短路試驗(yàn)的目的
1. 測量短路損耗和阻抗電壓
短路損耗主要源自變壓器繞組的電阻損耗，即銅耗。通過短路試驗(yàn)精準(zhǔn)測量短路損耗，能有效評估繞組材料的質(zhì)量與繞組設(shè)計(jì)的合理性。例如，若短路損耗遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)值，極有可能是繞組導(dǎo)線電阻過大，或是繞組存在匝間短路等狀況。
阻抗電壓則反映了變壓器在額定電流下，自身阻抗所引發(fā)的電壓損耗百分比。它是衡量變壓器性能的關(guān)鍵參數(shù)，對于變壓器的并列運(yùn)行起著決定性作用。當(dāng)兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行時(shí)，為確保負(fù)荷分配合理，它們的阻抗電壓需盡可能相近。同時(shí)，阻抗電壓在計(jì)算變壓器二次側(cè)電壓變動(dòng)率、分析變壓器的熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定性能等方面，也發(fā)揮著不可或缺的作用。
2. 檢查變壓器的結(jié)構(gòu)和繞組狀況
短路試驗(yàn)?zāi)軌蛎翡J察覺變壓器各結(jié)構(gòu)件或油箱箱壁中，因漏磁通導(dǎo)致的附加損耗過大以及局部過熱問題。比如，變壓器內(nèi)部的屏蔽、壓環(huán)和電容環(huán)等結(jié)構(gòu)件，若設(shè)計(jì)或安裝不合理，在短路試驗(yàn)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)異常發(fā)熱現(xiàn)象。
對于油箱箱蓋或套管法蘭等附件，短路試驗(yàn)也可檢測出其損耗是否過大并發(fā)熱。若存在此類問題，可能會(huì)影響變壓器的正常運(yùn)行，甚至引發(fā)安全隱患。
在帶負(fù)載調(diào)壓變壓器中，短路試驗(yàn)可有效發(fā)現(xiàn)電抗繞組匝間短路故障。這種故障會(huì)致使變壓器的性能下降，嚴(yán)重時(shí)可能損壞變壓器。
大型電力變壓器低壓繞組通常采用多股導(dǎo)線并聯(lián)繞制，并進(jìn)行換位操作以降低附加損耗。短路試驗(yàn)?zāi)軌蚺袛嗟蛪豪@組中并聯(lián)導(dǎo)線間是否存在短路或換位錯(cuò)誤。一旦出現(xiàn)這些問題，會(huì)顯著增大附加損耗，影響變壓器的運(yùn)行效率和可靠性。
3. 評估變壓器的熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定性能
在短路狀態(tài)下，變壓器繞組會(huì)通過巨大的短路電流，這將產(chǎn)生強(qiáng)大的電動(dòng)力和大量的熱量。短路試驗(yàn)?zāi)軌蚰M這種極端工況，檢驗(yàn)變壓器在短路電流作用下，能否保持熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。
熱穩(wěn)定性能關(guān)乎變壓器在短路期間，繞組及其他部件的溫度是否會(huì)超出允許范圍。若變壓器的散熱設(shè)計(jì)不合理或繞組材料的耐熱性能不佳，在短路試驗(yàn)時(shí)就可能出現(xiàn)溫度過高的情況，從而影響變壓器的使用壽命，甚至引發(fā)絕緣損壞等嚴(yán)重事故。
動(dòng)穩(wěn)定性能則考量變壓器繞組和結(jié)構(gòu)件在短路電動(dòng)力作用下，是否具備足夠的機(jī)械強(qiáng)度，以避免發(fā)生變形、位移或損壞。如果變壓器的繞組支撐結(jié)構(gòu)不牢固或機(jī)械強(qiáng)度不足，在短路試驗(yàn)時(shí)，繞組可能會(huì)因受到電動(dòng)力的沖擊而發(fā)生變形，進(jìn)而導(dǎo)致匝間短路等故障。
