目次
前言
IEC 前言
1 總則
2 不同的三相繞組組合和磁路設(shè)計(jì)的特性
3 自耦變壓器的特性和應(yīng)用
4 零序特性——中性點(diǎn)負(fù)載電流和接地故障條件、磁飽和及涌流
5 中性點(diǎn)接地的三相三繞組變壓器（獨(dú)立繞組變壓器和自耦變壓器）中短路電流的計(jì)算
6 三相系統(tǒng)中的變壓器并聯(lián)運(yùn)行
7 規(guī)定負(fù)載的電壓降計(jì)算、三繞組變壓器負(fù)載損耗
8 額定參數(shù)和分接參數(shù)的規(guī)定
9 標(biāo)準(zhǔn)變壓器的變流使用
10 電力變壓器損耗測量導(dǎo)則
附錄A（提示的附錄） 單相和兩相接地故障的基本關(guān)系式
前言
本標(biāo)準(zhǔn)等同采用IEC60076-8：1997《電力變壓器應(yīng)用導(dǎo)則》，是對GB/T13499-1992《電力變壓器應(yīng)用導(dǎo)則》的修訂。
本標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)內(nèi)容和編寫規(guī)則上與IEC60076-8：1997等同，但對其印刷錯誤作了更正，詳見標(biāo)準(zhǔn)中的采用說明注。
IEC 60076-8：1997《電力變壓器應(yīng)用導(dǎo)則》是取代IEC60606：1978《電力變壓器應(yīng)用導(dǎo)則》的技術(shù)修訂版。GB/T13499-1992是等同采用IEC 60606：1978制定的。
本標(biāo)準(zhǔn)與GB/T13499-1992相比，增加了大量技術(shù)內(nèi)容，主要有：
不同的變壓器聯(lián)結(jié)和磁路設(shè)計(jì)的基本特性，特別是關(guān)于零序現(xiàn)象；
具有YNynd和類似聯(lián)結(jié)的變壓器的系統(tǒng)故障電流；
變壓器的并聯(lián)運(yùn)行，負(fù)載條件下電壓降或電壓升的計(jì)算方法，以及三繞組負(fù)載組合下的負(fù)載損耗計(jì)算方法；
定貨時，如何根據(jù)預(yù)期的負(fù)載條件選擇額定參數(shù)和分接參數(shù)；
按常規(guī)設(shè)計(jì)的變壓器如何應(yīng)用于變流負(fù)載；
有關(guān)損耗測量的測量技術(shù)和準(zhǔn)確度。
本標(biāo)準(zhǔn)自實(shí)施之日起代替GB/T13499-1992。
本標(biāo)準(zhǔn)的附錄A是提示的附錄。
本標(biāo)準(zhǔn)由中國電器工業(yè)協(xié)會提出。
本標(biāo)準(zhǔn)由全國變壓器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會歸口。
本標(biāo)準(zhǔn)主要起草單位：沈陽變壓器研究所、國家電力公司、武漢高壓研究所、中國電力科學(xué)研究院。
本標(biāo)準(zhǔn)參加起草單位：遼寧電力科學(xué)研究院、沈陽變壓器有限責(zé)任公司、華東電力試驗(yàn)研究院。
本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：韓慶恒、付錫年、李光范。
本標(biāo)準(zhǔn)參加起草人：王世閣、徐子宏、馬仁明。
本標(biāo)準(zhǔn)1992年首次發(fā)布，2002年第一次修訂。
本標(biāo)準(zhǔn)委托沈陽變壓器研究所負(fù)責(zé)解釋。
IEC 前言
1）國際電工委員會（簡寫為IEC）是所有國家電工委員會（又稱IEC國家委員會）組成的一個世界性的標(biāo)準(zhǔn)化組織。IEC的宗旨是推動電工和電子領(lǐng)域內(nèi)的全部標(biāo)準(zhǔn)化問題的國際合作。為了此目的以及其他活動的需要，IEC出版了國際標(biāo)準(zhǔn)。IEC標(biāo)準(zhǔn)的制、修訂任務(wù)是委托給各技術(shù)委員會負(fù)責(zé)。任何一個國家電工委員會，若對此表示特別關(guān)心，可以參加該標(biāo)準(zhǔn)的制、修訂工作。與IEC有聯(lián)系的國際組織，政府機(jī)構(gòu)和非政府組織也可參加這些標(biāo)準(zhǔn)的制、修訂工作。IEC與世界標(biāo)準(zhǔn)化組織（簡寫為ISO）已按它們之間的協(xié)議條件進(jìn)行緊密的合作。
2）國際電工委員會（IEC）的各技術(shù)委員會是由對該技術(shù)問題表示特別關(guān)心的各國家委員會組成的。它所作出的決定或協(xié)議，最大限度的反映了國際上對此技術(shù)問題的一致意見。
3）這些決定和協(xié)議，以標(biāo)準(zhǔn)的形式供國際上使用，在這意義上已為各國家委員會所承認(rèn)。
4）為了促進(jìn)國際上的統(tǒng)一，IEC希望各國家委員會在其國內(nèi)條件許可下，盡量采用IEC標(biāo)準(zhǔn)作為本國的國家標(biāo)準(zhǔn)，如果國家標(biāo)準(zhǔn)與相應(yīng)的IEC標(biāo)準(zhǔn)有不同之處時，應(yīng)在國家標(biāo)準(zhǔn)中盡可能明確地指出。
5）IEC尚未制定任何有關(guān)認(rèn)可標(biāo)志的程序，因此，當(dāng)某一臺設(shè)備被宣布為符合某一IEC標(biāo)準(zhǔn)時，IEC對此不承擔(dān)任何責(zé)任。
6）要注意本標(biāo)準(zhǔn)的一些內(nèi)容有可能涉及專利權(quán)的問題，但I(xiàn)EC沒有責(zé)任要將任何一個或所有這樣的專利權(quán)給以驗(yàn)明。
本標(biāo)準(zhǔn)由IECTC14技術(shù)委員會“電力變壓器”負(fù)責(zé)制定。
本標(biāo)準(zhǔn)是第一版并取代1978年發(fā)布的IEC60606。本版本（構(gòu)成）是一個技術(shù)修訂版。
本標(biāo)準(zhǔn)批準(zhǔn)的詳細(xì)情況見上表列出的表決報告。
總標(biāo)題《電力變壓器》下，IEC60076包括下列部分：
第1部分：總則（1993）
第2部分：溫升（1993）
第3部分：絕緣水平和絕緣試驗(yàn)（1980）
第5部分：承受短路的能力（1976）
第8部分：應(yīng)用導(dǎo)則（1997）
附錄A僅是提供信息的參考件。
1 總則
范圍和目的
本標(biāo)準(zhǔn)適用于符合GB1094系列標(biāo)準(zhǔn)和GB6450等標(biāo)準(zhǔn)的電力變壓器。
本標(biāo)準(zhǔn)的目的是為用戶提供如下信息：
——不同的變壓器聯(lián)結(jié)和磁路設(shè)計(jì)的基本運(yùn)行特性，特別是關(guān)于零序現(xiàn)象；
——具有YNynd和類似聯(lián)結(jié)的變壓器內(nèi)的系統(tǒng)故障電流；
——變壓器的并聯(lián)運(yùn)行，負(fù)載條件下電壓降或電壓升的計(jì)算方法，以及三繞組負(fù)載組合下的負(fù)載損耗計(jì)算方法；
——定貨時，如何根據(jù)預(yù)期的負(fù)載條件選擇額定參數(shù)和分接參數(shù)；
——按常規(guī)設(shè)計(jì)的變壓器，如何適用于變流負(fù)載；
——有關(guān)損耗測量的測量技術(shù)和準(zhǔn)確度。
本標(biāo)準(zhǔn)中有一部分內(nèi)容具有通用性的性質(zhì)并適用于各種容量的電力變壓器。然而，有幾章僅涉及大型高壓變壓器的規(guī)范和應(yīng)用問題。
本標(biāo)準(zhǔn)所述的一些建議不具有強(qiáng)制性，因而，它不是規(guī)范要求。
關(guān)于電力變壓器負(fù)載能力的信息，對于油浸式變壓器，見GB/T15164；對于干式變壓器，見GB/T17211。
有關(guān)電力變壓器沖擊試驗(yàn)的導(dǎo)則，見GB/T7449。
1．2 引用標(biāo)準(zhǔn)
下列標(biāo)準(zhǔn)所包含的條文，通過在本標(biāo)準(zhǔn)中引用而構(gòu)成為本標(biāo)準(zhǔn)的條文。本標(biāo)準(zhǔn)出版時，所示版本均為有效。所有標(biāo)準(zhǔn)都會被修訂，使用本標(biāo)準(zhǔn)的各方應(yīng)探討使用下列標(biāo)準(zhǔn)最新版本的可能性。
GB1094.1-1996 電力變壓器 第1部分 總則（eqv IEC 60076-1:1993）
GB1094.3-1985 電力變壓器 第3部分 絕緣水平和絕緣試驗(yàn)（neq IEC 60076-3:1980）
GB/T2900.15-1997 電工術(shù)語 變壓器、互感器、調(diào)壓器和電抗器（neq IEC 60050(421)：1990、IEC50（321）：1986）
GB/T7449-1987 電力變壓器和電抗器的雷電沖擊和操作 沖擊試驗(yàn)導(dǎo)則（eqv IEC 60722:1982）
GB/T10229-1988 電抗器（eqv IEC 60289:1987）
GB/T15164-1994 油浸式電力變壓器負(fù)載導(dǎo)則（idt IEC 60354:1991）
GB/T15544-1995 三相交流系統(tǒng)短路電流計(jì)算（eqv IEC 60909：1988）
GB/T17211-1998 干式電力變壓器負(fù)載導(dǎo)則（eqv IEC60905:1987）
GB/T18494.1-2001 變流變壓器 第1部分 工業(yè)用變流變壓器（idt IEC 61378-1:1997）
GB/T19001-2000 質(zhì)量管理體系 要求（idt ISO 9001:2000）
2 不同的三相繞組組合和磁路設(shè)計(jì)的特性
本章對所涉及的內(nèi)容作一概述性的說明。在第4章給出了有關(guān)零序特性的補(bǔ)充信息。
2．1 Y、D和Z聯(lián)結(jié)繞組
變壓器繞組的三相聯(lián)結(jié)主要有下述兩種形式：星形（Y）和三角形（D）。對于特殊用途，特別是對小容量變壓器，也采用曲折形或稱Z形聯(lián)結(jié)。歷史上，曾用過其他一些聯(lián)結(jié)（例如，截頂三角形、外延三角形、T形和V形等）。但是，這些聯(lián)結(jié)主要用于特殊用途的變壓器，在通常的電力輸電系統(tǒng)中，已不再采用。
2．1．1 Y（形）聯(lián)結(jié)繞組的優(yōu)點(diǎn)
具有這種形式的繞組：
——對高壓繞組更經(jīng)濟(jì)實(shí)用；
——可提供中性點(diǎn)；
——允許中性點(diǎn)直接接地或通過阻抗接地；
——允許降低中性點(diǎn)的絕緣水平（分級絕緣）；
——允許在每相中性點(diǎn)端設(shè)置繞組分接和安裝分接開關(guān)；
——允許帶具有中性點(diǎn)電流的單相負(fù)載（見2.2和4.8）。
2．1．2 D（形）聯(lián)結(jié)繞組的優(yōu)點(diǎn)
具有這種形式的繞組：
——對大電流、低電壓繞組更經(jīng)濟(jì)實(shí)用；
——與星形聯(lián)結(jié)繞組相組合，可降低該繞組的零序阻抗。
2．1．3 Z（形）聯(lián)結(jié)繞組的優(yōu)點(diǎn)
具有這種形式的繞組：
——允許帶具有固有零序阻抗低的中性點(diǎn)電流負(fù)載（它用于接地變壓器，以建立系統(tǒng)的人為中性點(diǎn)端子）；
——當(dāng)相間負(fù)載不平衡時，可減少系統(tǒng)中電壓的不平衡。
2．2 繞組聯(lián)結(jié)組的特性
對整臺變壓器的繞組聯(lián)結(jié)組標(biāo)號，按GB1094.1-1996中第6章。
本條是對不同的繞組聯(lián)結(jié)組合的中性點(diǎn)電流特性作一扼要的敘述。這些情況涉及電流和電壓的零序分量。這個概念將在第4章和第5章中論及。
本條也適用于由單相變壓器組成的三相變壓器組。
2．2．1 YNyn和YNauto
在安匝平衡條件下，零序電流可以在繞組之間傳輸，從而得到變壓器的低零序短路阻抗。具備這種聯(lián)結(jié)組的系統(tǒng)變壓器，可附加提供具有三角形聯(lián)結(jié)的穩(wěn)定繞組（見4.7.2和4.8）。
2．2．2 YNy和Yyn
具有中性點(diǎn)接地的繞組中的零序電流，不能使與其對應(yīng)的且中性點(diǎn)不接地的另一個繞組具有平衡的安匝。由此構(gòu)成鐵心的勵磁電流是受零序勵磁阻抗控制。這個阻抗與磁路設(shè)計(jì)有關(guān)，可以比較高甚至很高（見2.3）。各相對中性點(diǎn)電壓的對稱性將受影響，此外，由于雜散磁通發(fā)熱，允許的零序電流也將受到限制（見4.8）。
2．2．3 YNd,Dyn,YNyd（帶負(fù)載的第三繞組）或YNy+d（不帶負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)的穩(wěn)定繞組）
具有接地中性點(diǎn)的星形繞組中的零序電流將被三角形聯(lián)結(jié)繞組中的環(huán)流補(bǔ)償。其零序阻抗較小，大約等于繞組間的正序短路阻抗。
如果兩個星形繞組的中性點(diǎn)均接地（包括具有公共中性點(diǎn)的自耦聯(lián)結(jié)的情況），對零序電流而言，這是三繞組負(fù)載的情況。關(guān)于這部分，將在4.3.2和4.7.2及第5章中論及。
2．2．4 Yzn或ZNy
曲折形聯(lián)結(jié)繞組中的零序電流，將使每心柱上的繞組的兩個半部分之間產(chǎn)生自動的安匝平衡，從而提供一個低零序短路阻抗。
2．2．5 大型單相變壓器的三相組——采用三角形聯(lián)結(jié)的第三繞組
用于聯(lián)絡(luò)高電壓系統(tǒng)的變壓器通常是用單相變壓器聯(lián)結(jié)成三相組。這種三相變壓器組的成本、重量和損耗要比相應(yīng)的三相變壓器高（只要能制造出）。三相組的優(yōu)點(diǎn)是：由于可將第四臺作為備品，從而費(fèi)用相當(dāng)?shù)?。此外，相?yīng)的三相變壓器還可能出現(xiàn)其重量超過運(yùn)輸極限的情況。
三臺單相變壓器具有獨(dú)立的磁路，從而對零序電壓分量提供高勵磁阻抗。
三相變壓器組可能需要一個具有三角形聯(lián)結(jié)的穩(wěn)定繞組，或者，也可能需要一個第三繞組以提供電壓低的輔助電源。這一點(diǎn)，可以用外部母線將電站中的變壓器逐臺地相連接來達(dá)到。外部連接有可能增加三相變壓器組的第三繞組接地故障短路的危險。
2．3 各種磁路的設(shè)計(jì)
對三相變壓器，最普通的磁路設(shè)計(jì)是三柱心式（見圖1）。三個相互平行、垂直放置的柱分別在頂部和底部通過水平的鐵軛連接在一起。
圖1 三柱心式磁路
五柱心式磁路（見圖2）有三個套有繞組的心柱和兩個截面積較小的不套繞組的旁軛柱。連接所有5個柱的鐵軛，其截面也比套繞組的心柱小。
圖2 五柱心式磁路
常規(guī)的殼式三相磁路設(shè)計(jì)是一個框架形的結(jié)構(gòu)，它具有公共中心線的三個水平放置的套繞組的心柱（見圖3）。繞組內(nèi)的鐵心柱實(shí)際上是矩形截面，并且，包圍繞組的磁路鄰接成一個外殼的形狀。
圖3 三相常規(guī)型殼式磁路
一種新型的三相殼式磁路具有7個柱，其套繞組的心柱是用另一種方式排列（見圖4）。
圖4 三相七柱殼式磁路
在此，在總和不等于0，即有零序電壓分量的非對稱三相電壓條件下，對各種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的主要特性差別進(jìn)行討論。
這種情況也可從其他任何一個繞組中安匝不平衡時的零序電流來敘述。對磁路而言，此電流就是勵磁電流并且由勵磁阻抗來控制，在該阻抗上將產(chǎn)生零序電壓降。
常用的各種類型磁路的特點(diǎn)見2.3.1和2.3.2。
2．3．1 三柱心式磁路
在三柱心式變壓器中，各套繞組心柱中的正序和負(fù)序磁通分量會通過鐵軛相互抵消，（在任何瞬間，它們的總和為0），但是剩下的零序磁通卻必須在勵磁繞組的外部找到一條從鐵軛到鐵軛的磁回路。這種外部鐵軛漏磁將通過很高的磁阻，對于給定的磁通量（已知的零序電壓）來說，需要相當(dāng)大的磁勢，從電路上看，這種現(xiàn)象可表示為一個相當(dāng)?shù)偷牧阈颍▌畲牛┳杩?。這個阻抗，隨零序分量的大小而呈非線性變化。
