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[摘 要]经过理论和实践经验总结，对于大型电力变压器空载试验时，采取一系列措施，使空载试验时的波形满足标准和技术协议的要求，改善试验条件。
[关键词]空载试验 波形 谐波 LC滤波
中图分类号：TM406 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）11-0008-01
1、前言
随着电力变压器电压等级和容量的不断增加，对试验设备和试验方法的要求也越来越高。在小容量变压器试验中很少考虑的空载试验波形畸变的问题，对于大容量高电压的变压器却十分的突出，并且亟待解决。因此本文重点进行对大型电力变压器改善空载试验波形的措施方法的研究。
2、对空载试验波形的要求
变压器铁心所使用的硅钢片的磁化特性是非线性的，因此在正弦波形励磁下，使得空载电流变成非正弦波。
对于标准的正弦波，有效值是平均值的1.11倍。
平均值
有效值
当电压波形发生畸变时，将不再是正弦波，将变成平顶波或尖顶波，因此有效值不再是平均值的1.11倍。
根据国标GB1094.1规定波形畸变≤ ± 3%
计算公式为（U有效值-U平均值）/ U平均值 ×100%
3、大型电力变压器改善空载试验波形的措施
经过长时间的研究和试验，对于改善大型电力变压器空载试验的电压波形，总结出几项比较实用的方法，具体措施如下：
1）、空载试验时发电机容量。
2）、改变中变变比，使发电机输出电压尽可能接近额定电压。
3）、对于单相变压器，采用发电机三相输出；中间变压器三相，低压△接，高压Y接，两相输出。
4）、发电机输出端采用电源滤波装置（LC电源滤波）。
3.1 空载试验时选择发电机的容量
为了得到波形较好的电源，避免电网波动，电压不平衡等外部影响，变压器试验时，通常采用同步发电机作为试验电源。
使用同步发电机组作试验电源进行空载试验有许多优点。输出电压对称，输出电压的稳定性好，不受外界的干扰。除用励磁曲线配制主励磁变阻器外，还有增加一个细调变阻器，便于迅速准确调压。同步发电机由于极数固定后，其转速也有相应的固定数值，即同步转速N=60×f/p。因此频率较稳定，减少测量误差。
但同步发电机由于容量的限制，当非正弦电流流过发电机时，由于空载电流的电枢反应，即定子和转子合成磁场非正弦，使得发电机组的输出电压发生畸变。
当变压器进行空载试验，为保证波形畸变≤3%，采用发电机组作为供电电源时，空载容量应小于发电机容量的25%。
因此为减少發电机的电枢反应，试验时使用容量较大的发电机，可以明显减少波形畸变率。
3.2 改变中变变比
由于发电机输出电压相对多数大型变压器来说电压较低，因此变压器试验都需要中间变压器，使发电机电压变为被试变压器空载试验所需的电压。由于中间变压器的引入，相当于发电机带上了额外的负载，使发电机组的输出电压的波形畸变更加严重。
当发电机工作电压和额定电压的比例越高，发电机气隙中的非正弦的磁场相对转子的正弦磁场越小，发电机的波形畸变越小。所以选择中变变比尽可能的小，使发电机输出电压尽可能接近发电机额定电压。
DSP-234000/500空载试验数据
3.3 对于单相变压器，采用发电机三相输出
由于试验室供电电源使用的多为三相同步发电机，当单相使用时，会造成发电机三相输出不平衡，使发电机机械受力也不平衡，很容易损坏发电机，因此试验用发电机组通常设计成可以单相三相切换，可以单相输出较大的电流。同步发电机转换为单相时，相位发生改变，输出波形畸变增加。
所以对于单相变压器空载试验时，在发电机允许的不平衡电流情况下，应选用发电机三相输出，变压器空载波形畸变较小。
ODFS-334000/500空载试验数据
对于单相变压器，采用发电机三相输出；中间变压器三相，低压△接，高压Y接，两相输出。
3.4 发电机输出端采用电源滤波装置（LC电源滤波）
随时间正弦变化的主磁通，对应的励磁电流呈尖顶波，可分解为基波及3、5、7…一系列奇次高次谐波。 其中三次和五次谐波较大。
DSP-234000/500空载电流谐波
因此可以采用LC滤波器，对三次谐波进行滤波。
滤波频率：
DSP-234000/500空载电流谐波
4、结论
本文较详细的分析了变压器空载波形畸变的原因，探讨了四种措施的改善波形的原理并比较了相关数据。通过上述四种措施来改变变压器空载试验时的波形，可以说都是经过试验验证的，在实际应用中也都有较明显的效果。除了这四种方法外还可以采用电容补偿和大电流滤波器等其他方法，但由于效果和成本的影响，这里没有列出。
