分析电力变压器漏磁场和短路阻抗计算

施工技术226 2015年23期大型变压器绕组短路电动力的计算与分析孙建张帅孙广迎山东泰开变压器有限公司，山东泰安 271000摘要：运行中的大型电力变压器如果发生短路故障，广大用户的电力供应就会中断，造成大面积的停电事故，除了给供电单位自身造成损失。

因此，要想办法提高变压器承受短路的能力。

因此，对大型变压器在短路情况下绕组的短路强度进行计算与分析具有重要的现实意义。

关键词：大型变压器；绕组短路电动力；动力计算中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)23-0226-031 短路电流的计算当变压器突然发生短路时，短路电流的大小与变压器所处短路情况有关，一般有单相接地，两相短路和三相短路等情况，以联结组变压器为例，如图1所示。

图1 三相变压器各种短路情况（a）单相接地（b）两相短路（c）三相短路单相接地时短路电流为：两相短路时短路电流为：三相短路时短路电流为：式中，uФ为相电压，V； Z1Z2Z0为分别为正序、负序和零序阻抗，Ω。

由于大型变压器的正序阻抗一般等于负序阻抗，并且都等于短路阻抗ZK，即：所以上述三式可分别简化为：式中，U N为额定线电压，V。

因为Z0≥Z K，因此I K3＞I K1＞I K2。

通过对计算结果的比较，其中以三相短路情况下最为严重，那假如均按三相短路情况处理的话，那么绕组抗短路力安全裕度会很高。

因此，大多情况下使用三相短路电流值来IK3计算并确定变压器绕组抗短路能力。

2 短路电磁力的产生载流导体处于变化的磁场中时将会受到力的作用，因此当有电流流过变压器绕组时，在电流和漏磁场的共同作用下，将使绕组中产生安培力，其大小为：F=BIL，当变压器处在额定运行的时候，由上述公式计算出的安培力很小，其远远小于变压器能承受的最大力，不会对变压器绕组及绝缘造成威胁。

正在运行的变压器发生突然短路时，由于最大短路冲击电流值为额定电流的二十到三十倍之高；同时由于单位长度导体受到的电磁力F为磁通密度B和电流I的乘积，而磁通密度B又和电流I成正比，因而短路时变压器绕组间产生的短路电磁力与发生短路时的短路电流的平方成正比。