相反地，非補(bǔ)償?shù)牧阈螂娏鞅愠蔀橛闪阈騽畲抛杩箍刂频膭畲烹娏?。其結(jié)果是增加了相——中性點(diǎn)電壓的非對稱性，即有零序電壓分量。
零序鐵軛漏磁通將會在夾緊結(jié)構(gòu)和油箱中感應(yīng)出環(huán)流和渦流電流，從而在這些元件中產(chǎn)生額外的雜散損耗。此異常的雜散磁通也會使繞組中的渦流損耗增加。在運(yùn)行中，需對長時間運(yùn)行的中性點(diǎn)電流的幅值限制在許可值內(nèi)。關(guān)于這方面的考慮，見4.8。
2．3．2 五柱心式或殼式磁路
在五柱心式或殼式磁路變壓器中，有供零序磁通通過的磁路中的不套繞組心柱部分的磁回路（即五柱鐵心中的二旁柱，殼式鐵心中的所有外側(cè)部分以及七柱殼式鐵心中的兩個旁軛柱和兩個不套繞組的心柱）。零序磁通經(jīng)過低磁阻（相當(dāng)于一個非常高的零序勵磁阻抗），這與正常的正序電壓的情況很相似。這僅適用于磁路內(nèi)的未套繞組的心柱內(nèi)磁通沒有達(dá)到飽和時的情況。當(dāng)飽和后，零序勵磁阻抗便降低，由此便產(chǎn)生畸變的尖峰電流。
由單相變壓器組成的三相組也有類似的情況，在任何外加的運(yùn)行電壓下，磁路都是分開且獨(dú)立的。
由于上述的原因，這類三相變壓器或三相變壓器組通常是提供一個具有三角形聯(lián)結(jié)的穩(wěn)定繞組（見第4章）。
3 自耦變壓器的特性和應(yīng)用
3．1 根據(jù)定義，自耦變壓器是指至少有兩個繞組具有公共部分的變壓器（見GB1094.1-1996中3.1.2）。
自耦變壓器的“單線”圖見圖5。變壓器的高壓高分（圖中用U1、I1標(biāo)志）由串聯(lián)繞組和公共繞組組成。低壓部分（U2、I2）由公共繞組單獨(dú)組成。其高、低壓系統(tǒng)有電氣連接。
圖5 自耦變壓器的“單線”圖
采用說明：
1]原文為“I1-I2”有誤、改為“I2-I1”
3．2 降低因數(shù)或自耦因數(shù)，α
在相同的通過容量下，自耦變壓器同獨(dú)立繞組變壓器相比，具有體積小和損耗低的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)電壓比愈接近于1時，節(jié)省也愈明顯。兩個繞組（串聯(lián)和公共）具有相同的等值容量額定值，或者說它們具有平衡的安匝特性。圖5所示的關(guān)系式直接闡明了自耦聯(lián)結(jié)的降低因數(shù)α。如果S表示自耦繞組標(biāo)注在銘牌上的額定容量，則從實(shí)際尺寸和重量來說，相當(dāng)于額定容量為α×S的獨(dú)立繞組變壓器。通常α×S又可表示為固有額定容量或等值雙繞組額定容量。
例：
一臺500/220kV，360MVA的自耦變壓器是與一臺額定容量（（500-220）/500）×360=201.6MVA的獨(dú)立繞組變壓器相當(dāng)。
如果還帶有一個額定容量為120MVA的非自耦連接的第三繞組（YNautod 360/360/120MVA），那么，它的等值雙繞組額定容量為：
?。?01.6+201.6+120）/2=216.6MVA
3．3 短路阻抗和漏磁效應(yīng)
變壓器的短路阻抗可以用漏磁場中的無功功率來描述。它也與繞組的形狀及其外形尺寸有關(guān)。
由于自耦變壓器可降低外形尺寸，漏磁場中的無功功率自然要比具有相同額定容量的獨(dú)立繞組變壓器要小。因此，其阻抗百分?jǐn)?shù)相應(yīng)地要低些。自耦因數(shù)α也是阻抗百分?jǐn)?shù)的一個基準(zhǔn)標(biāo)記。
然而，也應(yīng)看出，如果自耦變壓器的阻抗百分?jǐn)?shù)規(guī)定的高一些（從限制二次側(cè)系統(tǒng)中故障電流幅值來考慮），那么，從設(shè)計(jì)角度而言，它將是一臺尺寸小但漏磁場很高的變壓器。這會帶來較高的附加損耗（除結(jié)構(gòu)部件中的雜散損耗外，還有繞組的渦流損耗）并且由于漏磁通將部分地通過磁路（即鐵心），甚至還可能出現(xiàn)飽和效應(yīng)。這種效應(yīng)將使變壓器在高于額定條件下的負(fù)載能力受到限制，且不能用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)表示出來。
在區(qū)分大型和中型電力變壓器時，GB/T15164已考慮到上述這些現(xiàn)象。對于自耦變壓器，應(yīng)根據(jù)等值容量和相應(yīng)的阻抗百分?jǐn)?shù)來劃分，而不應(yīng)按銘牌上的額定數(shù)據(jù)。
3．4 系統(tǒng)限制，絕緣配合
當(dāng)一次和二次（三相）系統(tǒng)之間有直接的電氣聯(lián)系時，就意味著它們有共同的中性點(diǎn)，并且，自耦變壓器的三相聯(lián)結(jié)為星形。實(shí)際上，系統(tǒng)通常是有效接地，通常規(guī)定自耦變壓器的中性點(diǎn)具有降低的絕緣水平。
——如果變壓器中性點(diǎn)直接接地，則所需的絕緣水平是非常低的（見GB1094.3-1985中5.5.2）。
——另外，亦可預(yù)計(jì)電站中有幾臺變壓器時，其中性點(diǎn)并不都是直接接地。這樣做是為了降低預(yù)期的接地故障電流。但是，不接地的中性點(diǎn)通常要接上一只避雷器以進(jìn)行暫態(tài)沖擊保護(hù)。避雷器的額定電壓和中性點(diǎn)的絕緣水平應(yīng)與系統(tǒng)接地故障時的不接地中性點(diǎn)上所出現(xiàn)的工頻電壓相配合。
——在具有很長的架空線的特高壓系統(tǒng)中，可以用特殊調(diào)諧電抗器接地來增加其單相重合閘成功概率。此時，通過調(diào)諧電抗器接地的變壓器中性點(diǎn)需要具有相當(dāng)高的絕緣水平。
自耦變壓器串聯(lián)繞組兩端之間的絕緣有時存在著設(shè)計(jì)上的困難。當(dāng)高壓側(cè)線端施加暫態(tài)過電壓時，通常假定X端和低壓側(cè)線端均處于低電位。此時高壓側(cè)所承受的全部沖擊絕緣水平便只沿串聯(lián)繞組分布。這表明串聯(lián)繞組上所出現(xiàn)的匝間電壓，與沿公共繞組分布的低壓側(cè)過電壓相比，相應(yīng)地要高。
3．5 聯(lián)絡(luò)自耦變壓器的電壓調(diào)節(jié)
自耦變壓器中的電壓比改變可以用各種方法來進(jìn)行。其中有些應(yīng)遵循GB1094.1-1996中5.1中的基本原則。另外一些，則不必遵循，這是因?yàn)閮蓚€繞組中的有效匝數(shù)是同時變化的。
分接匝數(shù)既可位于中性點(diǎn)端；也可位于公共繞組與串聯(lián)繞組之間的連接點(diǎn)處（公共點(diǎn)）（見圖6）。
3．5．1 在中性點(diǎn)處的分接匝
在中性點(diǎn)處的調(diào)壓，雖然將同時增加或同時減少高壓繞組和低壓繞組的匝數(shù)，但繞組之間的匝數(shù)比也在變化。對于規(guī)定的電壓比變化范圍需要很多調(diào)壓匝數(shù)時的情況，本類型的調(diào)壓是無法滿足的。因此，在分接范圍內(nèi)的變壓器每匝電壓將會有顯著的變化（變磁通）。當(dāng)變壓器變比愈接近1（低α值）時，此現(xiàn)象愈明顯。必須用一個適當(dāng)加大的磁路尺寸來達(dá)到。這也將會導(dǎo)致每級電壓不相等。
中性點(diǎn)調(diào)壓最明顯的優(yōu)點(diǎn)是分接繞組和分接開關(guān)更接近中性點(diǎn)電壓，因而僅需較低的對地絕緣水平。
圖6 在公共中性點(diǎn)處的分接匝
3．5．2 在X端處的分接匝
在自耦變壓器內(nèi)的自耦聯(lián)結(jié)處（低壓側(cè)線端）配置的調(diào)壓，要求分接繞組和分接開關(guān)設(shè)計(jì)成具有X端的絕緣水平。它們將直接受到雷電或操作沖擊波的波前暫態(tài)電壓的作用。圖7示出一組不同的配置。
公共繞組中的匝數(shù)保持不變。如果高壓系統(tǒng)電壓變化較大，低壓系統(tǒng)電壓保持相對恒定，則這種選擇是合理的。
本方式與a)相反，其低壓側(cè)的有效匝數(shù)是在變化，而相對于高壓系統(tǒng)電壓的匝數(shù)保持恒定。
高壓側(cè)的匝數(shù)恒定，但對于一定的再接入匝數(shù)而言，其匝數(shù)比的變化比b)還大。然而，從另一方面看，情況b)允許用圖示的極性轉(zhuǎn)換方式得到正或負(fù)的分接繞組使用。
圖7 低壓線端處的分接匝
4 零序特性——中性點(diǎn)負(fù)載電流和接地故障條件、磁飽及涌流
本章論述了在不對稱三相運(yùn)行條件下的三相變壓器和單相變壓器三相組的一些特性。
有些差別是與磁路的幾何形狀和繞組的三相聯(lián)結(jié)組有關(guān)。
不對稱情況包括暫態(tài)擾動和連續(xù)運(yùn)行下引起的不對稱，它會引起：
——三相電壓對稱性暫時變差，從而，也使鐵心勵磁對稱性受到暫時影響。
——負(fù)載電流暫時或永久性不對稱，特別是中性點(diǎn)電流對電壓穩(wěn)定性、漏磁和鐵心勵磁將產(chǎn)生影響。
4．1 三相系統(tǒng)的對稱分量
在4.1.1中簡要地敘述了一種在電力系統(tǒng)分析中經(jīng)常涉及的并被稱之為對稱分量的通用分析方法。關(guān)于這種方法和應(yīng)用方面的更多信息請參閱電力系統(tǒng)分析方面的教科書。
在4.1.2中則進(jìn)一步闡述了系統(tǒng)通過變壓器中性點(diǎn)接地的實(shí)際狀況
4．1．1 電壓和電流的對稱分量原理和術(shù)語
作為常規(guī)使用的方法，假定具有同步的正弦波電壓和電流是用恒定的阻抗或?qū)Ъ{的線路元件聯(lián)系的，其在三個相的數(shù)值是相等的。這種假定意味著所有電路方程式是線性的，并且變量可以用線性變換進(jìn)行變化。對稱分量就是這樣一種變換。
在一般的非對稱情況下，三個相電壓或相電流的幅值不相等并且時間間隔也不相等（不是相隔120°）。瞬時值之和可能不為0。相量圖是一個非對稱的星形。三個相量的矢量和不構(gòu)成一個封閉的三角形（總和不為0）。
但是，原有的三個非對稱變量總有可能用下述的三個分量組合來代替：
——一個具有完全對稱的正序分量，通常為一組三相電壓或電流；
——一個具有另一種對稱形式的負(fù)序分量，此時，其相序相反；
——在所有的三個相中存在著無相位移的相量值相同的零序分量。
前兩個分量，各在每一瞬間的總和為0。第三個分量則表示原變量的非0和之剩余值，每相各占1/3。
計(jì)算電壓和電流的對稱分量方法的優(yōu)點(diǎn)是：原來用三個未知變數(shù)的三個聯(lián)合方程組，對每個分量而言，可用三個獨(dú)立的、只有一個未知數(shù)的單相方程式來代替。每個方程使用與各分量相對應(yīng)的阻抗或?qū)Ъ{。
然后，將各獨(dú)立對稱分量方程式的解，按各相進(jìn)行復(fù)原性疊加，便得到實(shí)際系統(tǒng)的相電壓或相電流。
關(guān)于各相原始參數(shù)值變換到各對稱分量以及其相反變換過程之算法，可從相應(yīng)的教科書中查出。
4．1．2 實(shí)際狀況
電流和電壓各分量的特性具有下列實(shí)際結(jié)論。
——在一個沒有接地回路或中性點(diǎn)導(dǎo)線的系統(tǒng)中，其三個線電流的總和為0。將其變換成對稱分量后，只包括正序和負(fù)序分量，但無零序分量。
從系統(tǒng)流入到三角形聯(lián)結(jié)繞組的電流亦具有這種特性。
——如果有中性點(diǎn)電流流入地中或通過中性線（第四線），那么，相電流中就有一個零序分量。在相與中性點(diǎn)之間施加單相負(fù)載的四線配電系統(tǒng)，便是這樣一種正常的情況。高壓輸電線通常沒有中性點(diǎn)負(fù)載電流通過。即使在一定程度上出現(xiàn)不對稱的負(fù)載時，也只是使兩相之間的負(fù)載特性產(chǎn)生一個負(fù)序分量，而無零序分量。
——零序分量以每相之值來定義，且所有三個相均具有相同的幅值。因此，零序分量電流正好為中性點(diǎn)電流的1/3。
——三角形繞組上的一組線間電壓，由于是閉合的角形聯(lián)結(jié)，故其和為0。因此，不含有任何零序電壓分量。但在角接繞組的內(nèi)部，可能存在著零序電流，它是從其他繞組感應(yīng)出來的，而在該角接繞組內(nèi)部形成短路的環(huán)流。
4．2 對稱分量的阻抗特性
系統(tǒng)中不同元件的阻抗（或?qū)Ъ{）特性對三種分量而言可能也是不同的。在實(shí)際應(yīng)用中，像變壓器和電抗器一類元件的正序和負(fù)序阻抗分量具有相同的參數(shù)值。對于變壓器，其值便是例行試驗(yàn)時的測試值。
然而，變壓器的零序特性就不同了。根據(jù)磁路的類型、不同繞組的聯(lián)結(jié)和位置以及漏磁通通過的路徑等，具有相同的正序電抗值的不同的變壓器，其零序阻抗特性有可能是不同的。
在某些情況下，零序阻抗可能是非線性的。關(guān)于這一點(diǎn)將在下列各條涉及變壓器的物理現(xiàn)象時來敘述。同時，也提出了一些近似計(jì)算值，以作為一般的指導(dǎo)，如果對某臺特定變壓器要求有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，可按要求進(jìn)行零序特性測量的特殊試驗(yàn)（見GB1094.1-1996中10.7）。
4．3 變壓器零序現(xiàn)象的“單線”等效圖
對稱分量法的原理已在4.1、4.1.1、4.1.2和4.2中敘述了。一般認(rèn)為不對稱、線性、正弦現(xiàn)象是以單相的聯(lián)立方程式來處理，每個分量均各有一個方程式。對于正序和負(fù)序，變壓器是用正常的空載和短路阻抗來表示，但對于零序，則與變壓器設(shè)計(jì)有關(guān)，其等效圖有時可能不同。關(guān)于零序特性的量值信息可見本條。
圖8 雙繞組變壓器的零序阻抗圖
采用說明：
1]原文為“Zc”有誤，改為“Zm”
三相雙繞組變壓器的零序等效圖由一個串聯(lián)阻抗和一個并聯(lián)支路構(gòu)成。在圖8中，兩個串聯(lián)阻抗元件ZA和ZB之和等于正常正序電流的短路阻抗。ZA和ZB值之間的劃分是任意的，并且，其中一個阻抗還可以為0。
Zm為勵磁阻抗，其數(shù)量級與磁路的設(shè)計(jì)有關(guān)。五柱心式或殼式結(jié)構(gòu)的三相磁路，對零序電壓（見4.4）來說，具有很高的勵磁阻抗。
另一方面，三柱鐵心結(jié)構(gòu)對零序電壓具有中等的勵磁阻抗值。這種阻抗是隨著電流或電壓的大小呈非線性變化，并且不同設(shè)計(jì)，其值也不同。由于鐵軛漏磁通（見4.4）將在整個油箱體中感應(yīng)出渦流電流，因此，用薄鋼板做成的波紋油箱的變壓器與由厚鋼板做成平滑表面油箱的變壓器之間存在著差別。當(dāng)中性點(diǎn)電流3×I0等于繞組的額定電流時，對于用厚鋼板做成油箱的變壓器，其零序阻抗標(biāo)幺值一般在0.25～1.0之間。此阻抗隨電流變化的一般情況見圖9。
對于新變壓器，制造廠將按要求進(jìn)行零序阻抗的測量（見GB1094.1-1996中10.1.3和10.7）。
圖9 三柱心式無角接繞組變壓器的零序勵磁阻抗隨電流的變化圖
就所述的特定的變壓器繞組聯(lián)結(jié)情況而得出的一些結(jié)論見4.3.1和4.3.2。
4．3．1 沒有輔助三角形連接繞組的YNyn變壓器
當(dāng)兩個繞組中性點(diǎn)均與有效接地系統(tǒng)相連接時，只有變壓器呈低阻抗，零序電流可能在系統(tǒng)之間傳輸。此時，系統(tǒng)阻抗則不大于變壓器串聯(lián)阻抗值。對于三柱鐵心，中等值的勵磁阻抗是不能忽略的。它使變壓器的有效通過阻抗大約降低到正序短路阻抗的90%～95%。對于五柱鐵心或殼式變壓器，就不存在這種降低情況。
如果對側(cè)的繞組系統(tǒng)不接受零序電流，任一繞組的輸入阻抗應(yīng)是勵磁阻抗，它與上述的磁路設(shè)計(jì)有關(guān)。
如果對側(cè)的繞組系統(tǒng)的中性點(diǎn)是通過一個阻抗元件Zn接地，在其零序線路圖中要補(bǔ)入一個其值等于3Zn的串聯(lián)阻抗（見圖10）。
圖10 帶有中性點(diǎn)接地阻抗的YNyn變壓器零序阻抗圖
4．3．2 YNynd或YNyn+d變壓器
