變壓器短路試驗是為了測量短路損耗和阻抗電壓等數(shù)據(jù)，以便對變壓器效率、熱穩(wěn)定、動穩(wěn)定、溫升等電氣性能考核。國際電工委員會（IEC）和我國國家標(biāo)準(zhǔn)（GB）都對變壓器承受短路的能力進(jìn)行了明確的規(guī)定，并且對短路承受能力試驗的方法和要求進(jìn)行了闡述。下面就對變壓器短路試驗的相關(guān)知識作詳細(xì)介紹。

一變壓器短路試驗相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

　　變壓器短路試驗的標(biāo)準(zhǔn)有：《GB 1094.5-2003 電力變壓器 第5部分：承受短路的能力》，《IEC 60076-5-2006 電力變壓器 第5部分：承受短路的能力》。目前國內(nèi)的變壓器主要按GB 1094.5-2003這一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗，出口變壓器則按IEC 60076-5-2006或與其他相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗。

二變壓器短路試驗

　　變壓器短路屬于異常情況，但是在電力變壓器運行中短路是不可避免的，對于要求高可靠性的電力電網(wǎng)中，必須考慮電力變壓器短路時對電網(wǎng)及電力變壓器自身的影響。運行中的電力變壓器相當(dāng)于一個電壓源，對于理想電壓源而言，其短路電流無窮大，因此，決不允許短路。變壓器的短路試驗將變壓器的一側(cè)繞組（通常是低壓側(cè)）短路，而從另一側(cè)繞組（分接頭在額定電壓位置上）加入額定頻率的交流電壓，使變壓器繞組內(nèi)的電流為額定值，此時所測得的損耗為短路損耗，所加的電壓為短路電壓，短路電壓是以被加電壓線圈的額定電壓百分?jǐn)?shù)表示的。

01變壓器短路試驗方式

　　常用變壓器短路試驗方式有兩種，預(yù)先短路法和后短路法：
　　(1)預(yù)先短路法：也稱對預(yù)先短路的變壓器施加電壓的短路試驗，即在變壓器的二次側(cè)預(yù)先短路或合上斷路器，然后在一次側(cè)進(jìn)行勵磁。這種方法要求離鐵心柱最遠(yuǎn)的繞組接電源，目的是為了盡可能地避免鐵心飽和以及在最初的幾個周期內(nèi)的磁化涌流疊加到短路電流上。
　　(2)后短路法：也稱對預(yù)先勵磁變壓器進(jìn)行短接的短路試驗，即變壓器一次繞組施加勵磁電壓，二次繞組利用短路裝置進(jìn)行短路的方式。這種方式更接近實際運行狀態(tài)。

02變壓器短路試驗分析

 
圖1示：單相變壓器短路試驗原理圖

 
圖2示：三相變壓器短路試驗原理圖

　　變壓器短路試驗通常在高壓側(cè)繞組中通過額定頻率、正弦波形的額定電流，低壓側(cè)繞組短路（如圖1、圖2所示，單相、三相變壓器短路試驗原理圖，在受到試驗設(shè)備限制時，可以施加不小于50%額定電流）。由于一般電力變壓器的短路阻抗很小，為了避免過大的短路電流損壞變壓器的線圈，短路試驗應(yīng)在降低電壓的條件下進(jìn)行。用自耦變壓器調(diào)節(jié)外旋電壓，使電流在0.1~1.3倍額定電流范圍變化。由于短路測試時原邊電流幅值變化范圍寬，所以必須選擇寬范圍準(zhǔn)確測量或多量程測量儀器。
　　當(dāng)原邊電流達(dá)到額定值時，變壓器的銅損相當(dāng)于額定負(fù)載時的銅損，此時輸入電壓較低，鐵芯中的工作磁通比額定工作狀態(tài)小得多，鐵損可以忽略不計，所以短路試驗的全部輸入功率基本上都消耗在變壓器繞組上，此時短路試驗輸入功率就是變壓器銅損，即負(fù)載損耗，通過計算可得出短路阻抗。
　　變壓器短路阻抗由短路電阻和短路電抗構(gòu)成，短路電阻越大，銅損越大，因此，必須限制短路電阻，這樣就只能提高短路電抗。也就是說，相同短路阻抗時，電路電阻越小，就要求短路電抗越大，結(jié)果就導(dǎo)致電力變壓器短路運行功率因數(shù)非常低，大型電力變壓器的短路功率因數(shù)通常在0.01～0.05之間。
　　電力變壓器短路試驗的功率約等于變壓器的銅損，是計算變壓器銅損的重要參數(shù)，功率測量不準(zhǔn)確，變壓器的銅損就不準(zhǔn)確，變壓器的效率計算也就不準(zhǔn)確。因此，低功率因數(shù)下有功功率測量準(zhǔn)確度是電力變壓器短路試驗的重要技術(shù)指標(biāo)。電力變壓器短路試驗通常采用功率表和電壓、電流互感器構(gòu)成的測試系統(tǒng)測量變壓器的原邊輸入功率。低功率因數(shù)下有功功率測量準(zhǔn)確度主要取決于測試系統(tǒng)的角差，而測試系統(tǒng)的角差取決于功率表角差和電壓、電流互感器角差。功率因數(shù)為0.01時，0.2級電流互感器的角差（10′）將導(dǎo)致功率測量誤差高達(dá)30%！因此，電力變壓器短路試驗除了采用低角差功率表之外，還應(yīng)采用低角差的電壓、電流傳感器。
　　變壓器短路功率因數(shù)（PFD）不是指電力變壓器實際短路的功率因數(shù)，而是變壓器短路試驗時的功率因數(shù)。變壓器產(chǎn)品銘牌上標(biāo)稱的電力變壓器負(fù)載損耗就是短路試驗時的損耗，也就是短路試驗時的輸入有功功率（PD）。短路試驗時，輸入電流為額定電流（IN），電力變壓器的短路視在功率（S）與短路電壓（UD）成正比，而短路阻抗（ZK）正好是短路電壓與額定電壓（UN）的百分比。
短路阻抗：

　　ZK=UD/UN；

短路試驗視在功率：

　　S=ZK*IN；

短路功率因數(shù)：

　　PFD=PD/（ZK*IN）。

---