变压器的短路阻抗，是指将变压器高压侧短路，低压侧从零开始加电压，加到低压侧电流为额定电流时，低压侧所加电压与额定电压之比的百分数。

这个参数是用来表示变压器传输功率时本身的阻抗大小，与电压调整率无关，电压调整率是指可调压的变压器电压调整范围与额定电压之比。

变压器短路阻抗测试和计算公式发布者：杭州高电发布时间：2010-4-10 阅读：260次一、概述变压器短路阻抗试验的目的是判定变压器绕组有无变形。

变压器是电力系统中主要电气设备之一，对电力系统的安全运行起着重大的作用。

在变压器的运行过程中，其绕组难免要承受各种各样的短路电动力的作用，从而引起变压器不同程度的绕组变形。

绕组变形以后的变压器，其抗短路能力急剧下降，可能在再次承受短路冲击甚至在正常运行电流的作用下引起变压器彻底损坏。

为避免变压器缺陷的扩大，对已承受过短路冲击的变压器，必须进行变压器绕组变形测试，即短路阻抗测试。

变压器的短路阻抗是指该变压器的负荷阻抗为零时变压器输入端的等效阻抗。

短路阻抗可分为电阻分量和电抗分量，对于110kV及以上的大型变压器，电阻分量在短路阻抗中所占的比例非常小，短路阻抗值主要是电抗分量的数值。

变压器的短路电抗分量，就是变压器绕组的漏电抗。

变压器的漏电抗可分为纵向漏电抗和横向漏电抗两部分，通常情况下，横向漏电抗所占的比例较小。

变压器的漏电抗值由绕组的几何尺寸所决定的，变压器绕组结构状态的改变势必引起变压器漏电抗的变化，从而引起变压器短路阻抗数值的改变。

二、额定条件下短路阻抗基本算法三、非额定频率下的短路阻抗试验当作试验的电源频率不是额定频率(一般为50Hz)时，应对测试结果进行校正。

由于短路阻抗由直流电阻和绕组电流产生的漏磁场在变压器中引起的电抗组成。

可以认为直流电阻与频率无关，而由绕组电流产生的漏磁场在变压器中引起的电抗与试验频率有关。

当试验频率与额定频率偏差小于5％时，短路阻抗可以认为近似相等，阻抗电压则按下式折算：式中u k75 --75℃下的阻抗电压，%；u kt—试验温度下的阻抗电压，%；f N --额定频率(Hz)；f′--试验频率(Hz)；P kt --试验温度下负载损耗(W)；S N --变压器的额定容量(kV A)；K—绕组的电阻温度因数。

短路阻抗变压器短路阻抗计算短路阻抗的定义是当一个绕组接成短路时，在另一个绕组中为产生额定电流所施加的额定频率的电压。

此电压常以额定电压为基准，用标么值或百分数表示。

也可以用短路阻抗的标么值或百分数表示，它包括两个分量：电阻和电抗分量。

电阻分量需要换算到绕组的参考温度，油浸式变压器的电阻分量为75℃时的数值。

对于中小型变压器，需计算电阻电压，而对于大型变压器，它占的比例很小，可以忽略不计。

电抗分量为额定频率下的值。

1.阻抗的电阻分量如果短路阻抗以额定电压的百分数表示，则电阻分量为：(),%10%1001000%100%100%u 757575275ka N k Nk N N k N N k N P P P p I U r I U r I ⨯=⨯⨯=⨯=⨯=式中N I ——额定电流，AN U ——额定电压，V75k r ——换算到参考温度为75℃时的绕组电阻，Ω75k P ——参考温度为75℃时的负载损耗，WN P ——额定容量，Kva2.短路阻抗的电抗分量电抗分量是本节要讨论的重点，它涉及到变压器绕组联接方式，绕组的布置方式，当然也涉及到变压器的型式。

如果短路阻抗以额定电压百分数表示，则电抗分量为：()%100%⨯=NK N kx U x I u 式中K x ——短路阻抗，Ω实质上，电抗分量的计算最终归结到计算出不同变压器型式、不同接线方式以及不同布置方式下的短路电抗。

而不同类型的变压器、不同接线方式以及绕组不同布置方式决定了变压器的漏磁大小及分布规律，所以短路电抗是由漏磁场大小及分布规律来决定的。

3.短路阻抗计算出短路电阻和短路电抗后，就不难求出短路阻抗。

由于电阻分量是有功分量，而电抗分量是无功分量，二者相位差90°，故短路阻抗为：()()()22%%%kx ka k u u u +=短路阻抗是变压器设计计算中一个十分重要的参数，它的大小涉及到变压器的成本、效率、电压变化率、机械强度及短路电流大小等。