這是一個三繞組的組合，具有一個由串聯(lián)阻抗元件和零序勵磁阻抗構(gòu)成的星形連接。在圖11中，ZA+ ZC是繞組A和角接第三繞組C之間的短路阻抗，零序電流在其內(nèi)流過（見4.5）。此阻抗是零序電流從系統(tǒng)I進(jìn)入繞組A的輸入阻抗。
同理。ZB+ ZC是零序電流從系統(tǒng)Ⅱ進(jìn)入繞組B的阻抗。
圖11也表示出勵磁阻抗Zm，在這種繞組組合的計(jì)算中，它通常是忽略不計(jì)。通常認(rèn)為這種等效圖中的零序阻抗與用正序電流測量時所得到的值是有些不同的。一般此差別在10%～15%以內(nèi)，它與各繞組之間的排列布置有關(guān)。
圖11 YNynd變壓器零序阻抗圖
4．4 非對稱條件下的勵磁阻抗——零序電壓和磁路的幾何形狀
由于多種原因，使得在正常運(yùn)行條件下的輸電系統(tǒng)中的三相電壓的對稱性可以保持良好的狀態(tài)，因此，一般不必?fù)?dān)心變壓器的運(yùn)行問題。
當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)非對稱接地故障時，相對地的電壓中便含有一個零序分量。非對稱的程度與系統(tǒng)接地方式有關(guān)。系統(tǒng)接地狀態(tài)是用接地故障因數(shù)來表征的，它簡要地表示為故障時的非故障相上的相對地交流電壓與故障前的對稱的相對地電壓之比。此故障因數(shù)對絕緣配合來說是很重要的。
如果變壓器的三個心柱均受到一組含有零序分量的感應(yīng)電壓（即電壓的總和不為0）作用，那么，其反應(yīng)與磁路結(jié)構(gòu)和繞組的聯(lián)結(jié)方式有關(guān)。
在一個三柱心式變壓器中（見圖12），由三個心柱出來的不相等量磁通不會在鐵軛中抵消。剩余的零序磁通將通過鐵心外部路徑閉合。對于零序電壓而言，它便表現(xiàn)為高磁阻和低勵磁阻抗的特性。關(guān)于其數(shù)值方面和信息見4.3。在變壓器合閘瞬間，亦可能出現(xiàn)相當(dāng)多的磁通離開鐵心而通過其外部空間閉合的現(xiàn)象。
圖12 三柱和五柱式鐵心的零序磁化狀態(tài)
在五柱式變壓器中（見圖12），無繞組的旁軛柱是一個低磁阻路徑，故零序磁通可從該處通過。與此相應(yīng)的勵磁阻抗，像正常正序磁通產(chǎn)生的勵磁阻抗那樣，是比較高的。對于三相殼式變壓器和由三臺單相變壓器組成的三相變壓器組，情況均與上述相同。
然而，施加的零序電壓和電流也受繞組三相聯(lián)結(jié)方式的影響，見以下各條。
4．5 零序和角接繞組
由于角接是一個閉合的三角形連接，故角接繞組上的三個相對電壓之和自然等于O。此外，角接繞組對零序電壓而言，可看成是短路的。
零序電流不能在角接繞組的三個端子與外部系統(tǒng)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。但是，可以由其他（YN聯(lián)接）繞組（見圖13）感應(yīng)出短路環(huán)流。從其他繞組看去，變壓器的零序阻抗具有此繞組與該角接繞組之間的短路阻抗特征。有關(guān)其值的信息見4.3。
4．6 零序和曲折聯(lián)結(jié)繞組
在曲拆聯(lián)結(jié)繞組中（見圖14），變壓器的每個心柱上套有兩個分別屬于兩個不同相的部分繞組，且其方向彼此相反。每個心柱上的零序電流分量安匝數(shù)相互抵消，不產(chǎn)生勵磁效應(yīng)。該電流僅通過一個與每柱兩個部分繞組之間漏磁通相聯(lián)系的低短路阻抗（見4.7.3）。
圖13 在角接繞組中感應(yīng)出的零序短路電流
圖14 曲折聯(lián)結(jié)繞組對零序電流的固有平衡情況
4．7 不同變壓器聯(lián)結(jié)組的零序阻抗特性
上述各條已敘述了變壓器中特定磁路和各特定繞組的零序特性。本條將概述具有正常的繞組聯(lián)結(jié)組變壓器的零序特性。
表1給出了當(dāng)一個繞組接到系統(tǒng)進(jìn)行勵磁時，各種雙繞組和三繞組的聯(lián)結(jié)組下的零序阻抗近似值。本表中所列值適用于同心式繞組結(jié)構(gòu)，其中，編號（1）、（2）、（3）順序是以（1）為最外側(cè)的繞組。第一欄中的繞組標(biāo)號是按與上述相同的順序列出。至于哪個是高壓繞組，則并不重要。
下列各條將作進(jìn)一步的敘述。
表1中，標(biāo)號YN表示繞組的中性點(diǎn)直接接地或通過一個低阻抗接地。標(biāo)號Y則表示中性點(diǎn)不接地。
當(dāng)給出百分?jǐn)?shù)時，通常是以阻抗U2/S為基準(zhǔn)。
有些聯(lián)結(jié)組用星號（*）標(biāo)出。此時，勵磁繞組中的零序電流不被任一其他繞組中的電流所平衡。零序阻抗便是比較高或很高的勵磁阻抗，這與磁路特點(diǎn)有關(guān)。
在所有其他場合下，由于繞組之間的電流平衡，故零序阻抗等于或至少接近于相關(guān)繞組之間的正常短路阻抗。
本表僅表示變壓器結(jié)構(gòu)對零序阻抗的影響。對所連接的系統(tǒng)阻抗均已忽略不計(jì)。
這就是說，在零序阻抗圖表中，一個YN接輸出繞組被看成是所有三個相均短路接地。
表1 零序阻抗的典型值
表1（完）
4．7．1 無角接繞組的YNyn或YNauto
只要變壓器的中性點(diǎn)接地，它便接受和傳遞兩個系統(tǒng)之間的零序電流。對此電流，它表現(xiàn)為正常的短路阻抗。
如果一臺自耦變壓器的中性點(diǎn)不接地，仍有可能傳輸零序電流，但它表現(xiàn)的阻抗值與短路阻抗不同。
如果從一個系統(tǒng)來的零序電流可能不傳遞到對方系統(tǒng)時，那么，對此電流來說，變壓器便是一個勵磁阻抗。對于五柱心式和殼式變壓器以及由三臺單相變壓器組成的三相變壓器組，此勵磁阻抗值是非常高的。
4．7．2 YNd或Dyn或YNynd或YNyn+d（穩(wěn)定繞組）
對于從一個有效接地系統(tǒng)進(jìn)入一個yn聯(lián)結(jié)繞組的零序電流而言，變壓器便表現(xiàn)為一個低阻抗（屬短路阻抗的性質(zhì)）。角接繞組內(nèi)的環(huán)流提供了補(bǔ)償安匝（見圖15）。
圖15 穩(wěn)定繞組的作用
這就是在Yy聯(lián)結(jié)變壓器（或由三臺單相變壓器組成的三相組）中要用輔助的角接穩(wěn)定繞組降低連接系統(tǒng)的零序阻抗的原因，由此，也降低了接地故障因數(shù)（見4.4）。此時，將導(dǎo)致接地故障電流增大。
在任一連接系統(tǒng)中出現(xiàn)接地故障時，重要的是要確保角接第三繞組或穩(wěn)定繞組的承受短路能力足以滿足最大的感應(yīng)零序電流?；蛘?，也可在角接繞組內(nèi)部接入限流電抗器，以使故障電流降低到容許值。
4．7．3 Yzn或ZNy
對于從與Z接繞組連接的系統(tǒng)來的零序電流而言，變壓器便表現(xiàn)為低阻抗（即短路阻抗特性）。對于零序電流來說，Z接繞組本來存在著安匝的平衡。
這就是當(dāng)主變壓器的繞組是角接繞組時，要用一臺ZN聯(lián)結(jié)組變壓器提供一個中性點(diǎn)，以使中性點(diǎn)接地阻抗與系統(tǒng)相連接的原因。因此，Z接變壓器便稱為接地變壓器或中性點(diǎn)耦合器，見GB/T10229-1988中第6章。接地變壓器用Ynd聯(lián)結(jié)組的繞組也可獲得同樣的功能。
如果Y側(cè)具有中性點(diǎn)接地（YNzn），大致與前述的YNyn一樣，變壓器對來自這一側(cè)的零序電流便表現(xiàn)為一個勵磁阻抗。對零序電流具有固有平衡的Z接繞組，不能為對方Y(jié)接繞組中的零序電流提供補(bǔ)償?shù)陌苍选?BR> 4．8 連續(xù)零序負(fù)載（中性點(diǎn)電流）
三相變壓器的單相負(fù)載既可以位于相同也可位于相與中性點(diǎn)之間。
在第一種情況下，一次和二次側(cè)上的電流中含有正序和負(fù)序分量，但沒有零序。變壓器一次側(cè)的相電流分布與三相聯(lián)結(jié)組有關(guān)。不可能采用特殊的變壓器聯(lián)接使單相負(fù)載轉(zhuǎn)換到一次側(cè)的對稱三相負(fù)載。允許的負(fù)載與各線組的額定電流有關(guān)。
如果負(fù)載位于變壓器的相與中性點(diǎn)之間，除了繞組的額定電流所引起的限制外，還可能受到其他的限制。根據(jù)GB1094.1-1996中8.1的要求，中性點(diǎn)端子的尺寸設(shè)計(jì)應(yīng)按預(yù)期的接地故障電流和通過中性點(diǎn)的連續(xù)負(fù)載電流（如果規(guī)定了，這是配電變壓器的一個正常運(yùn)行條件）大小來進(jìn)行。在GB1094.1-1996附錄A中，要求詢價時應(yīng)包括的信息為：
——與變壓器繞組相連接系統(tǒng)的預(yù)期運(yùn)行方式，特別是規(guī)定了帶有穩(wěn)定繞組時；
——任何預(yù)期的不平衡負(fù)載。
根據(jù)以上各條所述及繞組聯(lián)結(jié)組、磁路設(shè)計(jì)和系統(tǒng)接地方式，二次繞組的中性點(diǎn)一般可以承受下述的連續(xù)負(fù)載：
——Dyn變壓器的中性點(diǎn)，可承受繞組額定電流；
——兩個中性點(diǎn)均接地的YNyn變壓器的中性點(diǎn)，只要系統(tǒng)接地允許（就電壓不對稱而言），可允許承受額定電流：
——Z接繞組中性點(diǎn)，可承受額定電流；
——Yyn+d變壓器（即帶有穩(wěn)定繞組的變壓器）的二次繞組中性點(diǎn)端子可帶有直到額定電流值的負(fù)載，只要其角接繞組的額定容量至少等于二次繞組額定容量的1/3。（第二繞組每相的環(huán)流是與二次繞組中的零序電流相平衡，按定義，它是中性點(diǎn)電流的1/3）。
——在帶有能承受負(fù)載的第三繞組的Yynd變壓器中，此第三繞組將具有與穩(wěn)定繞組（見上面所述）相同的功能。角接繞組中的任何環(huán)流電流將會與繞組外部負(fù)載電流相結(jié)合（如果在變壓器角接繞組內(nèi)部裝有電流互感器，此合成電流可以測出）；
——沒有任何輔助角接繞組的Yyn變壓器不能提供良好的相電壓對稱（此時，一次側(cè)中性點(diǎn)不接地）；
——Yyn接的三柱心式配電變壓器，通常不宜在相與中性點(diǎn)之間帶有負(fù)載。如果中性點(diǎn)承受的電流約大于繞組額定電流的10%，電壓非對稱性將大到不能容許。所以，對于向四線配電系統(tǒng)供電的配電變壓器，最好采用Dyn或Yzn聯(lián)結(jié)；
——具有這種聯(lián)接的中等容量及中等電壓的變壓器，除承受100%對稱負(fù)載外，還可向消弧線圈供給2h的25%額定電流負(fù)載而無發(fā)熱的危險。但是，這種要求尚需特別的確認(rèn)。
4．9 在異常高的工頻電壓下的磁路磁阻、勵磁阻抗和穩(wěn)態(tài)飽和
電力變壓器的等值“單線圖”含有一個表示磁路的磁勵電流的分路元件。正常運(yùn)行時，此時電流非常小，從而可以忽略不計(jì)。例如，在計(jì)算電壓降時，這種等值線路圖是正確的（見第7章）。換句話說，勵磁電感非常高。就勵磁特性而言，勵磁磁通所遇到的磁阻很低，即主磁通的路徑容易勵磁。
如果變壓器中任一心柱的繞組上的工頻電壓異常高，在每半個周期中，鐵心出現(xiàn)飽和。在此飽和的情況下，磁阻明顯的增加。由此，從電源處得到一個急劇增加的峰值勵磁電流。
在鐵心飽和現(xiàn)象出現(xiàn)期間，有相當(dāng)多的磁通在鐵心外部，如存在于鐵心與繞組之間。這可使繞組外部的金屬結(jié)構(gòu)內(nèi)感應(yīng)出相當(dāng)大的渦流，從而，在意想不到的接觸點(diǎn)之間引起局部過熱和放電。
在嚴(yán)重過載電流時，會出現(xiàn)過大的漏磁通，有可能使變壓器內(nèi)局部出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。此漏磁通通過兩個繞組之間的空間，且其中的一部分又通過鐵心形成回路。此外，在這種條件下，運(yùn)行電壓也很可能是異常的。由于這種綜合的結(jié)果，將在鐵心的某些部分引起預(yù)料不到的飽和情況。
4．10 瞬態(tài)飽和、涌流
當(dāng)一臺變壓器突然合上系統(tǒng)額定電壓時，也可能出現(xiàn)一種隨機(jī)飽和現(xiàn)象，通常稱之為涌流（見圖16）。
在穩(wěn)態(tài)下，施加于一個繞組相上的兩個半零點(diǎn)之間的半波單相電壓的電壓-時間積分，此乃表示相應(yīng)的磁通是由某一極性的滿磁密值變到另一極性的滿磁密值。
但是，在勵磁一開始時就出現(xiàn)了干擾的瞬態(tài)情況。根據(jù)磁路中存在的剩磁極性和電壓波形過某一點(diǎn)合閘，在施加電壓極性變化之前，瞬態(tài)磁密可能達(dá)到鐵心飽和限值，甚至可能超過此限值。瞬態(tài)勵磁電流峰值可能達(dá)到比額定電流峰值還大，甚至接近于變壓器的短路故障電流值。
圖16 涌流瞬態(tài)
從上述現(xiàn)象顯然可以看出這是一個隨機(jī)事件，它有時只在幾次合閘中就充分地展現(xiàn)出。來自系統(tǒng)中的涌流，在不同相中具有不同的幅值。當(dāng)角接繞組或帶有有效地接地中性點(diǎn)的星接繞組合閘時，這種現(xiàn)象與單個的心柱有聯(lián)系，而在無中性點(diǎn)電流連接的星接繞組情況下，一開始就包含兩柱繞組串聯(lián)的組合。
當(dāng)發(fā)生高涌流時，總是有偏移并僅出現(xiàn)一個極性的高波幅。因此，涌流含有直流分量并在1s內(nèi)衰減。具有低損耗鐵心材料的變壓器，此衰減時間較長且大型變壓器的衰減時間還要長些。此直流分量和電流的高諧波含量對繼電保護(hù)電路是很重要的。它可能使與合閘變壓器并聯(lián)的已勵磁的變壓器出現(xiàn)飽和效應(yīng)。這種現(xiàn)象伴隨著很大的砰砰聲，它可持續(xù)若干秒，或者甚至幾分鐘，此后，變壓器才恢復(fù)至正常的嗡嗡聲。
用額定電流倍數(shù)表示的預(yù)期的涌流最大值，與變壓器設(shè)計(jì)時所選定的工作磁通密度有關(guān)。目前所用的鐵心材料，其工作磁密值比過去高。線圈的排列也很重要，例如，在一對同軸繞組中，究竟是對內(nèi)繞組還是對外繞組進(jìn)行勵磁。由于外繞組具有較高的空心電感，因而，從系統(tǒng)中取得較低的涌流。
4．11 地磁感應(yīng)電流和直流系統(tǒng)中的寄生電流
一個通過變壓器中性點(diǎn)進(jìn)行有效接地的高壓交流系統(tǒng)，將為流入地殼的直流或準(zhǔn)直流電流提供一個低電阻值的路徑。
地磁感應(yīng)電流主要出現(xiàn)在具有高電阻率砂礫土壤的溫帶地區(qū)。它們出現(xiàn)在變壓器中性點(diǎn)處的，有約幾十安培幅值的緩慢變化的脈動電流（約幾分種）。
寄生電流是來自于直流牽引系統(tǒng)、陰極保護(hù)系統(tǒng)等的地表回流電流。在變壓器中性點(diǎn)處，可達(dá)到幾個安培。
當(dāng)變壓器受到在中性點(diǎn)處的這種直流電流影響時，會使磁路出現(xiàn)直流偏磁。勵磁電流變得嚴(yán)重的不對稱。為平衡施加的直流電流，此勵磁電流也含有較高的諧波含量。這些直流電流將產(chǎn)生如下幾個后果：
——變壓器聲級明顯增加。
——電流諧波可能引起繼電器功能失效或誤動作。
——這些諧波甚至還會引起明顯的漏磁過熱。
這種現(xiàn)象的嚴(yán)重程度是與直流電流對鐵心的磁化能力有關(guān)，也與鐵心設(shè)計(jì)有關(guān)。
5 中性點(diǎn)接地的三相三繞組變壓器（獨(dú)立繞組變壓器和自耦變壓器）中短路電流的計(jì)算
5．1 概述
三相交流系統(tǒng)中的短路電流計(jì)算，見GB/T15544。
本章提供了不同類型系統(tǒng)故障時的流過不同變壓器繞組和端子的電流計(jì)算公式。
變壓器聯(lián)結(jié)組為YNynd或YNautod（如果第三繞組為不能承受負(fù)載的穩(wěn)定繞組為YNyn+d或YNauto+d）。
5．2 系統(tǒng)和繞組的符號
三個繞組及與其相連接系統(tǒng)均用羅馬數(shù)字表示；
Ⅰ指高壓繞組或系統(tǒng)；
Ⅱ指中壓繞組或系統(tǒng)；
Ⅲ指第三繞組或穩(wěn)定繞組。
繞組Ⅰ和Ⅱ?yàn)橹行渣c(diǎn)接地Y接繞組。
每個繞組的三個線端用大寫字母A、B和C表示。
Y接繞組中的相繞組用與線端相同的字母表示。角接第三繞組中的相繞組則用兩個字母AB、BC和CA表示。
