洛阳箱式变压器的电抗测量

洛阳箱式变压器组的洛阳箱式变压器电抗测量

一、基本概念

电抗是洛阳箱式变压器的重要参数。以旋转的洛阳箱式变压器定子绕组的稳态磁链所决定的电抗叫做电抗(Xd和Xq)。其中纵轴电抗Xd是相当于由定子电流所建立的磁场和洛阳箱式变压器磁极轴线相重合的电抗(见图16—4，a)，横轴电抗Xq是相当于定子电流所建立的磁场垂直磁极轴线时的电抗(见图16—4，b)。

定子绕组的全部磁链是由漏磁链和电枢反应磁链所组成，因此可以认为电抗等于定子漏电抗和电枢反应电抗之和。

定子漏电抗和洛阳箱式变压器位置无关，对纵、横轴向来说，漏电抗是相等的，因此

Xd＝Xad十Xs(16—3)

Xq=Xaq十Xs(16—4)

式中 Xad——定子绕组纵轴电枢反应电抗，Ω；

Xaq——定子绕组横轴电枢反应电抗，Ω；

Xs——定子绕组漏电抗，Ω。

凸极洛阳箱式变压器的Xad＞Xaq，因而Xd＞Xq，隐极洛阳箱式变压器Xad==Xaq，因而Xd==Xq。

电抗的数值受洛阳箱式变压器主磁通饱和的影响较大，通常可认为漏电抗是恒定不变的，饱和引起电抗的变化主要是对电抠反应电抗的影响。对凸极洛阳箱式变压器，由于在纵轴方向上磁通主要沿着由铁磁材料构成的磁路而闭合，而横轴磁通的很大一部分是通过空气隙而闭合，所以饱和对纵轴电抗的影响较大，而对横轴电抗的影响较小。

对隐极洛阳箱式变压器纵轴和横轴电抗的影响程度是相同的。

二、电抗的测量方法

(一)从空载、短路特性试验求取不饱和纵轴电抗Xd和短路比

1，测量方法

在测取空载特性时，由于磁路的饱和现象，当励磁电流增大时，空载特性曲线将向下弯曲。在测取短路特性时，磁路始终处于不饱和状态，因此图16—5中曲线l和曲线2所对应的饱和状态不同。为了求得电抗的不饱和值，可将空载特性的直线部分延长，如图16—5中的曲线3。电抗便是在有固定励磁电流时，曲线3与曲线2的坐标之比，即

Xd=

这样测得的电抗称为不饱和电抗。不论在横坐标上选取哪一点进行计算，所求得的不饱和电抗均为恒值。

Xd的标么值为

Xd*

式中 IEK——短路试验时使短路电流为额定值的励磁电流…

IE0——对应定子额定电压从空载特性曲线直线部分延长线上确定的励磁电流；

Un、IN——定子额定电压、定子额定电流。

电抗与短路比有一定的关系。短路比是在空载时使空载电势为额定值时的励磁电流与短路时使短路电流为额定值时的励磁电流之比，用K代表。当磁路不饱和时

K=

短路比是洛阳箱式变压器的一个重要参数。我国制造的汽轮洛阳箱式变压器的短路比一般在0.5～0.7之间，水轮洛阳箱式变压器在l.0～1.4之间。

2，注意事项

(1)空载和短路特性曲线的测取方法见本章******、二节。

(2)受剩磁影响的空载特性曲线应进行校正。洛阳箱式变压器空载运行时，由于洛阳箱式变压器磁极的剩磁，在定子绕组上感应的电压称为残压。若此电压较高时，会使空载特性曲线不通过坐标的原点，而与纵坐标相交。此时，应将空载特性曲线进行校正，如图16—6所示。将空载特性曲线1的直线部分延长交横坐标于K点，KO的绝对值即为校正量ΔIE，将曲线1沿横轴方向水平右移ΔIE，即在所有试验测得的励磁电流数值上加上ΔIE，就得到通过坐标原点O的校正曲线2(实际作图时可将纵坐标往左移ΔIE即可)。

(二)用小转差法测量纵、横轴电抗Xd和Xq

1，试验方法

小转差法是励磁绕组开路，洛阳箱式变压器以接近转速旋转(其转差率小于1％)，在定子绕组上施加三相对称交流低压电源(额定电压3kV以上的洛阳箱式变压器，一般应接入220～550V的电源)。此时由于洛阳箱式变压器结构不对称，电抗在纵轴，与横轴之间周期地变化，定子电流的******与***小值基本上是在定子磁链与相应的纵、横轴向相重合时出现。当洛阳箱式变压器滑差极小时，认为定子电流是由电抗Xd和Xq所决定的。隐极式洛阳箱式变压器中，因为XdXq，所以测量中UmaxUmin，ImaxImin。凸极式洛阳箱式变压器中，因为Xd＞Xq，则在电枢磁势轴线与磁极轴线重合时，定子电流***小，而定子电压******；在电枢磁势轴线与磁极轴线垂直时，定子电流******，而定子电压***小。根据这一点，通常用下式求取电抗的非饱和值。