[关键词]空载试验 波形 谐波 LC滤波
中图分类号：TM406 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）11-0008-01
1、前言
随着电力变压器电压等级和容量的不断增加，对试验设备和试验方法的要求也越来越高。在小容量变压器试验中很少考虑的空载试验波形畸变的问题，对于大容量高电压的变压器却十分的突出，并且亟待解决。因此本文重点进行对大型电力变压器改善空载试验波形的措施方法的研究。
2、对空载试验波形的要求
变压器铁心所使用的硅钢片的磁化特性是非线性的，因此在正弦波形励磁下，使得空载电流变成非正弦波。
对于标准的正弦波，有效值是平均值的1.11倍。
平均值
有效值
当电压波形发生畸变时，将不再是正弦波，将变成平顶波或尖顶波，因此有效值不再是平均值的1.11倍。
根据国标GB1094.1规定波形畸变≤ ± 3%
计算公式为（U有效值-U平均值）/ U平均值 ×100%
3、大型电力变压器改善空载试验波形的措施
经过长时间的研究和试验，对于改善大型电力变压器空载试验的电压波形，总结出几项比较实用的方法，具体措施如下：
1）、空载试验时发电机容量。
2）、改变中变变比，使发电机输出电压尽可能接近额定电压。
3）、对于单相变压器，采用发电机三相输出；中间变压器三相，低压△接，高压Y接，两相输出。
4）、发电机输出端采用电源滤波装置（LC电源滤波）。
3.1 空载试验时选择发电机的容量
为了得到波形较好的电源，避免电网波动，电压不平衡等外部影响，变压器试验时，通常采用同步发电机作为试验电源。
使用同步发电机组作试验电源进行空载试验有许多优点。输出电压对称，输出电压的稳定性好，不受外界的干扰。除用励磁曲线配制主励磁变阻器外，还有增加一个细调变阻器，便于迅速准确调压。同步发电机由于极数固定后，其转速也有相应的固定数值，即同步转速N=60×f/p。因此频率较稳定，减少测量误差。
但同步发电机由于容量的限制，当非正弦电流流过发电机时，由于空载电流的电枢反应，即定子和转子合成磁场非正弦，使得发电机组的输出电压发生畸变。
当变压器进行空载试验，为保证波形畸变≤3%，采用发电机组作为供电电源时，空载容量应小于发电机容量的25%。
因此为减少發电机的电枢反应，试验时使用容量较大的发电机，可以明显减少波形畸变率。
3.2 改变中变变比
由于发电机输出电压相对多数大型变压器来说电压较低，因此变压器试验都需要中间变压器，使发电机电压变为被试变压器空载试验所需的电压。由于中间变压器的引入，相当于发电机带上了额外的负载，使发电机组的输出电压的波形畸变更加严重。
当发电机工作电压和额定电压的比例越高，发电机气隙中的非正弦的磁场相对转子的正弦磁场越小，发电机的波形畸变越小。所以选择中变变比尽可能的小，使发电机输出电压尽可能接近发电机额定电压。
DSP-234000/500空载试验数据
3.3 对于单相变压器，采用发电机三相输出
由于试验室供电电源使用的多为三相同步发电机，当单相使用时，会造成发电机三相输出不平衡，使发电机机械受力也不平衡，很容易损坏发电机，因此试验用发电机组通常设计成可以单相三相切换，可以单相输出较大的电流。同步发电机转换为单相时，相位发生改变，输出波形畸变增加。
所以对于单相变压器空载试验时，在发电机允许的不平衡电流情况下，应选用发电机三相输出，变压器空载波形畸变较小。
ODFS-334000/500空载试验数据
对于单相变压器，采用发电机三相输出；中间变压器三相，低压△接，高压Y接，两相输出。
3.4 发电机输出端采用电源滤波装置（LC电源滤波）
随时间正弦变化的主磁通，对应的励磁电流呈尖顶波，可分解为基波及3、5、7…一系列奇次高次谐波。 其中三次和五次谐波较大。
DSP-234000/500空载电流谐波
因此可以采用LC滤波器，对三次谐波进行滤波。
滤波频率：
DSP-234000/500空载电流谐波
4、结论
本文较详细的分析了变压器空载波形畸变的原因，探讨了四种措施的改善波形的原理并比较了相关数据。通过上述四种措施来改变变压器空载试验时的波形，可以说都是经过试验验证的，在实际应用中也都有较明显的效果。除了这四种方法外还可以采用电容补偿和大电流滤波器等其他方法，但由于效果和成本的影响，这里没有列出。