電壓、電流或阻抗的各對稱分量分別用標(biāo)記+、-、0標(biāo)記在右上角處，例如：
三相相位移算子的復(fù)數(shù)為：
5．3 變壓器參數(shù)
用百分?jǐn)?shù)符號表示的基準(zhǔn)容量：
Sr（主要繞組Ⅰ和Ⅱ的額定容量）。
繞組的基準(zhǔn)電壓：
UⅠ、UⅡ、UⅢ（繞組的額定電壓）。
繞組的基準(zhǔn)電流：
IⅠ、IⅡ、IⅢ（繞組的額定電流）。
因此，繞組的基準(zhǔn)阻抗：
括號內(nèi)的標(biāo)記表示該阻抗所歸算的電壓系統(tǒng)。
阻抗百分?jǐn)?shù)值或標(biāo)幺值的定義為：
式中：
ZⅠ，Ⅱ(Ⅰ)——指歸算到電壓I的繞組Ⅰ和Ⅱ之間的每相阻抗，Ω；
ZⅠ，Ⅱ(Ⅱ)——指歸算到電壓Ⅱ的繞組Ⅰ和Ⅱ之間的每相阻抗，Ω；
ZⅠ，Ⅱ——指繞組Ⅰ和Ⅱ之間的標(biāo)幺值（或百分?jǐn)?shù)）阻抗。這種表達(dá)方式與額定容量Sr，有關(guān)，而與電壓側(cè)無關(guān)。
所有電壓、電流或阻抗的標(biāo)幺值或百分?jǐn)?shù)用同一字母小寫來表示。
將三繞組系統(tǒng)變換到星形等效網(wǎng)絡(luò)，且各支路阻抗標(biāo)幺值計(jì)算式如下所示；
ZⅠ=1/2(ZⅠ，Ⅱ+ ZⅠ，Ⅲ- ZⅡ，Ⅲ)
ZⅡ=1/2(ZⅡ，Ⅲ+ ZⅠ，Ⅱ- ZⅠ，Ⅲ)
ZⅢ=1/2(ZⅠ，Ⅲ+ ZⅡ，Ⅲ- ZⅠ，Ⅱ)
各對稱分量阻抗如下所述：
正序阻抗，按定義是與在對稱三相電流負(fù)載下的常規(guī)變壓器阻抗相同。
變壓器的負(fù)序阻抗等于正序阻抗。
兩個主要繞組之間的零序短路阻抗與常規(guī)變壓器阻抗通常存在一定程度上的差異。此差異大致為常規(guī)阻抗的10%～20%之間，是大些還是小些，則與繞組的排列有關(guān)。但是，如果在角接繞組內(nèi)部接有電抗器，則出現(xiàn)了附加的零序阻抗，因此，零序阻抗將會很大。
5．4 系統(tǒng)Ⅰ和Ⅱ的阻抗
系統(tǒng)阻抗用下標(biāo)S表示，用以區(qū)別變壓器短路阻抗。它們?nèi)缤儔浩髂菢樱彩嵌搪纷杩埂?BR> 正序和負(fù)序阻抗假定是相等的，但其零序阻抗卻較高。
式中：1≤k≤3（有效接地）。
類似的關(guān)系式也適用于系統(tǒng)Ⅱ。
第三系統(tǒng)阻抗均不參與下述任一計(jì)算方法。
繞組Ⅰ和Ⅱ的變壓器中性點(diǎn)，或自耦聯(lián)結(jié)的公共中性點(diǎn)，均不通過任何附加阻抗與變電站接地點(diǎn)相連接，否則，會產(chǎn)生附加的零序阻抗。
5．5 本條所研究的各情況的摘要
情況1：系統(tǒng)Ⅱ的單相接地故障（圖17a）
情況2：系統(tǒng)I的單相接地故障（圖18a）
情況3：系統(tǒng)Ⅱ的兩相接地故障（圖19a）
情況4：系統(tǒng)Ⅰ的兩相接地故障（圖20a）
情況5：端子Ⅱ的三相短路
情況6：端子Ⅰ的三相短路
情況7；繞組Ⅲ的三相短路
對于情況1～4，圖17a～圖20a已包括了與系統(tǒng)線路相連接的變壓器的三相圖中的電流流向。圖中雖表示自耦變壓器的連接，但此計(jì)算也適用于獨(dú)立繞組的連接。
圖17b～圖20b也表示出與用對稱分量法計(jì)算短路電流相對應(yīng)的等值“單線”阻抗網(wǎng)絡(luò)。此阻抗網(wǎng)絡(luò)包括三個方框體，它們依次分別為正序、負(fù)序和零序阻抗單元。
圖17a 情況1：系統(tǒng)Ⅱ單相接地故障
圖17b 情況1：三相線路圖和對稱分量阻抗網(wǎng)絡(luò)
圖17 情況1
全部阻抗都以系統(tǒng)Ⅱ?yàn)榛鶞?zhǔn)。
對于本情況，參見附錄A（提示的附錄），情況1：
式中
故障電流為
各支路電流
由系統(tǒng)Ⅱ的A相（故障相）；
變壓器繞組Ⅱ的A相：
B相（非故障相）：
繞組Ⅰ中的各分量電流：
繞組Ⅰ中的A相
其他相：
角接繞組中的環(huán)流：
注：本情況與情況1類似。只須將下標(biāo)Ⅰ和Ⅱ相互置換，就可由情況1結(jié)果得到全部參數(shù)計(jì)算式。
圖18a 情況2：系統(tǒng)Ⅰ的單相接地故障
圖18b 情況2：三相線路圖和對稱分量阻抗網(wǎng)絡(luò)
圖18 情況2
全部阻抗都以系統(tǒng)Ⅰ為基準(zhǔn)。
對于本情況，見附錄A（提示的附錄），情況1：
式中：
故障電流為：
各支路電流
由系統(tǒng)Ⅰ的A相（故障相）：
變壓器繞組Ⅰ的A相：
B相（非故障相）
繞組Ⅱ中的各分量電流：
各相電流：
角接繞組中的環(huán)流：
圖19a 情況3：系統(tǒng)Ⅱ上的兩相接地故障
圖19 情況3
采用說明：
1]原文的相序標(biāo)錯了。
圖19b 情況3：三相線路圖和對稱分量阻抗網(wǎng)絡(luò)
圖19（完）
全部阻抗以系統(tǒng)Ⅱ?yàn)榛鶞?zhǔn)。
對于本情況（見附錄A，情況2），電壓各分量為：
式中：
由此，
故障電流各分量：
系統(tǒng)Ⅱ中的各分量電流
系統(tǒng)Ⅱ中的相電流
變壓器繞組Ⅱ中的各分量電流
繞組Ⅱ中的相電流：
線路和繞組Ⅰ中的各分量電流：
相電流
角接繞組中的環(huán)流：
注：本情況與情況3類似。只須將下標(biāo)Ⅰ和Ⅱ相互置換，就可由情況3結(jié)果得到全部參數(shù)計(jì)算式。
圖20a 情況4：系統(tǒng)I的兩相接地故障
圖20 情況4
圖20b 情況4：三相線路圖和對稱分量阻抗網(wǎng)絡(luò)
圖20(完)
全部阻抗都以系統(tǒng)Ⅰ為基準(zhǔn)。
對于本情況，電壓各分量為：
式中：
由此，
故障電流各分量：
系統(tǒng)Ⅰ中的各分量電流：
系統(tǒng)Ⅰ中的相電流：
變壓器繞組Ⅰ中的各分量電流：
繞組Ⅰ中的相電流：
線路和繞組Ⅱ中的各分量電流：
相電流
角接繞組中的環(huán)流：
情況5：端子Ⅱ的三相短路
本情況僅含有正序。
系統(tǒng)Ⅱ的每相故障電流：
繞組Ⅰ中的每相電流：
繞組Ⅲ中無環(huán)流。
情況6：端子Ⅰ的三相短路
本情況僅含有正序。
每相故障電流：
繞組Ⅱ中的每相電流
繞組Ⅲ中無環(huán)流。
情況7：繞組Ⅲ的三相短路
本情況僅含有正序：
阻抗均以繞組Ⅲ為基準(zhǔn)。
短路電流以一線路電流：
每相繞組的短路電流：
由系統(tǒng)I和Ⅱ承受的故障電流：
繞組Ⅰ和Ⅱ中的電流：
6 三相系統(tǒng)中的變壓器并聯(lián)運(yùn)行
在本章中，并聯(lián)運(yùn)行是指相同供電設(shè)施中變壓器之間采取端子對端子直接相連接下的運(yùn)行。只考慮雙繞組變壓器。從邏輯上說，也適用于三臺單相變壓器組成的三相組。
為了能成功地并聯(lián)運(yùn)行，變壓器需要：
——具有相同的相位關(guān)系—鐘時序數(shù)（其他可能的聯(lián)結(jié)組將在下面補(bǔ)述）；
——在允許偏差內(nèi)，電壓比相同（對有載調(diào)壓變壓器，級電壓也相同），且具有相近的分接范圍。
——在允許偏差內(nèi)，其相對短路阻抗（阻抗百分?jǐn)?shù)）相同。這也意味著兩臺變壓器在分接范圍內(nèi)的相對阻抗的變化應(yīng)相近。
這三個條件將在下列各條中作詳細(xì)說明。
重要的是，當(dāng)一臺變壓器準(zhǔn)備要與一臺已有的變壓器作并聯(lián)運(yùn)行時，在其招標(biāo)規(guī)范書中應(yīng)包括此已有變壓器的相關(guān)信息。有關(guān)其聯(lián)結(jié)組，應(yīng)謹(jǐn)慎地告知。
——兩臺容量差別過大（例如大于1：2）的變壓器不宜并聯(lián)運(yùn)行。其固有阻抗百分?jǐn)?shù)的最佳設(shè)計(jì)是隨變壓器的規(guī)格而變化的。
——根據(jù)不同設(shè)計(jì)概念制造的變壓器在其分接范圍內(nèi)，可能存在著不同的阻抗水平和不同的變化趨勢。
——不必對某些參數(shù)有少量失配的后果表示過多的擔(dān)心。例如，對兩臺并聯(lián)的變壓器，沒有必要準(zhǔn)確地提出相同的分接電壓。分接級通常是少到使錯開的分接能合理的運(yùn)行。然而，當(dāng)分接級過多（見6.2和6.3）時，亦應(yīng)引起注意。
規(guī)定的和保證的電壓比及短路阻抗參數(shù)應(yīng)符合GB1094.1-1996表1和第9章中的允許偏差。在特殊情況下，特別是在并聯(lián)運(yùn)行下，可能要求更嚴(yán)格的偏差，參見GB1094.1-1996表1中的注2。
實(shí)際上，兩臺不同設(shè)計(jì)的變壓器，若它們之間的相對負(fù)載失配率一般不大于10%時，則認(rèn)為是合理的。
6．1 三相聯(lián)結(jié)組和相位關(guān)系配合
圖21示出的三相變壓器常用的聯(lián)結(jié)組，是引自GB1094.1–1996附錄D。在每個方框中，還表示出1個或2個變換的鐘時序數(shù)。這意味著，例如，如果一臺具有鐘時序數(shù)1的變壓器二次端子，可非常簡單地通過循環(huán)變換（Ⅱ變?yōu)棰瘢笞優(yōu)棰蚝廷褡優(yōu)棰螅﹣碇匦旅?，由于相位移變化?20°電氣角度，故鐘時序數(shù)便變?yōu)?。由此，當(dāng)兩臺變壓器的聯(lián)結(jié)組鐘時序數(shù)相差4或8時，只須將其中一臺變壓器的任何一側(cè)的連接線作循環(huán)變換后，就可并聯(lián)連接運(yùn)行。
甚至，還可以使用一臺具有鐘時序數(shù)1或5的變壓器與一臺具有鐘時序數(shù)11或7的變壓器并聯(lián)運(yùn)行，只要將其中一臺兩側(cè)的相序倒過來即可。
由于零序阻抗特性不同，不推薦將Dyn和Yzn接變壓器作并聯(lián)運(yùn)行。
圖21 常用的三相聯(lián)結(jié)組以及一些可能的并聯(lián)
采用說明：
原文兩相短接了。
端子標(biāo)志按我國習(xí)慣改為“L1、L2、L3”。
6．2 電壓比的差異及環(huán)流
如果將電壓比略有差異的兩臺變壓器并聯(lián)勵磁，則將在變壓器之間產(chǎn)生環(huán)流。此環(huán)流近似值按下述方法確定。
有兩臺變壓器a和b，其額定容量分別為Sa和Sb，相對短路阻抗分別為Za和Zb，令其在空載狀態(tài)下由任一側(cè)并聯(lián)勵磁。在變壓器的相對側(cè)上的感應(yīng)空載電壓Ua和Ub之間的差，可表示為平均電壓的分?jǐn)?shù)P。此平均電壓可假定為近似地等于額定電壓Ur：
電壓差會通過兩臺并聯(lián)變壓器阻抗相串聯(lián)后之總和產(chǎn)生環(huán)流。由于阻抗主要是感性，故環(huán)流也是感性的。
環(huán)流Ic和相應(yīng)的電抗容量Qc，分別表示為各臺變壓器的額定電流Ir和額定容量Sr的分?jǐn)?shù)，其近似值為：
如果兩臺變壓器的容量相同且相對短路阻抗也相同，則這些表達(dá)式右邊可簡化為：
例：
當(dāng)P=0.01額定電壓，且z=0.1標(biāo)幺值（p.u.）時，環(huán)流將為額定電流的1/20。此感性電流將按矢量與負(fù)載電流相加。只要負(fù)載功率因數(shù)相對地高些，兩臺變壓器各自合成電流之間的算術(shù)差將變得非常小。這個條件與通常的假定相比，確實(shí)沒有什么困難。
分析表明，在一先一后的分接操作中，其環(huán)境幅值的大小，是與兩臺并聯(lián)連接變壓器的分接開關(guān)交錯一個分接級時相對應(yīng)。
在一定條件下，甚至有意使分接交錯，以便補(bǔ)償由于不同短路阻抗值引起的環(huán)流電抗分量（見6.3）。
6．3 不相等的短路阻抗
當(dāng)兩臺變壓器的短路阻抗相等時，這表示在相等的標(biāo)幺值負(fù)載（等于用額定電流百分?jǐn)?shù)表示的負(fù)載電流，或等于用額定容量百分?jǐn)?shù)表示的負(fù)載容量）下，它們具有相同的電壓降。如果并聯(lián)連接，它們所承擔(dān)的負(fù)載是與各自的額定容量值成正比。
當(dāng)并聯(lián)連接的變壓器的短路阻抗不相等時，阻抗低的變壓器同阻抗值高的變壓器相比，其負(fù)載容量占有較高的額定容量百分?jǐn)?shù)，以使兩臺變壓器絕對電壓降相等。這多少會增加變壓器的合成功率損耗，此外，還可能限制了供電設(shè)施的負(fù)載能力。
不平衡負(fù)載的計(jì)算如下：
如上述各條所述，設(shè)a和b分別表示具有額定容量Sra和Srb的兩臺變壓器，其相應(yīng)短路阻抗分別為Za和Zb。變壓器的電壓比相同。設(shè)它們要承擔(dān)的負(fù)載用S表示。各臺承擔(dān)的負(fù)載分別為Sa和Sb，故有：
例：
變壓器 a:Sra=10MVA, Za=10%
b:Srb=20MVA, Zb=12%
總負(fù)載S=27MVA，為二臺變壓器額定容量值之和的90%。
各臺變壓器實(shí)際負(fù)載為：
Sa/Sra=1.01；Sb/Srb=0.84
Sa=10×1.01≈10MVA；Sb=20×0.84≈17MVA；
變壓器a為滿載，與此同時，變壓器b僅占額定容量的84%。
與理想負(fù)載分配相比，這種組合的理論負(fù)載能力可能降低約10%。但是，如果是涉及與現(xiàn)有變壓器組合的問題，則上述結(jié)果還是相當(dāng)合理的。根據(jù)GB1094.1，一臺新變壓器在主分接位置上的短路阻抗允許偏差為宣布值的7.5%～10%。對其他分接位置，其允許偏差要放寬些。
在實(shí)際中，通常忽略兩臺并聯(lián)變壓器之間的由于配合不佳對組合后的負(fù)載損耗所帶來的影響。
有時有意錯開兩臺分接開關(guān)的分接位置以便盡可能對短路阻抗值不相等所帶來效應(yīng)進(jìn)行局部的補(bǔ)償。但是，這種補(bǔ)償僅對負(fù)載電流的無功率分量起作用，并且也僅當(dāng)功率因數(shù)相當(dāng)?shù)蜁r有效果。
6．4 分接范圍內(nèi)短路阻抗的變化，繞組排列的影響
GB1094.1-1996中5.5涉及詢價時對帶有分接開關(guān)調(diào)壓的變壓器的短路阻抗規(guī)定的各種方法。在該條注中指出了分接范圍內(nèi)的阻抗變化的全面規(guī)定，這將要求用非常嚴(yán)格的方式來限制繞組的排列。
對各調(diào)壓分接的阻抗值允許偏差按GB1094.1-1996（第9章和表1）。也有另一種規(guī)定分接的方法，它是采用圍繞阻抗允許范圍的界限法。實(shí)際上，這種方法可能有更大的靈活性（見GB1094.1–1996附錄C）。
圖22系用圖示的方式說明一臺帶有與高壓主繞組相串聯(lián)的單獨(dú)布置的分接繞組變壓器的串聯(lián)阻抗的典型變化特性曲線。分接繞組可以像主繞組那樣位于低壓繞組的同一側(cè)（圖22a）或在相對的一側(cè)（圖22b）。
圖22是同等地適用于同心式繞組的心式變壓器和帶有軸向交疊布置繞組的的殼式變壓器。例如，兩臺心式變壓器的繞組排列，從鐵心開始向外順序?yàn)椋?BR> ——低壓—高壓主繞組—分接繞組。見圖22a；
——分接繞組—低壓—高壓主繞組，見圖22b。
兩種排列都在使用，對于一定的額定容量和電壓范圍內(nèi)，優(yōu)先選擇用那一種方案，制造廠可能給予標(biāo)準(zhǔn)化了。但是，兩種可選擇方案給出了整個分接范圍內(nèi)的阻抗變化相反的趨勢。
分接繞組中勵磁匝的變化會引起漏磁通圖的變化和使變壓器的相應(yīng)的漏磁磁導(dǎo)發(fā)生變化。在分接繞組鄰接高壓主繞組（圖22a）的情況下，當(dāng)調(diào)壓匝數(shù)增加是與主繞組相加時，后者也增加；當(dāng)調(diào)壓匝數(shù)增加是與主繞組相減時，后者便減小。當(dāng)分接繞組不與高壓主繞組鄰接（圖22b）時，匝數(shù)變化對漏磁磁導(dǎo)變化趨勢的效果正好相反。此外，對于圖22a的排列，其漏磁磁導(dǎo)變化較?。粚τ趫D22b的排列，其變化更大。
短路阻抗百分?jǐn)?shù)（及其變化）僅反映了漏磁磁導(dǎo)（及其變化），當(dāng)令一個恒定的額定容量為基準(zhǔn)值時，它必然與所考慮哪一側(cè)無關(guān)。同樣地，絕對短路阻抗（用歐姆表示）的變化，從匝數(shù)不變的繞組（LV）來看，僅反映了漏磁磁導(dǎo)的變化。
以上敘述，可用圖22a和22b中的曲線①表示出。對于圖22a的排列，其變化較?。欢鴮τ趫D22b中的排列，則具有更明顯的變化。