变压器阻抗计算方法变压器的阻抗是指在给定的电压和频率条件下，变压器对电流流动的阻碍程度。

变压器阻抗的计算对于电力系统的稳态和暂态分析非常重要，可以用于确定变压器的额定负载能力、短路电流和电压调整范围等。

变压器的阻抗通常包括两个部分：电阻和电抗。

电阻是指绕组中的铜线电阻造成的损耗，而电抗则是指变压器的磁路和铁芯引起的感抗。

变压器的电阻可以根据绕组长、宽、厚和材料电阻率等因素计算得出。

一般情况下，变压器的电阻可以忽略不计，特别是在高压绕组上。

因此，变压器的阻抗通常以电抗的形式表示。

变压器的电抗可以通过两种方法进行计算：理论计算和试验测量。

理论计算方法是基于变压器的构造和参数进行计算，主要使用变压器等效电路模型。

变压器等效电路模型是将变压器抽象为若干个电阻、电感和互感元件构成的电路模型，能够比较准确地描述变压器的工作原理和性能。

理论计算方法主要包括以下步骤：1.确定变压器的参数：包括额定容量、额定电压、额定电流、变比和连接组别等。

这些参数可以从变压器的标牌上获得。

2.绘制变压器的等效电路模型：根据变压器的参数，绘制变压器的等效电路模型。

一般情况下，变压器的等效电路模型包括主磁路分支、互感分支和额外损耗分支。

3.计算电抗值：根据等效电路模型，使用电路分析方法计算变压器的电抗值。

主要包括计算主磁路分支和互感分支的阻抗。

4.确定阻抗值：将计算得到的电抗值转换为变压器的阻抗值。

一般情况下，变压器的阻抗值以百分比的形式表示。

试验测量方法是通过实际测试变压器的电压和电流来计算变压器的阻抗。

试验测量方法主要包括以下步骤：1.准备测试设备：包括电源、电压互感器和电流互感器等。

2.连接测试电路：将测试设备正确连接到变压器的绕组上，确保测试电路的正确性。

3.测试电压和电流：分别测试变压器的电压和电流值，记录下测试结果。

4.计算阻抗：根据测试的电压和电流值，使用阻抗计算公式计算变压器的阻抗值。

无论是理论计算还是试验测量，都需要准确的变压器参数和正确的测试方法才能得到准确的阻抗值。

变压器绕组变形短路阻抗测试法及其结果分析摘要：本文介绍了电力变压器绕组变形的基本原理以及短路阻抗的测试和计算方法。

并通过几个实例，介绍了如何利用测得阻抗值分析、判断变压器绕组变形的方法和应用。

关键词：变压器；绕组变形；短路阻抗；结果分析引言作为电力系统中重要的主设备，变压器的安全运行将严重影响电网的安全运行。

近年来，国内许多大型变压器事故都是由于变压器低压侧短路造成的。

变压器的抗短路能力已成为衡量变压器的重要指标，是保障电网中、低压系统安全运行的必要条件。

目前，在电网中运行的变压器有些为老旧变压器，有的运行年限多达几十年，这些变压器抗短路能力差，容易在遭受突发短路时因承受不了过大的电动力而造成设备损坏。

还有的变压器损耗低，有的为节省原材料，但变压器低压绕组未采取足够的抗短路措施，在不大的短路电流下变压器就会损坏。

因此，正确地诊断变压器绕组变形程度，合理检修变压器是提高变压器抗短路能力的一项重要措施。

根据相关规定，发生出口短路要对变压器进行低电压阻抗的测试。

目前国内外对变压器的绕组变形试验方法主要有三种方法：1、阻抗法，2、低压脉冲法，3、频率响应分析法。

因低电压阻抗法其方法简单，所用仪器均是常用仪器，因此一般试验人员均能熟练掌握，是非常广泛使用的一种方法。

一、变压器绕组变形的原理及受力分析变压器遭到突发短路时，如果短路电流小，继电保护快速动作切除故障，对变压器绕组的影响是轻微的；如果短路电流大，继电保护动作时间长，甚至拒动，则对变压器绕组的影响将是严重的，甚至有可能造成变压器损坏。

对于轻微的变形，如果不及时检修，在多次短路冲击后，累积效应也会使变压器损坏。

变压器绕组发生局部机械变形后，其内部的电感、电容等分布参数必然随之发生相对变化。

然而，由于变压器结构、生产厂家的不同，其绕组承受短路电流的能力不同，在承受相同短路电流后，其绕组变形的程度、变形后内部分布参数的相对变化等往往相差较大。

特别是在一个电网中，变压器种类繁多，生产厂家各不相同，如何对遭受出口或近区短路变压器的绕组变形程度作出准确判断，仍有待探讨。

2019.12 EPEM 103专业论文Professional papers因为二维场在现在计算中已不能很好地用于分析变压器的漏磁场性能，所以选用三维条件进行计算很有必要。

限于现在计算资源的限制，必须先对三维模型进行简化模拟，即在三维场下对单项变压器、三项变压器的短路情况进行计算，再进行漏磁场的分布计算，获得变压器的电感、电抗参数，才能分析结构件参数值的结果的正确性[1]。

