介绍

        根据相关标准，作为工厂验收测试的一部分，变压器投入使用前，变压器变压比测量是行业中经常使用的测试之一，并作为一项有价值的诊断测试。

        通常，可以结合使用三相电源和相位矢量分析仪或者特别设计的三相变压比电桥，以进行特殊变压器（具有非标准的相位移）的变压比和相位移测量。这些解决方案要求使用三相交流电源或者单相到三相电源转换器。该方法的缺点是需要使用三相电源，因为现场测试期间通常很难获得三相电源。在该解决方案中，一个额外的工具箱可以将单相电源转换成三相电源，但需要额外的硬件，并且很不方便。

        在本文第一部分介绍的一种备选方法中，使用单相的90-265V电源实现变压比和非标准相位移测量。该讨论从单相变压比电桥运行的基本原理开始，说明了必须测量非标准相位移时需要满足的基本原理，并且说明了仅使用常规技术无法满足的原因。接下来要介绍新方法的理论基础，以及一些代表性的特殊变压器的现场测量结果。

        本文的第二部分说明了用于变压比测量的测试电压如何对测量精确度产生重要影响，整个行业仍未完全了解这些重要影响。

        IEEE标准[1]说明了，额定电压施加到变压器的绕组上时，无负载的所有其他额定电压应正确，处于铭牌读数+ 0.5%的范围内。类似的要求在IEC60076-1标准 [2]中列明。

        在过去几年里，一些客户报告了，对于必须或者优先使用三次绕组的大型电源变压器(> 100 MVA)，，使用较高的测试电压时变压比结果的精确度较高。在大型电源变压器测试实验室中进一步调查和进行现场测量后，研究表明，较高的测试电压的测量结果的精确度较高，本文件对技术基础做出了解释。

在进行现场测试期间，在某些情况下，在100V下进行测试时，具有三次绕组的变压器不能满足+ 0.5%的公差，在较高的电压(250 V [3])下进行相同的测试时，得出的结果处于相关标准规定的公差极限内。

        一些变压器制造商意识到上述问题，因此结合使用三相励磁电压和2至6个万用表，万用表连接到不同的变压器套管端子中，可以同时读取几个万能表的电压并计算变压比。该方法的精确度取决于万能表互相同步的精确度以及使用的测量仪的测量精确度。

        本文的第二部分分析了测试电压大小如何影响变压器的磁通量分布，并最终影响测量的变压比精确度。接下来是新领域研究成果的一项介绍，显示测试电压对于测量精确度的重要影响，迄今为止，整个行业仍未完全了解这些重要影响。

1   具有非标准相角的变压器的变压比和相角测量

1.1 单相变压比电桥的基本工作原理

单相变压比测量仪的基本工作原理如图1所示。

图1：1-ph变压比电桥的简化说明

高压与低压绕组通过电阻（对于所述示例）反相连接，并对电压进行补偿。电桥达到平衡时，变压器的负载可能非常小或者可以忽略，并且匝数比等于U2U-2N / U1U-1N。

1.2 传统单相变压比电桥所需的条件

使用单相变压比电桥进行三相变压器的匝数比测量时，需要满足下列条件：

1. 使用的磁通量应连接所有的绕组、绕组段和绕组与绕阻段的结合体。

2. 所有必要的绕组端子应适于内部测量或者互连。

3. 外部互连不会导致内部电桥端子的短路。

1.3 传统单相变压比电桥的限制

具有任意相位的电气机车变压器的一个例子如图3所示。在该例子中，不能使用传统的单相变压比电桥，因为不满足上节规定的所有的条件。

1. 在该例子中，所有绕组由相同的磁通量连接（通过磁芯）。

2. 在该例子中，对于初级与次级绕组的匝数比的测量，端子2U’、2V’、2W’ 与3U’、3V’与3W’不可在外部使用。

3. 某些外部连接可能会导致电桥内部端子的短路。

图2：具有矢量组Dd11.75d0.75的电气机车变压器

1.4 新方法

        备选方法不使用三相电源，而是使用自定义方式给一对端子通电，并使这些端子与其他端子互连，可以模拟变压器不同端子的三相等效电压，以产生必要的三相等效电压。因此使用传统的变压比电桥 可以确定变压比和相位移。

图3：备选方法的说明

对于对称的三相系统：

以及