絕對短路阻抗值（用歐姆表示）變化，從匝數(shù)可變的繞組（HV繞組）來看，既反映了漏磁磁導(dǎo)變化，也反映了勵磁匝數(shù)的平方關(guān)系，這是由于基準(zhǔn)值是與勵磁匝數(shù)的平方成正比。對于圖22a中的排列，勵磁匝數(shù)平方的變化趨勢與漏磁磁導(dǎo)變化相同，從而使總變化加強(qiáng)。對于圖22b中排列，正好相反，勵磁匝數(shù)的變化趨勢與磁導(dǎo)變化相反，這樣，總變化便減小。這用圖22a和圖22b中的曲線②來表示。
在詳細(xì)分析與實(shí)際變壓器分接有關(guān)的短路故障電流中，這些考慮是很重要的。
圖22a HV和調(diào)壓繞組外部的LV繞組
圖22b HV和調(diào)壓繞組之間的LV繞組
?、購臒o分接的繞組（低壓）側(cè)得到的阻抗歐姆值變化
?、趶膸Х纸泳€組（高壓）側(cè)得到的阻抗歐姆值的變化
圖22 與調(diào)壓繞組位置有關(guān)的分接范圍下的阻抗變化
7 規(guī)定負(fù)載的電壓降計(jì)算、三繞組變壓器負(fù)載損耗
7．1 電壓降計(jì)算的必要性
IEC（包括GB）關(guān)于變壓器額定容量和額定電壓的定義，是指其額定容量為輸入容量，并且施加于輸入端子（一次端子）的運(yùn)行電壓，原則上應(yīng)不超過額定電壓（見GB1094.1-1996中4.1）。
因此，負(fù)載條件下的最大輸出電壓為額定電壓（或分接電壓）減去一個電壓降。在額定電流和額定輸入電壓下的輸出容量，原則上等于額定容量減去變壓器所消耗的容量（有功功率損耗和無功功率）。
在北美，額定容量（MVA）是以二次額定電壓為基礎(chǔ)的，而此額定二次電壓是靠施加于一次繞組的電壓必須補(bǔ)償在額定二次電流和滯后功率因數(shù)不小于80%下的變壓器中的電壓降來保持。用這種方法計(jì)算電壓降的實(shí)際差別是比較小的。公式（67）示出這種差別。
為了滿足規(guī)定負(fù)載條件下的規(guī)定輸出電壓，就必須確定相應(yīng)的額定電壓，因此，要考慮用已知的或估算的變壓器短路阻抗值來計(jì)算電壓降。本章所推導(dǎo)的表達(dá)式是符合IEC關(guān)于變壓器額定值和損耗等方面的定義。
7．2 雙繞組變壓器的短路阻抗及其等效圖
變壓器的電壓降定義為某一繞組的空載電壓與該繞組在規(guī)定負(fù)載和功率因數(shù)下所產(chǎn)生的電壓之間的算術(shù)差，見GB1094.1-1996中3.7.2和GB/T2900.15—1997中2.1.40。如無另行規(guī)定，額定電壓（或分接電壓，如果這種情況時）是指其他繞組（一次繞組）施加的電壓。
變壓器的慣用等效電路包括一個產(chǎn)生電壓降的線性串聯(lián)阻抗（對一臺多繞組變壓器，則為包括一個阻抗網(wǎng)絡(luò)）。此串聯(lián)阻抗是用短路阻抗來表示，它可由變壓器的例行試驗(yàn)測出。見GB1094.1-1996中10.4短路阻抗和負(fù)載損耗測量。電壓降與實(shí)際電壓無關(guān)，因?yàn)樵陔妷航涤?jì)算中，與電壓相關(guān)的勵磁電流可忽略不計(jì)。
通過試驗(yàn)，可以將串聯(lián)阻抗中的表示負(fù)載損耗的電阻和電抗分別求出：
Z=R+jX
通常，阻抗表示為相對值的形式，即表示為變壓器的參考阻抗Zref的分?jǐn)?shù)值和百分?jǐn)?shù)。此相對阻抗形式為：
z=r+jx 式中：z=100Z/|Zref|
Uref為Z和Zref所屬的繞組上的電壓。（如無另行規(guī)定，它就是繞組的額定電壓，但如果不是主分接而是其他分接，則改用分接電壓作為參考電壓）。Sref為相關(guān)的一對繞組的容量基準(zhǔn)值。通常，額定容量是指一對繞組中任何一個繞組的額定容量值，但是，基準(zhǔn)值應(yīng)予明確表示出以免誤解。
對于一臺三相變壓器，Z和Zref為每相阻抗（等效星形聯(lián)結(jié)）；見GB1094.1-1996中3.7.1。根據(jù)GB1094.1，阻抗的相對值或百分?jǐn)?shù)與試驗(yàn)時一對繞組中的哪一個繞組勵磁和哪一個繞組短路無關(guān)。
7．3 負(fù)載的說明
變壓器的負(fù)載可用一個任意值S的視在功率（并非額定容量）和一個相角φ來表示，也可用有功功率P和無功功率Q來表示。同時，也給出端子電壓U2，即在變壓器二次側(cè)供給負(fù)載時的電壓。
表示符號通常是按極坐標(biāo)復(fù)數(shù)形式（絕緣值|S|和幅角∠S或φ）或用實(shí)數(shù)部分P和虛數(shù)部分jQ來表示，其表達(dá)式如下：
負(fù)載可用負(fù)載阻抗ZL（每相歐姆數(shù)）來表示：
負(fù)載也可用負(fù)載電流I2及負(fù)載的相角φ表示（端子電壓U2和電流I2之間所夾的相角）。
圖23 具有串聯(lián)阻抗Zr的變壓器和具有阻抗ZL的負(fù)載的單線等效圖
7．4 電壓降公式
變壓器空載時二次電壓為U20。連接負(fù)載后，二次端子電壓為U2。
用阻抗符號，U20 和U2之間的關(guān)系式變?yōu)椋ㄒ妶D23）：
電壓降定義為算術(shù)差：
它與公式（63）聯(lián)立，由此有：
按公式（61），將變壓器阻抗中的各分量代入負(fù)載阻抗表示式內(nèi)：
表達(dá)式的模，及模的倒數(shù)分別為：
因此，電壓降為：
電壓降是一個一階差，但括號內(nèi)的表達(dá)式則不同，是一個二階差。其取決于該計(jì)算是按端子電壓U2還是按等效空載電壓U20。這種精確計(jì)算通常可不必進(jìn)行（見下條數(shù)字計(jì)算例子）。
在展開式中的第一項(xiàng)A，其幾何意義是電壓降相量I2 ZT在相量U2上的投影（見圖24）。
按定義，算術(shù)電壓降△U2通常是明顯地小于相量電壓降I2 ZT的絕對值| I2 ZT|，I2 ZT也表示U20和U2之間的相角差。相量電壓降的絕對值與負(fù)載相角φ無關(guān)。
圖24 表示相量電壓降和算術(shù)電壓降的相量圖
對于所有大型電力變壓器，串聯(lián)阻抗的電抗分量遠(yuǎn)大于電阻分量。XT的典型值一般為5%～20%；RT小于1%。
如果相角是負(fù)的（容性負(fù)載或部分容性負(fù)載），則電壓降可能為負(fù)。當(dāng)連接負(fù)載時，二次電壓將高于它的空載電壓值。
7．5 用百分?jǐn)?shù)符號表示的電壓降計(jì)算
設(shè)容量和電壓的額定值分別用Sr和Ur表示，據(jù)此，變壓器阻抗的百分?jǐn)?shù)表達(dá)式為：
假設(shè)參考電壓Ur（額定電壓或分接電壓），無論如何，總是近似地等于實(shí)際的二次電壓U2。
那么，公式（65）中的電壓比值表示式可改寫為：
S/S r為實(shí)際負(fù)載對額定容量的比值，也是實(shí)際負(fù)載電流對額定電流的比值。
以下用數(shù)值計(jì)算例子來閘述各項(xiàng)的相對值。
例：
50%負(fù)載即S/ Sr=0.5，x=15%,r=0.7%,cosφ=0.8感性
如果cosφ=0.8，則sinφ=0.6。電壓比表達(dá)式變?yōu)椋?BR> 1+0.50（0.15×0.6+0.007×0.8）+j0.50（0.15×0.8-0.007×0.6）=1+0.48+j0.058
電壓降的百分?jǐn)?shù)變?yōu)椋?BR> U20/ U2-1=(|1.048+j0.058|-1)=0.050或5%
分析電壓降的第一次近似值，它直接取項(xiàng)A，故結(jié)果為4.8%，全部的計(jì)算結(jié)果為5%，對于實(shí)用的目的來說，此近似值是令人滿意的并且它比運(yùn)行中測量的綜合準(zhǔn)確度還要好。
7．6 多繞組變壓器的等效圖，三繞組變壓器的T形等效阻抗單元
圖23表示符合GB1094.1的定義和試驗(yàn)的一臺雙繞組變壓器的等效“單線”圖。多繞組變壓器的類似延伸等效圖用圖25表示。圖中給出了一對一次端子、通過此二個端子向變壓器供給功率，并且給出一組輸出繞組，即二次、三次……。圖中包括了位于輸入端子之間的勵磁導(dǎo)納元件。表示不同繞組之間的空載匝數(shù)比的理想變壓器，是與串聯(lián)阻抗線性網(wǎng)絡(luò)相連，對于n個繞組的變壓器，此網(wǎng)絡(luò)含有n(n-1)/2個獨(dú)立單元。
圖25 多繞組變壓器的“單線”等效圖
此等效圖與一組線性電壓降公式相對應(yīng)。各阻抗單元原則上可由下述測試值計(jì)算出，例如，對于所有雙繞組組合，可由一組短路阻抗獨(dú)立測量值來計(jì)算。
在一臺三繞組變壓器中，串聯(lián)阻抗網(wǎng)絡(luò)具有三個元件。從電路理論可知，這三個元件的三角形連接圖通?？偰茏儞Q成星形（或稱T形）連接圖，反之亦然。T型連接圖適合于系統(tǒng)分析，例如，通過三繞組變壓器的無功功率流向。這三個構(gòu)成T接的元件可按圖26表示的雙繞組組合的參數(shù)來計(jì)算。
圖26 三繞組變壓器阻抗
星接元件是各物理參數(shù)的代數(shù)組合值。其中一個元件有可能是負(fù)值電抗，但它并不荒廖。位于其他兩個繞組之間的那個繞組元件就是這樣的典型情況。
將電阻分離為星接元件，這意味著把在不同雙繞組組合中所測出的負(fù)載損耗分配到各自繞組中。通常，這種方法是可以接受的，但對大型變壓器而言，其準(zhǔn)確度會有些問題，這是由于繞組中的渦流損耗和其他結(jié)構(gòu)部件中的雜散漏磁損耗相當(dāng)大。按此處所述的簡單方法，這些損耗分量不能很好地適用于線性組合。
7．7 三繞組變壓器中各繞組負(fù)載損耗分布
7．7．1一般情況
上述各條敘述了怎樣使三繞組變壓器串聯(lián)阻抗測量按雙繞組組合進(jìn)行，然后用線性變換的方法得出三個獨(dú)立繞組各自阻抗值以構(gòu)成一個星形接線圖。在此必須重申，這僅僅是一種數(shù)學(xué)的處理方法。事實(shí)上，阻抗僅存在于兩個繞組之間，并不存在著各繞組自己的串聯(lián)阻抗這種情況。
相應(yīng)方法適用于某一規(guī)定負(fù)載組合的三繞組變壓器的負(fù)載損耗。在本文中，將各繞組分別稱為H（高壓）、X（中壓）、T（低壓第三繞組）。對于三種可能的雙繞組組合的負(fù)載損耗，連同串聯(lián)阻抗一起均可測定。
PHX；PHT；PXT
這些測量方法可以用與不同參考容量值相應(yīng)的繞組中的電流來進(jìn)行，這是由于第三繞組的額定容量通常較低。如果按電流平方比例關(guān)系，將測量值變換到公共的參考容量Sˊ，則是比較方便，即：
PˊHX；PˊHT；PˊXT
各繞組中的參考電流分別為：
IˊH；IˊX；IˊT
經(jīng)過變換后，各繞組中的損耗分配值為：
對于一個給定的負(fù)載組合，在繞組中的實(shí)際電流為IH；IX；IT下，每個繞組的總損耗仍是與偏離上述參考值的電流（或容量值）平方成正比。整個變壓器的總損耗PK為三個單獨(dú)繞組的分配損耗值之和：
換算到繞組容量，則公式為：
注意上述公式中的容量值是指實(shí)際電流和帶有輸出負(fù)載的繞組的相應(yīng)空載電壓，而不是指包括變壓器內(nèi)部電壓降在內(nèi)的端子上的實(shí)際電壓。
組合的三繞組損耗的計(jì)算方法既適用于單相變壓器，也適用于三相變壓器，并且，不僅適用于獨(dú)立繞組變壓器，而且也適用于兩個繞組為自耦聯(lián)結(jié)的三繞組變壓器。
7．7．2 自耦變壓器的情況
為了計(jì)算自耦變壓器在規(guī)定負(fù)載組合下各繞組的溫升，要確定各實(shí)際繞組的負(fù)載損耗分配值，將是更加復(fù)雜的問題，這是因?yàn)樽择盥?lián)結(jié)的一對實(shí)際繞組與標(biāo)準(zhǔn)意義上的繞組不同。必須考慮自耦變壓器兩個實(shí)際獨(dú)立部分：串聯(lián)繞組S和公共繞組C，而不是只考慮高壓繞組和中壓繞組。
自耦聯(lián)結(jié)降低因數(shù)的定義（見3.1和3.2）為：
α=(UH- UX)/ UH=(IX- IH)/ IX
它就是實(shí)際繞組S或C的真正的視在功率與形式上的繞組H和繞組X的通過容量之比。
考慮雙繞組的情況，令參考容量S是在繞組H和繞組X之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
串聯(lián)繞組具有電壓UH- UX=αUH,此時電流為IˊH。
公共繞組上的電壓為UX，其參考電流為：
I′c= I′x－I′H=a I′x
故自耦聯(lián)結(jié)中各實(shí)際繞組的等效參考容量不是Sˊ而是αSˊ。
三個雙繞組的損耗組合均是以通過容量Sˊ為參考值來表示的，見圖27所示。繞組C中的實(shí)際電流在這三種組合情況下是各不相同的。
圖27 具有參考通過容量Sˊ的三個雙繞組試驗(yàn)組合
由上所述，雙繞組損耗顯然可通過下列關(guān)系式分配到各繞組中：
這組公式的逆表達(dá)式為：
在規(guī)定負(fù)載情況下，用電流IH；IX；IT表征的每個繞組的負(fù)載損耗，表示為：
為了確定公共繞組中的損耗，須計(jì)算公式繞組中的電流：
|Ic|=|īX-īH|
在第三繞組帶有獨(dú)立負(fù)載時的三相負(fù)載情況下，IX和IH的相位通常是不相同的。
但負(fù)載情況通常是表示為繞組H、X和T的視在功率值。此時，便使用下列表達(dá)式：
然而，在一般情況下，我們此處需要一個Sc的表達(dá)式。在下列公式中，電流和容量為相量，而匝數(shù)或等值空載電壓為標(biāo)量常數(shù)。
容量和為0：
用等值的空載電壓：
也存在著安匝平衡，即：
但匝數(shù)與各自額定電壓或分接電壓成正比。故有：
圖28 在各端子上和實(shí)際繞組中的容量相量圖
用三角余弦定理：
消去二個公式中的三角函數(shù)，有：
此關(guān)系式僅包括各容量的絕對值。其相位關(guān)系隱含在推導(dǎo)出的表達(dá)式中。
由此，繞組c中的分配損耗值最終表達(dá)式為：
如果
7．8 三繞組變壓器電壓降和負(fù)載損耗計(jì)算舉例
本例是用來表明怎樣逐步地借助合適的近似法，用簡單的方法完成這種計(jì)算。
對獨(dú)立繞組式的三繞組變壓器的負(fù)載情況，其三個繞組具有下列額定容量：
——一次繞組（Ⅰ）80MVA；
——二次繞組（Ⅱ）80MVA；
——第三繞組（Ⅲ）15MVA。
變壓器的負(fù)載如下：
一次繞組的輸入電壓假定等于該繞組的額定電壓。二次繞組供給感性功率因數(shù)為0.8的負(fù)載，容量75MVA。第三繞組帶有固定的電容器組負(fù)載，它在電壓等于第三繞組額定電壓時的額定值為15MVA。
為了得出端子（Ⅱ）和（Ⅲ）上輸出電壓，須計(jì)算通過變壓器的電壓降。但是，問題是，負(fù)載電流沒有給出，因此，必須先計(jì)算這些負(fù)載電流。
二次繞組上的負(fù)載規(guī)定不是以實(shí)際運(yùn)行電壓為參考。這樣，負(fù)載電流，還有電壓降，必須假定與端子電壓成反比。
另一方面，第三繞組的負(fù)載已假定為阻抗值固定的電容器組。對于這種負(fù)載，電流是與端子電壓呈正比地增加，并且由電容器組產(chǎn)生的無功功率是隨電壓的平方而增加。
變壓器試驗(yàn)報告包括下列雙繞組短路阻抗百分?jǐn)?shù)，它們都是以80MVA為參考的，相應(yīng)負(fù)載損耗則是以各自的額定容量值為參考的。表2也表示出這些以80MVA為等值電阻時的損耗百分?jǐn)?shù)。
表2 供計(jì)算用的數(shù)據(jù)
將雙繞組參數(shù)轉(zhuǎn)化為等效星形圖。其短路阻抗和損耗電阻值分別在圖29中示出。
然而，應(yīng)注意：這僅是把變壓器看成是一種“等效網(wǎng)絡(luò)”的數(shù)學(xué)表示。由于是在端子上測量的，故它反映了變壓器的性能，但這種模型不是按不同的繞組對變壓器作物理概念的敘述。T形連結(jié)是假想的。電抗元件中有一個可出現(xiàn)負(fù)值（實(shí)際上，它表示了與端子（1）相連接的繞組是位于該變壓器其他兩個繞組之間）。
圖29 星形等效短路阻抗和星形等效負(fù)載損耗分量
以下將采用逐次近似法。這便于進(jìn)行手算并說明各種參數(shù)的相對重要性。
第一次近似：設(shè)輸出端子上的電壓為額定電壓，由此，計(jì)算電壓降及變壓器的輸入容量。
第二次近似：用第一次近似中的電壓降值修正輸出電壓和以此修正負(fù)載參數(shù)（負(fù)載電流是隱含值，它與實(shí)際負(fù)載電壓有關(guān)）。由此，得到修正后的負(fù)載容量和電壓降值。
對于這些近似值計(jì)算，認(rèn)為短路阻抗中的電抗是占主要的，即Z≈X。損耗同實(shí)際負(fù)載容量相比是可以忽略不計(jì)的。
