电桥测试 变比误差

1 使用阻抗匹配平衡牵引变压器的优点

目前，采用单相工频交流电作为牵引动力的电气化铁路，由于其自身巨大的单相工作负荷，会使三相供电系统处于不平衡运行状态，在系统中引起负序和零序电流干扰系统正常运行。尽管线路上各牵引变电所采用了一次侧相序轮换的措施，仍不能使负序电压降低到理想水平。国内外为减轻或消除负序电流和零序电流对电网的影响，普遍采用平衡变压器作为牵引用主变压器，但是就现在投运的部分平衡变压器性能及使用状况来看，斯科特（Scott）接线变压器一次侧不能引出中性点接地；李勃轮克（Leblanc）接线变压器没有三角形回路，三次谐波电流不能通过；伍德桥（Woodbridge）接线变压器需要2台自耦变压器且容量利用率只有50%，增加了场地面积和设备投资费用。基于此，阻抗匹配平衡变压器就以其高压侧中性点可直接接地，低压侧有三角形回路、两相出线有公共点、可引出接铁轨、容量利用率高等优点在BT供电方式和直供方式的电气化铁路上得到了广泛的应用。朔黄铁路牵引变电所技改中用的YNV接线平衡变压器就是阻抗匹配平衡变压器中的一种。

2 YNV接线平衡牵引变压器接线绕组

平衡变压器原边接成星形，其绕组匝数为W1。副边接成三角形，三角形各绕组匝数为W2。在三角形两个角各连接外延绕组，可构成阻抗匹配平衡变压器。当连接一组平衡绕组ΔW，并将ΔW与三角形ab绕组绕制在同一个铁芯柱上，构成YNV接线阻抗匹配平衡变压器（见图1），简称YNV接线。实际运行中，变压器原边接110kV对称系统，副边两个供电臂电压为27.5kV，形成相位差为90度的二相系统（见图2），并使原边三相电流保持对称。

图1 YNV接线阻抗匹配平衡变压器绕组接线图

图2 副边绕组向量图

YNV接线变压器（图1）利用阻抗匹配的方法，使副边三角形ab绕组阻抗为ac或bc绕组阻抗的R倍，R称为阻抗匹配系数，平衡绕组aα或bβ的与ab绕组的匝数比分别为：

式中：ΔW与W2为副边绕组匝数，为固定参数；R为阻抗匹配系数或漏抗系数，R2为电压系数。

3 研究平衡牵引变压器变比测试方法的必要性

朔黄铁路牵引变电所技改中，采用YNV型SQY-40000/ 110平衡牵引变压器，依据《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》（GB 50150-2006）的要求，以及方便日后预防试验数据和变压器故障分析的对比，需要对变压器的变比进行测试。在日常的试验工作中，测试变压器变比使用的是BZC型全自动变比测试仪，该仪器具有精度高、操作方便快捷等优点，但是对于平衡变压器这种特殊的接线方式，无法直接对其进行测试，不光是该机型不行，目前常规的变比电桥都没有这种特殊接线方式。通过咨询该变压器的生产厂家得知，该变压器的变比是厂家在两个匹配绕组与ab绕组断开的情况下进行测试的，当匹配绕组与ab绕组焊接完成后，变比测试不能进行。这样，在现场无法准确地对该变压器进行变比测试，对牵引变压器的安全投运会带来一定的隐患。

4 基于常规变比电桥测试平衡牵引变压器变比的方法

在现场无专用变比测试仪器的情况下，为了克服上述缺陷，我们通过理论分析和实际试验，建议在使用常规变比电桥测试时，采用单相测量的接线方式测量阻抗匹配平衡牵引变压器的变比。下面从该变压器的绕组结构及接线示意图（见图3）来分析这样测试的可行性。

图3 YNV变压器绕组结构及接线示意图

由于向接触网上下行供电只需两相，所以副边线圈中c既成为接地点，不再在变比测试中使用。采用单相接线形式测量时，根据图3所示，令一次侧A与O短接，使其高低压绕组形成单相对应，为BO/αβ。以朔黄某一牵引变电所实测为例，得出这样测试的结论，如表1所示。

表1 高低压变比误差结果

从表1我们看出，测试的结果与理论计算值相比，呈现正值增大。分析原因，当向BO线圈施加电压时，产生的磁通量绝大部分通过了AB接线柱，但是仍有一小部分会经由C接线柱分流，这样的结果就使在低压侧线圈中感应的电动势减小，从而造成感应电压变小，变比变大。

5 结论

测试出的变比误差数据符合《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》（GB 50150-2006）的要求。通过上述结论，我们认为采用单相法测试阻抗匹配平衡变压器的方法是可行的，同时也可通过全自动变比测试仪显示的接线组别对变压器原、副边的接线情况进行分析，为变压器绕组质量提供判断依据。

采用单相法测试阻抗匹配平衡变压器变比，实现了基于常规电桥对该型变压器变比的测试，有效弥补了特殊接线方式变压器现场测试难的问题，也为今后的试验工作提供了新的方法，这对提高试验效率和牵引变电所的安全投运具有十分重要的意义。

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