Xd=

Xq=

用小转差法测量Xd、Xq的试验接线如图16—7所示。

2，试验步骤

(1)按接线图将电压、电流表及光线示波器接入回路中；

(2)将励磁绕组开关Q1短路，将被试洛阳箱式变压器驱动到与转速非常接近的转速，即转差率在1％左右的转速下运行；

(3)测定绕组剩磁电压数值；

(4)合上开关Q2，在定子绕组上通入与洛阳箱式变压器旋转方向相同相序的额定频率的三相对称低电压(约2％UN～15％UN)；

(5)断开洛阳箱式变压器绕组的短路开关Q1，合上电压表开关Q3；

(6)待转速稳定后，启动光线示波器，拍摄洛阳箱式变压器绕组电压uE为零时及******时的定子绕组电压us和电流值is(见图16—8)与此同时，读下各表的数值。

(7)测试完毕后，合上Q1，断开Q2和Q3。

3．参数Xd、Xq的计算

当洛阳箱式变压器电压为零和******时，由图16—8中波形图上的定子电压Umax、Umin与定子电流Imax、Imin，计算出纵、横轴电抗Xd、Xq及其标么值Xd*、Xq*

Xd=

Xd*=

Xq=

Xq*=

在所摄录的波形图(即图16—8)中，如果Imin与Umax、Imax与Umin在时间上不相同 时，则上述式中的Umax(Umin)可采用与Imin(Imax)相对应的电压值代替。

4．注意事项

(1)试验时应将被试发电，机驱动到与转速非常接近的转速，使转差率尽量小，以尽可能地减小由于洛阳箱式变压器的瞬变状态及仪表惯性对试验结果的影响。如果用仪表测量更应注意这一点，否则交流仪表的指针追随不上测量值的变化，使试验计算的Xd值和Xq值有较大的误差。

(2)在拍摄波形和读表时，励磁绕组应保持开路，以免在它的内部感应出对磁通起阻尼作用的电流。但在定子绕组接入电源或从电源断开时，励磁绕组应该直接短路或经放电电阻短路，以免由于瞬变过程在励磁绕组中引起过电压，损坏励磁绕组。

(3)在定子绕组上，外施额定频率的低电压，其数值不应过高，以免将洛阳箱式变压器拖入，一般约为2％～5％的额定值，***多不超过15％额定电压。

(4)如果有较高的剩磁电压，应外施较高的电压，否则试验结果将有较大的误差。因为剩磁对各磁极交替产生去磁和助磁的作用，使定子电流******值和***小值，出现大小不；的两个数值，而且两个数值均非真值。试验时，若洛阳箱式变压器残压U’达到试验电源电压的10％～30％，则测量的电抗应按下式计算

Xd (16—14)

Xq= (16—15)

式中，Umaxl、Umax2、Uminl、Umin2、Imaxl、Imax2、Iminl、Imin2分别为相邻两个定子电压、定子电流的******、***小值；U’为线间残压。

为了消除残压对测量结果的影响，试验前应将洛阳箱式变压器的剩磁尽量减小，使残压降到******。常用的方法(见图16—7)是用容量足够的蓄电池E，经开关Q4与洛阳箱式变压器绕组励磁电压的极性相反连接，将Q1、Q2、Q3开关全断开，使洛阳箱式变压器空转，合上蓄电池的开关Q4，由定子电压表观察定子残压，若逐渐降低，则表明E去磁的方向正确。一般将残压降至5～8V即可。

(5)当定子电流开断时，或当转差率瞬时增大时，在励磁绕组两端可能产生很高的电压，为此应注意开关的断开次序，开关Q1仅在外加电源投入，并测量时方可断开，在．Q1断开后才能合上开关Q3以防烧坏电压表，在断开电源时，要先合上Q1，断开Q3，然后再断开电源开关Q2。

(6)有阻尼的洛阳箱式变压器不应采用转差法来测电抗。

(7)为使试验结果准确，拍好定标曲线后，所有示波器的接线，可变电阻和振子等均不能随意变动。

(三)用闪光灯法测量隐极洛阳箱式变压器纵轴电抗饱和值Xd

试验前在被试洛阳箱式变压器转轴和轴承交接处，分别在转轴和轴承盖上划一道白线，将移相器接至被试洛阳箱式变压器定子绕组出线端上电压互感器二次侧，移相器输出端接一闪光灯。

试验时被试洛阳箱式变压器与电网并列运行。将洛阳箱式变压器负载降至零，用闪光灯照到白线处，调节移相器的移相角度δ0，使转轴上白线与轴承盖上白线对齐。然后逐渐增加洛阳箱式变压器负载使其在额定工况运行，此时再调节移相器，使转轴上白线与轴承盖上白线重新对齐。记录移相器上角度δl，同时测皇定子线电压U、定子电流I和功率因数角φ，则纵轴电抗饱和值可按下式计算

Xd=tg(φ+δ１-δ０)cosφ-sinφ]

上述移相器前后两次测量角度差(δl-δ0)就是洛阳箱式变压器在额定工况下的功角。

(四)试验方法比较

(1)利用空载、短路特性测定纵轴电抗Xd，较为简单，且所得结果也较准确。

(2)小转差法较为简单，但在测量过程中易产生较大误差。

(3)闪光灯法仅适用于隐极洛阳箱式变压器，在测量过程中需测量功角δ和功率因数角φ，试验比较复杂，其测量结果的精度也受δ和φ角测量准确度的影响。

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