對等效星形阻抗網(wǎng)絡(luò)的每一分支，使用下列關(guān)系式。其標(biāo)幺值均用括號表示：
|i|=（S/Sr）(Ur/U)
無功功率消耗 [X][I]2
損耗功率 [r][I]2
算術(shù)電壓降 sinφ[X][I]
=(Q/S)[X]（S/Sr）(Ur/U)=[X] （Q/Sr）(Ur/U)
注意到這些公式中的無功功率Q，對電抗性負(fù)載而言，為正（分支Ⅱ），面對電容性負(fù)載來說，則為負(fù)（分支Ⅲ）。分支Ⅰ的短路電抗標(biāo)幺值為負(fù)，而分支Ⅱ和Ⅲ則均為正見圖29。
第一次近似
分支（Ⅱ）
視在功率 75MVA=0.9375標(biāo)幺值
有功負(fù)載 0.8×75=60MW
無功負(fù)載 0.6×75=45MVAr
電流標(biāo)幺值 0.9375
電壓降 0.6×0.125 5×0.937 5=0.071標(biāo)幺值
無功消耗 0.125 5×(0.973 5)2=0.11標(biāo)幺值
=0.11×80=80MVAr
分支（Ⅲ）
視在功率 15MVAr（電容性的）=－0.1875標(biāo)幺值
電流標(biāo)幺值 －0.187 5
電壓降 0.147 5×－0.187 5=-0.028標(biāo)幺值
無功消耗 0.147 5×(－0.187 5)2=0.005標(biāo)幺值
=0.005×80=0.4MVAr
節(jié)點(diǎn)T，組合功率流向
到分支（Ⅱ） 60MW和（45+8.8）MVAr
到分支（Ⅲ） （－15+0.4）MVAr
由分支（Ⅰ），總和為 60MW和39.2MVAr，等于71.7MVA
分支（Ⅰ）中電流標(biāo)幺值 0.896
分支（Ⅰ）
sinφ 39.2/71.7=0.547
電壓降 0.547×(－0.015 5)×0.896=－0.008(標(biāo)幺值)
無功消耗 －0.015 5×(0.869)2×80=-1MVAr
得到的電壓值
節(jié)點(diǎn)T 1.000+0.008=1.008標(biāo)幺值
端子（Ⅱ） 1.008-0.071=0.937標(biāo)幺值
端子（Ⅲ） 1.008+0.028=1.036標(biāo)幺值
第二次近似
根據(jù)第一次近似法得到的端子電壓代替額定電壓（1.000標(biāo)幺值）：
分支（Ⅱ）
[I] =0.937 5/0.937=1.001
無功功率消耗值和算術(shù)電壓降變?yōu)椋?BR> ——無功消耗 0.125 5×(1.001)2×80=10.1MVAr；
——電壓降，分支（Ⅱ） 0.6×0.125 5×1.001=0.75標(biāo)幺值。
當(dāng)接有電容器組時，第三繞組電壓上升（即負(fù)的電壓降）。此電容器組具有一個固定的阻抗值。
負(fù)載電流與電壓成正比，故無功功率隨電壓的平方增加。由此，新的結(jié)果值如下：
分支（Ⅲ）
電流標(biāo)幺值 －0.187 5×1.036=－0.194
電容性負(fù)載 （1.036）2×15=16.1MVAr
無功消耗 0.147 5×(－0.194)2×80=0.4MVAr
電壓降 0.147 5×(－0.194) =-0.029MVAr
節(jié)點(diǎn)T，合成功率流向
無功功率總和 45+10.1-16.1+0.4=39.4MVAr
來自（Ⅰ）的總和 60MW和39.4MVAr=71.8MVA
分支（Ⅰ）中的電流標(biāo)幺值 0.897
分支（Ⅰ）
sinφ 39.4/71.8=0.594
電壓降 0.547×(－0.015 5)×0.896=-0.008(標(biāo)幺值)
無功消耗 －0.0155×(0.897)2×80=-1MVAr
電壓的第二次計(jì)算值變?yōu)椋?BR> 端子（Ⅱ） 1.008-0.075=0.933標(biāo)幺值
端子（Ⅲ） 1.008+0.029=1.037標(biāo)幺值
如果再做一次疊代計(jì)算，其變化僅在0.001數(shù)量級。但是，但使在這種計(jì)算準(zhǔn)確度下，變壓器的基本模型和計(jì)算方法中的近似程度仍然是重要的，不可不考慮。
為了對比，用標(biāo)準(zhǔn)軟件（復(fù)數(shù)代數(shù)法）進(jìn)行計(jì)算機(jī)計(jì)算，其結(jié)果為：
U(Ⅱ)=0.93標(biāo)幺值；U(Ⅲ)=1.04標(biāo)幺值
用手算出的各分支電流值，其結(jié)合負(fù)載損耗為：
——分支（Ⅰ） 0.099×(0.897)2=0.079%；
——分支（Ⅱ） 0.277×（1.001）2=0.277%；
——分支（Ⅲ） 0.613×（0.195）2=0.023%。
其總和為0.379%×80MVA=303kW ,即300kW。
7．9 自耦聯(lián)結(jié)的三繞組變壓器中的組合負(fù)載損耗計(jì)算和各繞組的損耗分配舉例
一臺變壓器的規(guī)格為350/350/120MVA、YNautod、ONAF。額定電壓分別為380、帶分接/132/33kV。
在ONAN冷卻條件下（風(fēng)扇不開動），溫升試驗(yàn)規(guī)定為在所有各端子上施加50%額定容量：175/175/60MVA，帶分接的380kV繞組位于最小分接，即330kV。計(jì)算在此溫升試驗(yàn)中要施加多大的組合負(fù)載損耗以及變壓器各繞組的損耗分配值分別是多少？
由雙繞組測量得出下列結(jié)果，且均換算到參考溫度：
H，X 330/132kV；350MVA，1118kW
H，T 132/33kV；120MVA，255kW（350MVA→2 169kW）
X，T 330/33kV；120MVA，233kW（350MVA→1 982kW）
在上述一欄內(nèi)，含有第三繞組的兩個試驗(yàn)結(jié)果中包括了換算到共同參考容量值Sˊ=350MVA。
自耦聯(lián)結(jié)因數(shù)α為（330～132）/330=0.600。
根據(jù)公式（74），三個實(shí)際繞組的參考損耗分配值為：
Pˊs=1/2（1.4×1118+0.6×2169-0.6×1 982）=838.7kW
Pˊc=1/2（0.6×1118-0.6×2169+0.6×1 982）=279.3kW
PˊT=1/1.2（-1118+2169-0.2×1 982）=1206.2kW
施加到公共繞組C的容量值的表示式為：
三個實(shí)際繞組中的分配損耗值和組合的三繞組負(fù)載損耗變?yōu)椋?BR>
比較
根據(jù)公式（70）直接計(jì)算組合三繞組負(fù)載損耗，為：
PˊH=1/2（1118+2169-1982）=652.5kW
PˊX=1/2（1118-2169+1982）=465.5kW
PˊT=1/2（-1118+2169+1982）=1516.5kW
組合損耗
0.25×652.5+0.25×465.5+0.0294×1516.5=163.1+116.4+44.6=324.1kW
由此可見，其總和是一樣的，但此處并沒有對實(shí)際繞組（即串聯(lián)、公共、第三繞組）進(jìn)行如實(shí)的劃分。
8 額定參數(shù)和分接參數(shù)的規(guī)定
8．1 引言
本章主要說明變壓器運(yùn)行條件和額定參數(shù)（或分接參數(shù)）：額定容量、額定電壓、額定電流（其術(shù)語見GB1094.1）的規(guī)定或保證值之間的關(guān)系。
原則上說，額定參數(shù)（指變壓器主分接上的）和分接參數(shù)（指其他分接上的）是視在功率、電壓和電流的保證值和試驗(yàn)的基準(zhǔn)。不能將它們與運(yùn)行中的通過容量和與此相應(yīng)的電壓和電流值相混淆。
反之，從一組實(shí)際運(yùn)行負(fù)載情況要求看，用正確方式確定恰當(dāng)?shù)亩皇且筮^高的額定參數(shù)和分接參數(shù)的數(shù)值，是一個相當(dāng)復(fù)雜的邏輯過程。注意運(yùn)行變量組合的全部范圍，以便規(guī)定的參數(shù)正好體現(xiàn)了一組選擇的參考數(shù)據(jù)。但是，這組數(shù)據(jù)必須包含允許的運(yùn)行條件范圍。
將推薦的分析程序敘述如下并用實(shí)例加以說明。
8．2 額定參數(shù)和分接參數(shù)的規(guī)范、分接范圍寬度的影響
這里，不擬推薦就規(guī)范和訂購一臺帶分接的變壓器的每一種特定情況，進(jìn)行全面的分析。如果要做這樣的推薦，將違背正常的標(biāo)準(zhǔn)化原則。在國家標(biāo)準(zhǔn)中，通常給出了推薦的額定值表。它是額定容量優(yōu)先值系列表，通常其級差為1：1.25或更大一些（見GB1094.1-1996中4.3），同時要使額定電壓和其分接范圍適合現(xiàn)行使用的不同系統(tǒng)電壓等級的慣用運(yùn)行電壓值。
數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的目的中包括使一臺變壓器重新安裝在其他場所，特別是當(dāng)需要將它與其他變壓器并聯(lián)運(yùn)行時的情況。有關(guān)并聯(lián)運(yùn)行的問題已在第6章中單獨(dú)敘述了。
好的輸配電系統(tǒng)應(yīng)是這樣地設(shè)計(jì)和運(yùn)行的，即在輕負(fù)載下的運(yùn)行電壓與重負(fù)載下的運(yùn)行電壓之間的實(shí)際變化非常小。這需要對高壓和低壓系統(tǒng)采取合適結(jié)構(gòu)以及對無功功率進(jìn)行正確的控制來達(dá)到。因此，為了在正常運(yùn)行下進(jìn)行電壓比控制而所需要的分接范圍一般是受到限制的。
然而，也應(yīng)慎重考慮系統(tǒng)中某些元件（如線路或變壓器）被切除時的非正常的情況。在這種緊急情況或支援性運(yùn)行情況下，變壓器的電壓比變化范圍可能需要更寬些。
具有相同標(biāo)準(zhǔn)電壓的系統(tǒng)中的不同部分或與其相鄰的各系統(tǒng)，通常，各自的運(yùn)行電壓值略有不同。為了使變壓器能夠互換，可能需要一個較寬的分接范圍。
然而，使變壓器有較寬的分接范圍，不僅增加其制造成本，有時還增加其損耗，而且也急劇地增加了其設(shè)計(jì)難度和運(yùn)行故障危險，例如：由于在調(diào)壓繞組上出現(xiàn)了瞬變電壓震蕩幅值加大，就要求增強(qiáng)絕緣，甚至有時還需要更昂貴的分接開關(guān)。
考慮到各種矛盾的因素，顯然不能在本標(biāo)準(zhǔn)中給出一個通用的較寬的分接范圍的建議。用來說明分析方法的例子僅表示一個典型實(shí)例，它不能看成是一個普遍性的建議。
8．3 確定額定參數(shù)和分接參數(shù)的程序
8．3．1 總的假定
變壓器有兩個主要繞組。其中一個繞組帶有分接。
繞組的術(shù)語是指與變壓器某一電壓相關(guān)聯(lián)的所有匝數(shù)的組合體（見GB1094.1-1996中3.3.1定義）。繞組可以由若干個獨(dú)立的圓筒或線餅組成。如果繞組帶分接，這表示繞組可以重新連接以便改變其有效匝數(shù)。
在GB1094.1正文中的分接，是一個表示繞組連接狀態(tài)的抽象概念。它用規(guī)定的有效匝數(shù)和規(guī)定的分接電壓來標(biāo)記。當(dāng)某一分接下的分接電壓等于額定電壓時，則此分接稱之為主分接。
分接繞組如何進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)，對本標(biāo)準(zhǔn)來說不是重要的問題?？梢詫⒗@組的分接部分作成單獨(dú)的物理實(shí)體，此實(shí)體稱之為調(diào)壓繞組，并與繞組的主要部分相連接。這種連接可以是固定的或者通過分接開關(guān)來改變。術(shù)語“線性”、“正一反”、“粗一細(xì)”等與不同調(diào)壓方式有關(guān)。
除兩個主要繞組以外，如果變壓器還有一個穩(wěn)定繞組或一個額定容量較小的輔助繞組，這對本條的討論是無關(guān)緊要的。然而，一臺帶有同時流過兩對或更多對繞組的功率的多繞組變壓器，則不在本分析范圍之內(nèi)。
必須知道，流過兩個繞組之間的有功功率的流向。如果流向是可逆的，則這兩種情況需分別處理。
為了能完成這些分析，也應(yīng)先知道兩個繞組中的哪一個是帶分接的繞組。總的來說，這是由技術(shù)考慮和制造廠的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，而不是由擬定的安裝條件（見6.4）來確定。
進(jìn)行分析時，首先要考慮確認(rèn)變化范圍內(nèi)的所有不同負(fù)載的情況。每種情況都是由有功功率、無功功率、視在功率和功率因數(shù)來確定。也要考慮兩個繞組端子上的運(yùn)行電壓值范圍，只有在此范圍內(nèi)，才能實(shí)現(xiàn)這種負(fù)載。
在所有負(fù)載情況下，二次電壓值必須用等值空載電壓再加上變壓器內(nèi)部電壓降來代替。對于這種程序，本標(biāo)準(zhǔn)中將會另作詳細(xì)的敘述，但必須先知道或假定變壓器的短路阻抗值。
在最簡單的情況下，可通過低負(fù)載或空載以及高負(fù)載情況來確定其規(guī)范。
在更復(fù)雜的情況下，例如，專為大系統(tǒng)制造的要在不同類型負(fù)載下運(yùn)行的變壓器，建議在其招標(biāo)規(guī)范中的額定值未規(guī)定好之前，應(yīng)根據(jù)確認(rèn)的負(fù)載情況，與生產(chǎn)廠家就該臺變壓器的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行討論。這是因?yàn)檫^早地確定變壓器參數(shù)可能會使繞組排列受到某種限制，從而產(chǎn)生不必要的技術(shù)困難或?qū)е虏唤?jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)。
8．3．2 程序概要
——對每一種負(fù)載情況，其負(fù)載電流計(jì)算系按規(guī)定輸出容量和二次運(yùn)行電壓進(jìn)行。應(yīng)注明任何負(fù)載情況期間的最大值。
——必須計(jì)算規(guī)定負(fù)載下的變壓器電壓降，以便將輸出端子上的運(yùn)行電壓換算到相應(yīng)的空載電壓。
——在任一負(fù)載情況期間，應(yīng)注明變壓器兩側(cè)的等效空載電壓的最大值和最小值（見圖30a）。
——計(jì)算每一負(fù)載情況下的電壓的最大值和最小值，并注明這些變化的極限值。這可以不必是全部極限值電壓的交叉組合，因?yàn)橐淮坞妷汉投坞妷旱淖兓?，在整個輕負(fù)載到重負(fù)載的范圍下，不會是反向進(jìn)行（見圖30b）。
——利用匝數(shù)比數(shù)據(jù)，計(jì)算一次繞組的輸入電流，注明其最大值。
在這一階段中，已確定出下列6個必須的參數(shù)值。它們構(gòu)成變壓器的電磁設(shè)計(jì)框架。
——最大一次電壓；
——最大二次電壓；
——最大電壓比；
——最小電壓比；
——最大一次電流；
——最大二次電流。
為了繼續(xù)進(jìn)行其余參數(shù)的確定，必須知道哪個繞組是帶分接的繞組。
——不帶分接繞組的額定電壓可用該繞組側(cè)的最大電壓來確定（見圖30）。
——帶分接繞組側(cè)的分接電壓范圍，可按后面詳細(xì)提及的相關(guān)的電壓和電壓比參數(shù)來確定（如圖30c和30d）。根據(jù)組合的電壓變化（見GB1094.1-1996中5.2和下列進(jìn)一步的建議），便可作出分接的規(guī)范。
——不帶分接繞組的負(fù)載電流最大值，連同其額定電壓，原則上確定了變壓器的額定容量。
除非另有規(guī)定，所有分接應(yīng)為滿容量分接（見GB1094.1-1996中5.2和5.3）。但是，為了避免變壓器可能出現(xiàn)過大的尺寸設(shè)計(jì)，有可能背離這個主要規(guī)則。這樣，在未到正分接范圍終端處，分接繞組中的分接電壓可能已經(jīng)停止增加（混合調(diào)壓）。同樣地，在未到負(fù)分接終端處，可通過使用設(shè)置的最大電流分接，使其分接電流停止增加。這意味著在這些極限分接處的分接容量值，與中間分接范圍處的滿容量額定值相比，有所降低。
——主分接盡量選在分接范圍的中間位置處。在此分接下，分接繞組的分接電壓和分接電流即為其額定參數(shù)。
——最后，將全套參數(shù)值列入規(guī)范表中。
這些不同的步驟將在下列各條中用實(shí)例作詳細(xì)的闡述。