本文主要研究分析150MVA 电力变压器和240MVA 电力变压器的主要阻抗参数，即电抗参数的计算方法。

1 三维漏磁场仿真模型下变压器的性能分析1.1 实验条件分析不同绕组间变压器的短路情况，结果显示，借助传统分析方法不能很好的达到变压器的设计要求，同时不同的绕阻短路情况也会影响漏磁场的分布变化。

本文选择的是数值分析中的有限元场路耦合方法进行电抗参数计算和漏磁场分析[2]，研究对象为一台双绕组变压器、一台三绕组变压器，分析两种不同变压器的复杂结构，并做简洁处理。

研究使用的是ANSYS/Maxwell 模拟仿真软件，只要利用该电磁软件建立三维漏磁场变压模型，根据仿真模型显示对变压器单元格进行分析，然后根据分析结果，分别计算得出不同绕组短路状态时的电磁能量值和绕组电压值，进而求得所对应的电抗值，并将所的结果与实验仿真数据进行对照[3]。

1.2 实验内容为实现电力变压器繁杂结构的优化和计算，需做如下假设：依照电力变压器中心对称结构的特性大型变压器漏磁场仿真计算研究南方电网楚雄供电局 康 勇 李起荣 沈 燚 张弄韬 雷雨田摘要：在ANSYS/Maxwll软件中对电力变压器建立三维仿真模型和耦合外电路激励，对变压器绕组进行短路电抗参数和电感参数设计计算分析，并验证了本文所提模型的有效性。

关键词：变压器、漏磁场、仿真计算和漏电磁场特性，求解漏电磁场和电力变压器阻抗参数间的相关性，进行的假设条件和简化步骤为：变压器结构上下对称，3D 计算模型取1/4变压器结构，箱体结构与单项双绕组中心左右相互对称，上下相互对称；不考虑变压器内不同因素使漏磁场发生变化的影响，如铁心内涡流因素、位移电流因素、绕组内环流因素、以及金属构件材料的磁滞特性因素；在忽略高次谐波的情况下，电磁场量的运作变化均呈现正弦关系，电磁场量的正弦关系影响绕组各安匝分区内的电力密度分布均匀分布；规定变压器中金属导线的电导率为常数值，规定变压器铁心、油箱都是非线性材料。

0引言短路阻抗是电力变压器一个非常重要的参数，能否精确计算变压器的短路阻抗一直是从事电力变压器工作者特别关心的一个问题，它是指折算后的等效电路中(一般指简化等效电路)漏阻抗的值[1]。

利用变压器的阻抗特性，是限制短路电流的主要途径。

分裂变压器可以看做是多绕组变压器的一种类型，它的低压绕组中有两个或多个额定容量相等的绕组分裂成的几个支路，这几个支路没有电气上的联系，而仅有较弱的磁的联系。

高压绕组是由与低压绕组对应分裂数量的绕组并联而成，分裂绕组的额定电压和额定容量相同，它们的总容量等于变压器的总容量[2]。

分裂变压器在限制短路电流方面具有独到的优势，它将一个绕组分裂成两个绕组，当其中的一个绕组发生短路时可以增加阻抗，这样变压器的短路电流就很好地得到了限制，且分裂变压器能增加单台的容量，更重要的是能一机多用，即一台变压器可同时待几台发电机向电网供电，故分裂变压器已经越来越受到人们的重视。

