简析变压器零序阻抗的实测及计算

简析变压器零序阻抗的实测及计算

罗和海

阳西海滨电力发展有限公司529800

摘要：文章阐述了变压器零序电抗的实测方法并给出了折算成标幺值的公式，同时分析了常用的变压器零序电抗与正序阻抗之间的关系，为简化计算提供了方便。

关键词：变压器；零序阻抗；实测；简化

目前电网普遍采用三相三柱式变压器，这种型式的变压器，由于各相零序磁通不能在铁心内形成回路，而必须通过铁心外的空间和变压器铁壳才能闭合，导致零序磁阻增大，零序励磁阻抗减小，使其零序励磁电流不可忽略。因此，在零序阻抗计算中，不能象单相变压器和三相五柱式变压器那样，取与正序阻抗值相等的方法，而应该通过实测方法求取零序阻抗。

1、变压器零序阻抗及等值电路图

电力系统中为了对接地性质的系统短路故障采用相应的有效的保护措施，需要确定系统中各电气设备的零序参数，变压器的零序阻抗便是其中之一。

变压器零序阻抗是指零序电流流过变压器三相对称电路时遇到的阻抗。

变压器的零序等值电路可以用三端T型电路来表示，见图1。XG0、XZ0相当于零序漏电抗，Xm0为零序激磁电抗。

2、零序阻抗的测量及计算

绕组排列形式为铁芯—低压—中压—高压，接线方式为YN，yn，d的变压器，有两个绕组具有引出的中性点，这种接线方式的三绕组变压器零序阻抗测量一般进行4次，即通常所说的两开两短法。零序阻抗的等值图见图2，测量结果见表1。依据测量结果，可列出以下2组计算公式。

式中Z10、Z20、Z30———高压、中压、低压侧的零序阻抗

3、变压器零序阻抗与正序阻抗的关系及简化

根据零序阻抗实测及计算结果表明，变压器零序阻抗与正序阻抗之间存在经验关系式。

3.1三柱芯式变压器

普通的三相变压器广泛采用三柱铁芯式结构和Y0/y0/Δ型、Y0/y/Δ接线型式。三柱芯式变压器的零序磁通在铁芯中不能构成回路，它必须逸出铁芯，经绝缘油，最后由变压器油箱返回，因此变压器油箱成为零序磁路的组成部分，零序磁通在油箱中将感应产生涡流，这些涡流与三相绕组零序电流反向，使变压器油箱表现为一个附加“Δ”绕组的作用。这种作用加上零序磁路磁阻大的特点，使三柱芯式变压器不论从哪一绕组供电，其零序阻抗均比正序阻抗小。根据实测结果约为X0≈0.8X1，即2绕组间零序阻抗为相应绕组间正序阻抗的80%。

3.2三相五柱芯式变压器

容量很大的普通变压器，为了改善零序磁路，同时降低本身高度，采用三相五柱芯式结构。三相五柱芯式变压器的铁芯由于零序磁通可以通过旁轭在铁芯内形成回路，因此当中压绕组在高、低压绕组之间，即最广泛应用的YN/yn/d11接线时，高压供电的开路零序阻抗与高—低运行的短路阻抗（正序阻抗）相同，短路零序阻抗与高—中运行的短路阻抗（正序阻抗）也相同，根据实测结果有X0≈X1，即2绕组间零序阻抗等于相应绕组间正序阻抗。

同样是五柱芯式变压器，如果低压绕组在高、中压绕组之间即Y0/Δ/y0接线时，高压和中压供电时的开路、短路零序阻抗相同，且开路零序阻抗与变压器高—低运行及中—低运行时的短路阻抗（正序阻抗）相同，但高压供电时的零序阻抗由于受到低压绕组的影响远小于高—中运行时的短路阻抗（正序阻抗）。因此其零序阻抗与正序阻抗无特定关系式。

3.3三相变压器组

特高压变压器或特殊要求的变压器一般设计成三相变压器组。在三相变压器组中，各相磁路彼此无关，各相零序主磁通沿各自的铁芯闭合，磁路的磁导很大，因此零序激磁阻抗Z0m与正序激磁阻抗X1m几乎相等。

4、实用计算举例

4.1零序阻抗试验报告及计算

变压器型号：CUP-120000/220

额定容量：高：120000kVA中：120000kVA低：60000kVA

额定电压：220kV/121kV

电流：35A/573A/3300A

厂家：日本三菱

三柱芯式结构铁芯绕组排列：铁芯→DY→ZY→GY

额定分接头：5

试验项目：零序阻抗测试温度：14℃

4.2正序阻抗与零序阻抗对比

正序阻抗与零序阻抗的对比见表4。

5、结语

变压器的零序阻抗作为继电保护整定计算的重要参数，是保证电网继电保护及安全自动装置正确动作的重要依据，它与变压器组的接线组别和铁心结构等各种因素有关，将变压器的零序阻抗的取值近似于正序阻抗，存在一定误差，所以一般建议取实测值。

对于220kV及以下电网内广泛应用的的YN/yn/d11接线型式的三柱芯式变压器，根据实测结果其零序阻抗的经验公式为X0≈0.8X1，可以作为整定计算的参考公式。