8．4 計(jì)算程序的逐步說明
在敘述一般方法的同時，還用實(shí)例進(jìn)行解釋。
例：
由115kV系統(tǒng)降壓到20kV系統(tǒng)。一次電壓范圍從107kV到系統(tǒng)最大允許值Um=123kV?？蛰d時，要求二次電壓為20kV，為了補(bǔ)償滿載電流1000A下的變壓器電壓降，此空載電壓應(yīng)上升至22kV，如果變壓器中的電壓降為1kV，則實(shí)際運(yùn)行電壓為21kV。
為簡化起見，一開始就假定高壓繞組為系統(tǒng)接受有功功率的一次繞組。此繞組同時也是帶分接的繞組。低壓繞組為不帶分接的繞組。當(dāng)著重指“一次”和“二次”時，便用與此相應(yīng)的詞，或者，當(dāng)強(qiáng)調(diào)“帶分接的”和“不帶分接的”時，便用與此相應(yīng)的詞。
即使變壓器是升壓變壓器、或者如果低壓繞組為帶分接的繞組，也應(yīng)遵守同一原則，以便易于進(jìn)行分析。
8．4．1 電壓降和等值空載電壓的計(jì)算
（此外，不擬詳細(xì)敘述計(jì)算，僅系關(guān)注其完整性而提及）。
在變壓器的二次端子上電壓為U2時，其二次側(cè)的負(fù)載為（S，φ）。相應(yīng)的負(fù)載電流比較容易地計(jì)算。負(fù)載也表示為一個等值ZL阻抗：
式中S用MVA、U2用kV和ZL用Ω表示。此公式對單相和三相負(fù)載都適用。
變壓器的短路阻抗可由現(xiàn)有的類似變壓器來計(jì)算。其值，對本條的目的來說不是十分嚴(yán)格。通常表示為阻抗百分?jǐn)?shù)，將其乘以變壓器二次側(cè)的基準(zhǔn)阻抗便得到相應(yīng)的歐姆值。
電壓降和相關(guān)空載電壓的計(jì)算見本標(biāo)準(zhǔn)第7章。
8．4．2 電壓比的變化范圍
每一負(fù)載情況也包含施加于一次或二次側(cè)的電壓，或供給負(fù)載的電壓范圍的說明，根據(jù)8.4.1，將二次側(cè)電壓換算到等值的空載電壓。然后可求出相應(yīng)的匝數(shù)比。記下最高的和最低的匝數(shù)比。這不一定是U1max/U20min和U1 min /U20max ，如圖30b所示。
這兩個極限匝數(shù)比指出了所要求分接范圍的相對寬度。如果它變得異常地大，可能要反過來對最初的關(guān)于負(fù)載情況的假設(shè)進(jìn)行嚴(yán)格審議。在過程結(jié)束階段。可能要對某些現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注進(jìn)行修改。
例（續(xù)）
此時，電壓的極限組合如下：
nmax=123/20=6.15和nmin=107/22=4.864
對此極限的組合不存在限制的必要。
8．4．3 不帶分接繞組的額定電壓
假定高壓一次繞組為帶分接的繞組，且低壓二次繞組為不帶分接的繞組。無論這種情況是否適用，原則上，可采取如下的計(jì)算程序。
不帶分接繞組的額定電壓U2r，原則上說，乃是該繞組在任何負(fù)載條件下所承受的最高電壓（如果此繞組是一次繞組，則指施加的電壓；若此繞組是二次繞組，則指等值的感應(yīng)電壓）（見圖30c）。
GB1094.1指出，變壓器應(yīng)能在5%過電壓下連續(xù)運(yùn)行而無損傷。這并不意味著在正常運(yùn)行下，經(jīng)常地使用此值。應(yīng)有一定儲備以便能在相當(dāng)少的個別情況下運(yùn)行，例如緊急事故或極限峰值負(fù)載情況下作時間有限的短時運(yùn)行。在本分析中，若大負(fù)載運(yùn)行是其使用特征，則此額定值應(yīng)適當(dāng)?shù)叵蛳滦藜s，但仍需在允許偏差范圍內(nèi)。
在北美，電壓額定值是這樣規(guī)定的：
a)變壓器應(yīng)能在滯后功率因數(shù)80%或以上以及在105%額定二次電壓下供給額定輸出容量，其溫升不超過限值；
b)變壓器應(yīng)能在情況a)下的所需一次電壓值或110%額定電壓值，兩者中選其較大者的條件下做空載運(yùn)行，其溫升不超過保證限值。
例（續(xù)）：
在本例中，額定二次電壓（不帶分接的繞組）為22kV。
注：高低壓兩側(cè)的運(yùn)行電壓比（不同比例）。
圖30a
注：電壓比極限值：急救大負(fù)載連同具有最大二次（等值空載）電壓的最小一次電壓的情況。這就是最小電壓比。將 U1max與U20min組合可能是不現(xiàn)實(shí)的，因此，最大電壓比用U1max/U3或U4/U20min來代替（U3和 U4無特定的意義）。
圖30b
圖30 分接范圍的確定
注：由于二次繞組不帶分接，故U20max是額定電壓U2r。對于恒磁通調(diào)壓，一次側(cè)的分接電壓范圍將由極限電壓比乘以額定二次電壓，額定一次電壓（主分接）是選擇在中間位置處。
圖30c
注：按圖30c，最大分接電壓U5是不現(xiàn)實(shí)的，它可能會高于適用于一次側(cè)系統(tǒng)的設(shè)備最高電壓Um。故一次側(cè)分接電壓范圍應(yīng)從圖30a中U1max處截去一部分。最大正分接的代替組合是用U20降低值（圖30d中的U6），這是混合調(diào)壓的原則（見圖31）。
圖30d
圖30（完）
8．4．4 帶分接線組的分接電壓范圍
所需的最小分接電壓為U1min= nmin×U2r（見圖30c）。
最大分接電壓可以是U1max= nmax×U2r。
如果遵從恒磁通調(diào)壓原則（CFVV），便是這種情況，但并非必須如此。從圖30c中的例子表明：在CFVV情況下，可導(dǎo)致一個不現(xiàn)實(shí)的過高的最大分接電壓，甚至比所適用系統(tǒng)中設(shè)備最高電壓 Um還要高。（從技術(shù)上說，即使鐵心磁飽和方面不受任何限制，但從絕緣配合的觀點(diǎn)看，卻使系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)了不允許的過電壓）。由此，最大電壓比不能與不帶分接繞組的滿額定電壓相結(jié)合。最大正分接僅可用于降低的二次電壓的情況。在極限正分接下的二次繞組分接電壓通常是低于額定電壓，而此時的一次分接電壓，卻保持最大施加電壓恒定值（見圖30d）。
這意味著變壓器的規(guī)范是按混合調(diào)壓原則（CbVV）作出。（見GB1094.1-1996中5.2）。轉(zhuǎn)折點(diǎn)（見圖31）稱為“最大電壓分接”。超過此點(diǎn)的諸分接均具有降低的分接容量。
被截去的最大分接繞組電壓可用一個與不帶分接繞組的額定電壓有關(guān)的電壓比nu表示：
圖31 混合調(diào)壓（CbVV）
例（續(xù)）
最低的一次繞組分接電壓為4.864×22=107kV。
最高的分接電壓將達(dá)到6.150×22=135.3kV。
但這是不允許的，必須在123kV處引入一個最大電壓分接。
注：但是在空載下，允許與分接范圍有關(guān)的電壓高于123kV。
相應(yīng)的電壓比nu為123/22=5.591。
在此階段中，在電壓比范圍4.864～6.150的中間點(diǎn)約5.507處，將一次繞組額定值定出。由此有5.507×22=121.5。
8．4．5 額定電流和額定容量
首先應(yīng)明確額定電流和額定容量的定義系指連續(xù)工況下的。此連續(xù)工況的額定容量作為確定阻抗和損耗的通用基準(zhǔn)（見GB1094.1-1996中4.1和4.2）。它也與穩(wěn)態(tài)溫升限值有關(guān)。另一方面，實(shí)際負(fù)載通常是整天整年地在變化。有可能出現(xiàn)短時高于額定容量的負(fù)載，這也可能影響到變壓器的所需電壓調(diào)節(jié)范圍。
有關(guān)怎樣將隨時間變化的負(fù)載化為一個等效的連續(xù)負(fù)載的問題，對于油浸式變壓器，見GB/T15164；對于干式變壓器，見GB/T17211。
所需的連續(xù)負(fù)載容量將用一個負(fù)載電流特定值來表示。當(dāng)運(yùn)行電壓較低時，此電流值較高并且變壓器應(yīng)按此進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算。在任何負(fù)載情況下，不帶分接繞組中的最大電流值乃是該繞組（在本例中，它指二次低壓繞組）的額定電流。
此額定電流，連同額定電壓一起，便確定了額定容量值Sr。在此階段中應(yīng)將計(jì)算值進(jìn)行適當(dāng)?shù)男藜s。
例（續(xù)）
二次負(fù)載電流從一開始就規(guī)定為1000A，它與變壓器的輸出運(yùn)行電壓無關(guān)。故此電流就成為二次繞組（不帶分接）的額定電流。
一次分接繞組的額定電流用在主分接處的電壓比來計(jì)算：1000/5.507=181.6A。
但是，此值不是一次繞組的設(shè)計(jì)計(jì)算電流值。最大的分接電流出現(xiàn)在最小分接電壓時，此時，其電壓組合為107/22：即電壓比為4.864。
因此，I1max=1000/4.864=205.6A。
8．4．6 可選擇的最大電流分接，降低容量分接
原則上說，額定容量至少是在分接范圍中的相當(dāng)大的一部分下適用。在帶分接的繞組中，意味著分接電流與分接電壓成反比。對于直到最小電壓值的分接范圍，有時會使分接電流值相當(dāng)大，這表示整個繞組將出現(xiàn)不需要的超量計(jì)算值。因此，決定在某一分接上截去此變化，該點(diǎn)便稱為最大電流分接。由此，帶分接繞組中的分接電流值保持恒定，而不帶分接繞組的對應(yīng)電流值卻因此逐漸減小。由此，在這些分接上具有降低的分接容量（見圖32）。
在此分接點(diǎn)上的分接電壓比為ni：
n1i= ni×U2r（nmin< ni< nu< nmax）
高于最大電壓分接的分接，在運(yùn)行中磁通密度將降低，故也是降低容量分接。
例（續(xù)）：
變壓器是按混合調(diào)壓的原則作出規(guī)范。最大正分接已將一次分接電壓限制在123kV。因此，大于轉(zhuǎn)換點(diǎn)的諸分接上的二次分接電壓將降低。故這些分接將是降低容量的分接，因?yàn)槔@組的分接電流始終保持恒定的1000A。
在負(fù)分接范圍中，選用最大電流分接（限制一次繞組的分接電流），在本例中未使用。
8．4．7 分接參數(shù)表及主分接的選擇
在這個階段，最大電壓比和最小電壓比已經(jīng)求出。在這兩個電壓比之間的某兩個電壓比處，于帶分接的繞組中，還設(shè)置了分接電壓轉(zhuǎn)折點(diǎn)和分接電流轉(zhuǎn)折點(diǎn)。在這兩個轉(zhuǎn)折點(diǎn)之間的分接范圍內(nèi)，施加額定容量。而在此范圍之外，直到兩個終端處，分接容量均降低。
主分接位于滿容量分接范圍的中間處，直到兩個終端處，分接容量均降低。
主分接位于滿容量分接范圍的中間處，甚至最好是位于全部分接范圍的中間點(diǎn)上。
由此，在主分接處，帶分接繞組的分接電壓和分接電流便進(jìn)一步稱為帶分接繞組的額定參數(shù)。
例（續(xù)）：
在整個分接范圍中間處，一次繞組的主分接的規(guī)范已在電壓比5.507/121.15下確定。
至此，概略的分接表業(yè)已完成。只留下一些調(diào)整和補(bǔ)充，以便在某些分接百分?jǐn)?shù)的標(biāo)準(zhǔn)組合下，使其符合分接開關(guān)具有的標(biāo)準(zhǔn)級數(shù)。
總之，采用混合調(diào)壓的變壓器的諸如電壓和電流值如表3所示。
注
1 下標(biāo)注A系指帶分接的繞組，下標(biāo)注B則指不帶分接的繞組。
2 由CFVV（恒磁通）到VFVV（變磁通）的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，位于正分接的范圍內(nèi)。對大于轉(zhuǎn)折點(diǎn)的分接，形成一個不上升的最大分接電壓UA恒定值。
3 在最大電流分接處，還選用了斷裂點(diǎn)，它位于負(fù)分接范圍中（對低于最大電流分接的諸分接，其IA值恒定，并不增大）。
圖32 帶有最大電流分接（在負(fù)分接范圍內(nèi)）的混合調(diào)壓（CbVV）的圖解說明
表3 混合調(diào)壓的分接參數(shù)
例（續(xù)）：
對本例中的變壓器，用于定貨詢價的最終修約值為：
——容量： 38MVA
——電壓比： （121±8×1.5%）/22kV
——調(diào)壓： CbVV；最大電壓123kV。
在本條中所考慮過的實(shí)際變壓器的參數(shù)，亦可同樣地列成表格，見表4所示。此表也指出了一個對變壓器進(jìn)行規(guī)范的可能結(jié)果，即主分接電壓的變化已小到可忽略并且使用16個分接級和一臺有17位的分接開關(guān)。
表4 變壓器參數(shù)
9標(biāo)準(zhǔn)變壓器的變流使用
GB1094.1-1996第1章指出，用于靜止變流器的變壓器是特殊的變壓器，它被排除在GB1094所全面適用的一般類型的電力變壓器范疇之外。參見GB/T18494.1標(biāo)準(zhǔn)。
本章將指出，當(dāng)擬用規(guī)格適當(dāng)?shù)囊话泐愋蜆?biāo)準(zhǔn)電力變壓器作變流應(yīng)用時應(yīng)注意的事項(xiàng)。其中要考慮兩個方面：
——畸變電壓的影響；
——畸變電流的影響。
9．1 畸變電壓的影響
一臺接到電力系統(tǒng)的變壓器向變流電路供電時，它具有一個不可忽視的波形畸變的外施加電壓（此畸變對鐵心損耗和鐵心發(fā)熱有影響）。
一臺由逆變器勵磁的變壓器，具有隨時間變化的非常復(fù)雜的電壓波形。一般地說，鐵心中磁通的波形，是外施電壓的積分函數(shù)，它與電壓波形相比，畸變較小。確定磁密幅值的最重要的電壓特性是其平均值，而不是電壓的方均根值。在詢問這類應(yīng)用問題時應(yīng)提供實(shí)際電壓波形。然而，就電壓而論，通常不必降低其額定容量值。
很多逆變器的工作頻率與供電系統(tǒng)的頻率不同，甚至有時在頻率變化下工作。這一點(diǎn)當(dāng)然應(yīng)該在詢價時指出。
由于觸發(fā)控制不完善，由逆變器所施加波形可能存在非對稱性問題。因?yàn)橹绷鞣至靠梢鸫棚柡同F(xiàn)象。
9．2 畸變電流的影響概述
由于繞組中的渦流損耗和金屬結(jié)構(gòu)部件中的雜散損耗，畸變電流波形將增加變壓器的附加損耗。兩種損耗均與漏磁通對時間導(dǎo)數(shù)的平方有關(guān)，而漏磁通又與繞組電流成正比?；冸娏鞯牧硪恍?yīng)是使噪聲水平更高，這是由于變壓器含有更多的高頻噪聲。
附加損耗的增加會引起較高的平均溫升。這本身是有害的，此外，還存在著由于非常明顯的局部過熱引起損壞的危險。這個問題將在下列各條中敘述。
9．3 繞組中總渦流損耗
繞組中渦流損耗的計(jì)算通常要利用詢價時所提供的諧波頻譜。
對于用圓導(dǎo)線或扁導(dǎo)線卷制的繞組，由諧波引起的渦流損耗，是與頻率的平方成正比地增加。由具有方均根值Ij（安培）的第j次諧波產(chǎn)生的渦流損耗值為：
Pej=const×(j×Ij)2
由整個電流諧波頻譜在繞組中產(chǎn)生的總渦流損耗Pe可表示為電源基頻渦流損耗Pe1的倍數(shù)值，Pe1可通過傳統(tǒng)的計(jì)算來得到。當(dāng)負(fù)載是具有非常平滑的直流電流的變流器時，Pe/ Pe1的典型值在2～3范圍內(nèi)。三相變流電路原則上僅含有某些特定的諧波。由于通過換相器后的理想波形被光滑化，更高的諧波分量被降低了。詳細(xì)信息見變流電路方面的文獻(xiàn)。
上述的理論和計(jì)算僅與用圓導(dǎo)線或扁導(dǎo)線卷制的繞組有關(guān)。對于用全寬箔卷制繞組的變壓器，電流只集中于箔式繞組的兩邊緣部分，因而使問題更加復(fù)雜。如果這種變壓器用于變流負(fù)載，要求制造廠確認(rèn)其設(shè)計(jì)是適當(dāng)?shù)摹?BR> 9．4 結(jié)構(gòu)部件中的雜散損耗
結(jié)構(gòu)部件中的雜散損耗將比繞組中的渦流損耗更難預(yù)計(jì)。它們發(fā)生在鐵磁材料（鐵心或結(jié)構(gòu)鋼）內(nèi)，并且其滲透是屬于一種非線性的現(xiàn)象，從而不能完全適合于疊加分析。在大型和特殊的變流變壓器中，結(jié)構(gòu)部件中的雜散損耗占很大的一部分，但是，當(dāng)一臺小型變流變壓器用于變流負(fù)載時，雜散損耗通常不是很大。
9．5 綜合的附加損耗，可能降低的額定容量
