变压器绕组之间寄生电容测量方法

在变压器里，不仅有绕组本身的电感、电阻，还有绕组内部各部分之间（层间、段间等）的纵向电容，通常叫主链电容，如图6.24 （b）中K所示；绕组对地的横向电容，通常叫侧链电容，如图6.24（ b）的C所示。在冲击电压的作用瞬间，由于波头很短，电压变化率du / dt很大，相当于极高频率的电压作用，这时变压器绕组的感抗很大，可以认为电感开路。于是，变压器绕组中在冲击电压作用的瞬间，电压分布取决于电容值。假若绕组对地电容C=0（侧链电容），即侧链中无分流，则主链K中的电容电流恒定，沿绕组高度上的电压均匀分布；而侧链电容C值越大，则主链K中的电流被侧链C不断分流，使得越靠近起始端的电流越大，以致那里的电压降（梯度）也越大。试验表明，110 kV变压器绕组在冲击电压下，当没有采取改善电压分布措施时，其首端线圈电压降可达20%～35%全电压，这样首端绝缘就容易受到损坏。因此，必须采取改善措施。

图6.24　静电板的作用原理

1—静电板；C—静电板对各线饼电容

根据以上的扼要分析，改善变压器绕组中冲击电压分布的措施应该从以下原则考虑：或者设法减小绕组对地侧链电容C；或者增加主链电容K，以减弱侧链电容C的影响；也可以设法另外加入附加电容，以补偿侧链电容C中的电流；使主链电容中的电流恒定（或少变化）。通常采用以下改善冲击电压分布的措施。

1.静电板

如图6.24所示，静电板1是开口的非磁性金属环，外包绝缘层，通常设置在绕组端部。静电板对绕组各线饼间存在电容C＇，为绕组各部分对地电容C的电流提供了补偿的通路，即相当于流经电容C的电流不再经过K，使流经K的电容电流比较恒定，电压分布也就比较均匀了。

2.静电线匝（又叫静电圈）

静电线匝的电气连接如图6.25所示。图中装有与进线端相连的静电线匝2（开口线圈），利用它对变压器线饼间的电容Cx来补偿对地电容C中的电容电流，如图6.25 （ b）所示。这样冲击电压下也起到均压的作用。

不过，由于静电线匝的采用对变压器的散热不利，又加大了变压器总尺寸，因此近年来已逐渐为下述的纠结式绕组所代替。

图6.25　静电线匝的作用原理图

1—静电板；2—静电线匝

3.纠结式绕组

纠结式绕组是利用改变绕组中匝间相对位置的方法来增大纵向电容K，从而改善冲击电压下的电压分布。没有采用纠结式的普通饼式绕组中，线匝是按自然数列的顺序1、 2、3…排列的，如图6.26所示。图（a）是线匝布置图，图（b）是电气连接图，图（c）是由1、 10两点看进去时全部串联线匝相互之间的电容接线图。由此可得

式中K′——每匝间的电容；

K1，10——全部串联匝间（即两饼间）电容。

如图6.27所示为纠结式绕组，图（a）是线匝布置图；图（b）是电气连接图；（c）是等值匝间电容接线图。纠结式绕组就是在电气上相邻的两个线匝中间插入另外的一匝，好似很多线匝纠结在一起。由图（b）可看出对于1、10两点看进去，全部线匝之间的电容主要由K1，6 、K5.10串联构成，如图6.27 （ c）所示，即

式中K＇——每匝间的电容；

K1，10——全部串联匝间（即两饼间）电容。

这样在纠结式绕组中，就可以使两饼间的电容显著增大，即增大了变压器绕组纵向电容K，使绕组在冲击电压作用下的电压分布大为均匀。

图6.26　普通饼式绕组

图6.27　纠结式绕组

4.圆筒式绕组

以上几种措施都是保留饼式结构，改善连接线绕法，从而改善绕组在冲击电压下的电压分布。而多层圆筒式绕组间电容大，对地电容小，因此在冲击电压下的电压分布比饼式好得多。如果多层圆筒式再采用静电屏蔽措施，绕组在冲击电压下的电压分布就更加均匀了。