短路試驗(yàn)的方法
1. 試驗(yàn)接線
通常情況下，將變壓器的低壓繞組進(jìn)行短路處理，高壓繞組則通過調(diào)壓器連接到交流電源上。這是因?yàn)楦邏豪@組的額定電流相對較小，在試驗(yàn)時(shí)便于測量，而且從高壓側(cè)施加電壓，能夠更有效地檢測出變壓器內(nèi)部的缺陷。
對于三相變壓器，有多種接線方式可供選擇。常見的有三相三線制和三相四線制接線。在三相三線制接線中，將三相低壓繞組依次短路，然后在高壓側(cè)施加三相交流電壓；三相四線制接線則適用于有中性點(diǎn)引出的變壓器，此時(shí)可將低壓側(cè)的中性點(diǎn)接地，再對三相繞組進(jìn)行短路操作，高壓側(cè)同樣施加三相交流電壓。
2. 試驗(yàn)步驟
（1）準(zhǔn)備工作
在進(jìn)行短路試驗(yàn)前，需仔細(xì)檢查變壓器的外觀，確保無明顯的損壞或異常。同時(shí)，對試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)和調(diào)試，保證測量儀器的準(zhǔn)確性。此外，還需記錄變壓器的銘牌參數(shù)，如額定容量、額定電壓、額定電流等，這些參數(shù)將用于后續(xù)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算和分析。
（2）施加電壓
通過調(diào)壓器緩慢升高高壓側(cè)的電壓，同時(shí)密切觀察電流表的讀數(shù)。在升壓過程中，要確保電壓的上升速率均勻、穩(wěn)定，避免電壓突變對變壓器造成沖擊。當(dāng)電流表讀數(shù)達(dá)到變壓器高壓側(cè)的額定電流時(shí)，立即停止升壓，并保持電壓穩(wěn)定。
（3）數(shù)據(jù)測量
在電壓和電流穩(wěn)定后，迅速讀取并記錄此時(shí)的電壓、電流和功率值。其中，電壓即為短路電壓，電流為短路電流，功率則為短路損耗。為提高測量精度，可多次測量取平均值。此外，還需使用溫度計(jì)測量變壓器繞組和油溫，記錄試驗(yàn)環(huán)境溫度。
（4）試驗(yàn)結(jié)束
試驗(yàn)完成后，先通過調(diào)壓器緩慢降低電壓至零，然后切斷電源。在確保變壓器不帶電后，拆除試驗(yàn)接線，并對變壓器進(jìn)行放電操作，以保障人員安全。
3. 數(shù)據(jù)處理
（1）短路電壓百分?jǐn)?shù)計(jì)算
短路電壓百分?jǐn)?shù)（
）的計(jì)算公式為：
，其中
為實(shí)測的短路電壓，
為變壓器的額定電壓。短路電壓百分?jǐn)?shù)反映了變壓器阻抗的大小，是評估變壓器性能的重要指標(biāo)之一。
（2）短路損耗計(jì)算
對于單相變壓器，短路損耗（
）可直接從功率表讀數(shù)獲??；對于三相變壓器，短路損耗為三相功率之和，即
，其中
、
、
分別為三相的功率讀數(shù)。短路損耗主要由繞組電阻損耗和漏磁通引起的附加損耗組成，通過分析短路損耗的大小和組成，可判斷變壓器繞組和結(jié)構(gòu)件的狀況。
（3）繞組電阻換算
由于繞組電阻會(huì)隨溫度變化而改變，為便于與變壓器的額定參數(shù)進(jìn)行比較，需將試驗(yàn)時(shí)測量的繞組電阻換算到標(biāo)準(zhǔn)溫度（通常為
）下的值。對于銅繞組，換算公式為：
，其中
為換算到
時(shí)的繞組電阻，
為試驗(yàn)溫度
時(shí)測量的繞組電阻。通過電阻換算，可以更準(zhǔn)確地評估繞組的質(zhì)量和狀態(tài)。