在正弦波額定電流下的綜合附加損耗（繞組中的渦流損耗和結(jié)構(gòu)件中的雜散損耗），可在例行的負(fù)載試驗(yàn)中測量幾個頻率下的損耗值來確定。這種方法可確定與頻率的平方有關(guān)的損耗部分和與頻率指數(shù)大于1有關(guān)的損耗部分。這兩部分之間的比例與設(shè)計(jì)有關(guān)。
對于變流波形下的綜合附加損耗，一般預(yù)計(jì)為變壓器例行試驗(yàn)中用正弦波電流測定的相應(yīng)損耗的1.5～2倍的范圍內(nèi)。
從平均溫升的觀點(diǎn)來看，應(yīng)適當(dāng)?shù)叵拗七\(yùn)行中允許的連續(xù)電流，使其略低于額定電流，以使總損耗即I2R加上附加損耗保持在變流負(fù)載下的損耗值不大于額定正弦波電流下的相應(yīng)損耗值。
9．6 局部過熱
在繞組內(nèi)部各點(diǎn)的渦流損耗強(qiáng)度是不相同的，它與漏磁場強(qiáng)及其方向有關(guān)。在與一次繞組和二次繞組之間的主空道緊鄰部分的強(qiáng)度，一般高至平均值的3部。甚至，個別地方還要更高。
高于周圍冷卻介質(zhì)（油或空氣）的變壓器繞組的平均溫升，對變壓器絕緣系統(tǒng)的壽命有直接影響。對于一臺典型的自冷式變壓器，這種溫差（繞組溫度梯度）正比于繞組損耗的0.8次方。在額定在正弦波負(fù)載條件下，一般認(rèn)為，局部熱點(diǎn)溫度與油浸式和干式變壓器繞組的平均溫度相比，可分別提高15℃和30℃。
平均繞組溫度梯度通常是在正弦波負(fù)載條件下測量。
當(dāng)變壓器供給變流用的諧波負(fù)載時，其渦流損耗和雜散損耗將明顯地增加。這可造成局部熱點(diǎn)溫度增高，從而加大變壓器壽命損失。
當(dāng)規(guī)定變壓器作變流應(yīng)用時，提供預(yù)期的變流負(fù)載的諧波分量信息是非常重要的。
10 電力變壓器損耗測量導(dǎo)則
10．1 試驗(yàn)結(jié)果、保證值、偏差、不確定性限值
當(dāng)試驗(yàn)是在與參考條件不同時或所用的試驗(yàn)參數(shù)值與規(guī)定的目標(biāo)值不同時的條件下進(jìn)行時，GB1094各個部分中的試驗(yàn)條文都含有應(yīng)如何對原始測量值進(jìn)行評估的校正的規(guī)則。
GB1094.1-1996第9章涉及用試驗(yàn)驗(yàn)證變壓器一些保證參數(shù)的允許偏差。
當(dāng)試驗(yàn)結(jié)果用數(shù)值（不僅是否作為耐受試驗(yàn)程序的判定）來表示時，它不是一個準(zhǔn)確的數(shù)字，而是具有不確定性的特點(diǎn)。這種不確定性界限有多寬是與試驗(yàn)裝置的質(zhì)量水平，特別是它的測量系統(tǒng)、操作人員的技能和試品的測量難度等有關(guān)。
根據(jù)所進(jìn)行的測量，提交的試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)包括盡可能正確的評估。這個數(shù)值按照實(shí)際情況應(yīng)是可接受的。在按無正偏差或按偏差范圍判斷試品性能參數(shù)是否符合保證值中，不應(yīng)將其不確定性界限包括在內(nèi)。
然而，整個試驗(yàn)的接受條件是測量本身必須符合一定的質(zhì)量要求，給出的限值或不確定性應(yīng)是適用的，并且這些給出內(nèi)容應(yīng)由提供的可追溯性文件證實(shí)（見GB/T19001）。
10．2 可迫溯性、測量技術(shù)的質(zhì)量特性
測量的可追溯性是指所做的一連串的校正的對比，此單個測量的有效性可追逆到由認(rèn)可的計(jì)量學(xué)會保存的各種單位制的國家和國際標(biāo)準(zhǔn)。這種可追溯性的證據(jù)應(yīng)包括下列項(xiàng)目。
a)關(guān)于測量系統(tǒng)各組成元件（電壓、電流和功率傳感器、分壓器、分流器以及指示和記錄儀器等）的誤差（振幅誤差和相角誤差）的檢驗(yàn)信息。
這可能包括：
——由各元件制造廠提供的檢驗(yàn)合格證書；
——由獨(dú)立的精密實(shí)驗(yàn)室所做的校正檢驗(yàn)證明書；
——由專職人員和用精密儀器在工廠中所做的校正檢驗(yàn)證明書；
——將實(shí)驗(yàn)室裝置直接與全套的精密測量系統(tǒng)進(jìn)行比對（整個系統(tǒng)的校正）。
由于變壓器在短路時的功率因數(shù)非常低，在下面的10.3和10.4中將指出相位角誤差對負(fù)載損耗測量是特別重要的。所連接的常規(guī)電壓和電流互感器的相位角誤差，是與所配用的儀器阻抗負(fù)載有關(guān)，并且此誤差是隨量程范圍內(nèi)的實(shí)際電壓或電流值而變化。這就使得未知的系統(tǒng)誤差（它可以進(jìn)行校正）難于從未知系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差總計(jì)中分離出來。而這些隨機(jī)系統(tǒng)誤差是不能在每一特定情況中給予消除。
b)試驗(yàn)電源的質(zhì)量信息：例如，電壓諧波分量、電壓和頻率的穩(wěn)定性。
GB1094.1有關(guān)試驗(yàn)條款包括了一般的電壓波形限制規(guī)定，特別是變壓器空載時的波形限制規(guī)定。這些要求便又對試驗(yàn)電源內(nèi)阻抗和連接等方面提出相應(yīng)的要求。關(guān)于這一點(diǎn)必須知道并估計(jì)好。如果在個別試驗(yàn)中不能直接監(jiān)測波形，則可應(yīng)用由專門研究得到的系統(tǒng)信息。
c)有關(guān)電磁干擾方面的試驗(yàn)環(huán)境信息（電磁場、接地、屏蔽）。
這要根據(jù)試驗(yàn)研究來尋找殘余的隨機(jī)噪聲和進(jìn)入測量系統(tǒng)中的干擾信號。后者可能是通過雜散電容或電磁感應(yīng)或者是引線上的電壓降或者是電纜外屏蔽層可能傳輸接地電流而進(jìn)入的。試驗(yàn)研究一般包括用實(shí)際試驗(yàn)電源進(jìn)行的模擬試驗(yàn)，但使開路或短路信號進(jìn)入測量系統(tǒng)；移動或旋轉(zhuǎn)其組成的元件；并且靈活地和系統(tǒng)地使用輔助屏蔽或接地。
d)按上述a)～c)項(xiàng)對所考慮的每個特定試驗(yàn)的系統(tǒng)誤差和測量不確定性進(jìn)行分析。這種分析應(yīng)包括一種合理的分析程序，要考慮誤差和隨機(jī)不確定性的各種原因之間的組合和相互影響。
在分析中應(yīng)區(qū)別隨機(jī)不確定性和系統(tǒng)誤差之間的差別，并且闡述各種單個誤差的組合，不同效應(yīng)的平方組合（平方和的根—RSS），或線性相加（最大可能誤差）。
分析應(yīng)給出下列詳細(xì)內(nèi)容：
——試驗(yàn)系統(tǒng)的測量能力范圍；
——用于測量的儀器布置與調(diào)整；
——按所用的與儀器布置調(diào)整相應(yīng)的校正程序，評估試驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)例。
e)為了持續(xù)地保持測量的質(zhì)量，試驗(yàn)部門應(yīng)具有例行的工作程序。這可通過對各元件及整個系統(tǒng)進(jìn)行定期檢查和例行校正來達(dá)到。它包括兩種系統(tǒng)之間的本身功能對比；檢查如項(xiàng)a)所指出的元件的穩(wěn)定性和周期性校正。
10．3 電力變壓器負(fù)載損耗測量中的誤差基本源
GB1094.1-1996中0.4規(guī)定了如下的負(fù)載損耗測量方法：
“一對繞組的短路阻抗和負(fù)載損耗測量，應(yīng)在額定頻率下，將近似正弦波的電壓施加在一個繞組上，另一個繞組短路，其他繞組開路”。
負(fù)載損耗看作是變壓器等效電路中串聯(lián)阻抗的電阻分量。認(rèn)為串聯(lián)阻抗是線性的。這意味著負(fù)載損耗應(yīng)隨電流的平方而變化。試驗(yàn)電流的測量是損耗測定誤差的主要來源。
也應(yīng)考慮負(fù)載損耗隨溫度的變化。GB1094.1-1996附錄E敘述了當(dāng)將負(fù)載損耗換算到繞組參考溫度時應(yīng)怎樣處理I2R損耗和附加損耗。因此，上述的電阻測量誤差和損耗測量時確定繞組溫度的誤差，就是參考溫度下的損耗計(jì)算的組成部分。GB1094.1-1996中10.4中給出了應(yīng)注意的事項(xiàng)。
變壓器的串聯(lián)阻抗主要是感性的。隨著額定容量增大，阻抗的功率因數(shù)趨于下降。
典型例子：
a)1000kVA變壓器：負(fù)載損耗為額定容量的1%，短路阻抗為基準(zhǔn)阻抗的6%—串聯(lián)阻抗功率因數(shù)便等于0.167；
b)100MVA變壓器：負(fù)載損耗為0.4%，短路阻抗為15%—功率因數(shù)為0.027。
試驗(yàn)中，電壓、電流和有功功率的測量是采用了包括使高值電壓和電流與測量儀器相配合的傳感器在內(nèi)的測量系統(tǒng)來進(jìn)行，常規(guī)測量系統(tǒng)包括了向電動勢指示儀器傳遞信號的電磁式電壓互感器和電流互感器。最近設(shè)計(jì)的測量系統(tǒng)使用了特殊的兩極式或零磁通電流互感器、電容式分壓器、阻塞式放大器、電子數(shù)字式倍增功率表等。不同類型的測量系統(tǒng)產(chǎn)生不同測量誤差特性，但某些遵守原則是普遍適用的。按定義，損耗測量為，P=U×I×cosφ。
復(fù)合相對誤差可由先對等式兩邊取自然對數(shù)，然后取其導(dǎo)數(shù)來得出：
電壓U相量和電流I相量之間的相位夾角φ接近π/2（90°，感性）。功率因數(shù)cosφ為一個很小數(shù)值。重寫?φ前面的系數(shù)：
圖33a 表示測量誤差的相量圖
圖33b 相對誤差表示為功率因數(shù)的函數(shù)
圖33 測量的相對誤差
這是一個遠(yuǎn)大于1的數(shù)值，它表明了在相角（弧度）測定中的一定的相對誤差會導(dǎo)致?lián)p耗測定中有相當(dāng)大的相對誤差，而此時的電壓和電流幅值的相對誤差并不擴(kuò)大損耗測量誤差。圖33a對此進(jìn)行了解釋。圖33b中示出損耗測定值的不確定性值的包絡(luò)線圖，系變壓器阻抗功率因數(shù)的函數(shù)。
因此，電力變壓器負(fù)載損耗測量的中心問題是怎樣減小或校正整個測量系統(tǒng)中或系統(tǒng)內(nèi)各個元件中的相位角。
10．4 常規(guī)損耗測量系統(tǒng)的角差校正的可能性
常規(guī)測量系統(tǒng)包括電磁式電壓互感器和電流互感器以及電動式功率表。
測量互感器分別具有相角誤差δu和δi弧度。功率表線圈的電感會使由電壓互感器施加的電壓與該表電壓線圈中的電流之間產(chǎn)生一個相角滯后。這個小的相位角（也用弧度表示）的數(shù)值等于ωL/R。式中，L為電壓線圈的電感，R為功率表中的串聯(lián)電阻可能使用的外部電阻箱電阻之和。此功率表的相角位移用δω表示。
如果在試品上的電壓和電流之間的原始相位角為φ，功率表中的實(shí)際相位角則為：
φˊ=φ+δu-δi-δω=φ+δφ
如果總相位角誤差δφ為正，則估算的功率因數(shù)cosφˊ比正確值cosφ要低。測出損耗值的校正量具有正號：
通常，角差是用電角度的弧度來表示。
1min=π/180×60=0.291×10-3rad
例：
一臺變壓器，cosφ=0.03，總相角誤差為3min，則測量損耗的相對誤差值約為3%，即：
?。?×0.291）/0.03×10-3=2.91×10-2≈3%
由電壓互感器和電流互感器產(chǎn)生的相角誤差，在實(shí)際中是很難正確地確定。校正檢驗(yàn)通常是用一臺良好的實(shí)驗(yàn)室型測量互感器。但它并不能滿意地覆蓋電路中的各種可變化參數(shù)（測量范圍、范圍內(nèi)的數(shù)值、儀器的負(fù)荷）。在校正檢驗(yàn)中，提供的準(zhǔn)確級通常也是比較受限制。對于已知的系統(tǒng)誤差，可使用合適的校正。但仍然存在著未知的不能進(jìn)行校正的系統(tǒng)誤差。
另外一個困難是，當(dāng)使用模擬式儀表時，即使是使用功率因數(shù)特別低的儀表，功率表的偏轉(zhuǎn)常常僅占刻度盤中的很小部分。因此，讀數(shù)的相對隨機(jī)不確定性可能大到足以使已知的不算大的系統(tǒng)誤差明顯地變得不重要。因而校正值的正確性（除去已知的系統(tǒng)誤差）將不會比未校正的讀數(shù)好到什么程度。
所有這些都表明，當(dāng)試驗(yàn)中使用了上述的常規(guī)測量系統(tǒng)時，要確定一個具有較高準(zhǔn)確度的可靠校正是非常困難的。這種測量不能立即追溯至標(biāo)準(zhǔn)，除非對已在某一特定試驗(yàn)中使用的整個測量系統(tǒng)用特定調(diào)整進(jìn)行了直接校正。否則，要按系統(tǒng)中各元件和儀表讀數(shù)觀測的不確定性的總限值，十分保守地估算該系統(tǒng)可能的不確定性。
10．5 先進(jìn)的測量系統(tǒng)
一個先進(jìn)的測量系統(tǒng)，指的是含有雙級或零磁通電流變換器、常規(guī)的電容分壓器電路、電子閉塞式放大器、可調(diào)式誤差外償錢路和數(shù)字式電子功率轉(zhuǎn)換器。
這種系統(tǒng)的特點(diǎn)是各個元件可按高精度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)節(jié)和校正，以使其系統(tǒng)誤差與殘余的隨機(jī)不確定范圍相比可以忽略不計(jì)。由于使用了輸出放大器，消除了構(gòu)成誤差源的儀器負(fù)荷。
整個系統(tǒng)的最終相角誤差可為100μrad～200μrad（0.3min～0.6min）數(shù)量級之間。采用這樣的系統(tǒng)，對于功率因數(shù)降低到0.02或甚至更低的損耗測量，仍可得到整體最大誤差為±3%。
總的不確定性計(jì)算既適用于全部試品參數(shù)，也適用于諸元件的各自范圍調(diào)整。采用定期地與僅用于此目的的便攜式系統(tǒng)進(jìn)行對比的檢查方式來保持此校正。
由于在該先進(jìn)測量系統(tǒng)中出現(xiàn)的信號功率水平低，故應(yīng)特別重視對測量系統(tǒng)在布置好時仔細(xì)地進(jìn)行電磁干擾等檢查（見10.2c））。
10．6 空載損耗測量
對于同一臺變壓器來說，空載損耗測量與負(fù)載損耗測量是不同的，這是由于此時的功率因數(shù)明顯地高，并且試驗(yàn)電流波形出現(xiàn)嚴(yán)重的畸變。
空載損耗，原則上是以高壓器端子上的非畸變正弦波電壓為基準(zhǔn)。GB1094.1-1996中10.5，根據(jù)平均值電壓表和方均根值電壓表這兩塊表各自讀數(shù)之間的比較，對符合要求的波形給出了一個判斷準(zhǔn)則。這意味著不僅對試驗(yàn)電源的空載波形，而且（由于不易得到滿意的電流波形）對其內(nèi)阻抗和接線連接等都提出了一定的要求。
空載電流和損耗隨施加電壓的升高而迅速上升。因此，電壓測量和調(diào)整要求嚴(yán)格，從而有助于確定損耗測定中的不確定性。
GB1094.1還進(jìn)一步規(guī)定了三相變壓器所采用的連接方法，應(yīng)使繞組各相上所施加的電壓盡可能接近于正弦波。
在試驗(yàn)大型單相變壓器時，常常出現(xiàn)了很多困難，既有涉及試驗(yàn)容量的要求（電壓波形畸變），也有涉及功率測量方面的問題。
最后，測出的空載損耗對勵磁前的磁狀態(tài)是比較敏感的。當(dāng)用直流測量繞組電阻或受到操作沖擊波沖擊時，產(chǎn)生的磁飽和使鐵心中出現(xiàn)了剩磁，這可能對測量結(jié)果有影響。因此，空載測量前對鐵心進(jìn)行系統(tǒng)的去磁，有時是獲得有代表性結(jié)果的一種措施。
附錄A
（提示的附錄）
單相和兩相接地故障的基本關(guān)系式
故障前，有一個對稱的系統(tǒng)運(yùn)行電壓
U=U+；U-=U0=0
當(dāng)故障出現(xiàn)時，各分量電壓為V+，V-，V 0。
整個系統(tǒng)的短路阻抗，從故障點(diǎn)看去，為Z+，Z-，Z0。
疊加的故障電流分量為I+，I-，I0。
應(yīng)用下列關(guān)系式：
由定義，相電壓和相電流為：
情況1—A相單相接地故障
將式（A5）和（A6）代入式（A1）的總和中，有：
情況2—B相和C相均接地故障
按公式（A1）