分裂变压器短路阻抗的计算较传统的变压器要复杂的多，因为其各绕组的布置较复杂。

计算短路阻抗的方法很多，目前常用的有磁路法、能量法、漏磁组法、解析法和相对漏磁链法等。

笔者出于易于理解性、计算结果准确性和解法从优性等的综合考虑，选择用能量法来求解分裂变压器的穿越阻抗，用解析法求解半穿越阻抗，具体原因会在文中给出说明。

1分裂变压器阻抗介绍工程上用的较多的是轴向双分裂变压器，这种变压器二次侧绕组分裂成两部分，一次侧的绕组上下两路并联，在同一铁心柱上沿轴向布置，低压侧分裂的两部分之间没有电的联系，只有较弱的磁的联系[3]。

其阻抗可以分为穿越阻抗、半穿越阻抗和分裂阻抗。

下面根据图1所示进行说明[4]。

双分裂变压器短路阻抗的分析求解Analysis and Solution of Short Circuit Impedance of Double Split Transformer侯仰风,马冲,王田（山东科技大学电气与自动化工程学院,山东青岛266500）Hou Yang-feng,Ma Chong,Wang Tian(College of Electrical Engineering and Automation,ShandongUniversity of Science and Technology,Shandong Qingdao266590）摘要：随着发电机组以及电力变压器的容量的不断增加，系统中的短路容量也在不断增大，分裂变压器的应用也在随之增加。

变压器阻抗标幺值计算公式（原创版）目录1.变压器阻抗的概念及分类2.变压器阻抗标幺值的计算方法3.变压器阻抗计算的实际应用4.结论正文一、变压器阻抗的概念及分类变压器阻抗是指变压器在运行过程中对电流的阻碍作用。

根据阻抗的性质和作用位置，变压器阻抗可以分为励磁阻抗、一次侧阻抗和二次侧阻抗。

1.励磁阻抗：励磁阻抗是指变压器在空载状态下，由于铁芯存在磁滞、涡流等原因而导致的磁场能量损耗。

励磁阻抗主要与变压器的铁芯材料、尺寸和电流频率有关。

2.一次侧阻抗：一次侧阻抗是指变压器在正常负载情况下，一次侧电压和电流的比值。

一次侧阻抗主要与变压器的线圈电阻、漏磁电阻和变压器的短路阻抗有关。

3.二次侧阻抗：二次侧阻抗是指变压器在正常负载情况下，二次侧电压和电流的比值。

二次侧阻抗主要与变压器的线圈电阻、漏磁电阻和变压器的短路阻抗有关。

二、变压器阻抗标幺值的计算方法变压器阻抗标幺值是指变压器阻抗与基准阻抗的比值，通常用百分数表示。

基准阻抗一般取为 100 欧姆，也可以根据实际情况取其他值。

变压器阻抗标幺值的计算公式如下：1.对于励磁阻抗，其标幺值等于励磁阻抗与基准阻抗的比值，即 Z0* = Z0 / 100。

2.对于一次侧阻抗，其标幺值等于一次侧阻抗与基准阻抗的比值，即Z1* = Z1 / 100。

3.对于二次侧阻抗，其标幺值等于二次侧阻抗与基准阻抗的比值，即Z2* = Z2 / 100。

三、变压器阻抗计算的实际应用变压器阻抗计算在实际应用中有很多作用，如下：1.短路电流计算：在短路故障情况下，需要计算变压器的短路电流，以便选择合适的保护设备和断路器。

2.变压器容量选择：根据变压器的阻抗值，可以估算出变压器的容量，以确保变压器在正常运行时不会过载。

3.故障诊断：通过测量变压器的阻抗值，可以判断变压器是否存在故障，如短路、漏磁等。

四、结论总之，变压器阻抗标幺值的计算公式对于工程人员来说具有重要意义。

变压器运行时阻抗变换的基本公式下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢!本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!变压器运行时阻抗变换的基本公式引言变压器作为电力系统中不可或缺的设备，其运行时阻抗变换是影响电力系统稳定性和效率的重要因素之一。