变压器等效电路参数的准确提取，是分析变压器暂态过程、设计保护装置以及优化电力系统运行的基础。通过空载试验和短路试验，可以将变压器复杂的电磁关系简化为最基本的电阻和电抗参数。
基础模型与参数定义
在进行测试前，需明确变压器T型等效电路中的核心参数。这些参数反映了变压器内部的物理特性，而非具体的物理实体。
核心参数定义表
| 符号 | 名称 | 物理意义 | 测量来源 |
|---|---|---|---|
| $R_1$ | 原边绕组电阻 | 原边铜损 | 直流电阻测试 |
| $R_2'$ | 副边绕组电阻折算值 | 副边铜损（折算至原边） | 短路试验 |
| $X_{\sigma 1}$ | 原边漏电抗 | 原边漏磁通引起的电抗 | 短路试验 |
| $X_{\sigma 2}'$ | 副边漏电抗折算值 | 副边漏磁通引起的电抗（折算至原边） | 短路试验 |
| $R_m$ | 励磁电阻 | 铁芯损耗（铁损） | 空载试验 |
| $X_m$ | 励磁电抗 | 主磁通引起的电抗 | 空载试验 |
准备工作与安全规范
测试前必须确保设备断电并处于安全状态，防止误操作导致设备损坏或人员触电。
- 切断 变压器高低压侧电源，并挂设“禁止合闸”警示牌。
- 放电 变压器绕组对地电容电荷，使用专用放电棒对绕组充分放电。
- 检查 变压器油位（油浸式）或外观（干式），确保无漏油、无可见破损。
- 校准 测量仪器（如功率分析仪、万用表、LCR电桥），确保量程符合预期测试值。
第一步：直流电阻测试
直流电阻测试用于分离绕组的铜电阻与漏抗，是后续计算的基础。
- 连接 测试仪器（如直流电阻测试仪或凯尔文电桥）至变压器原边绕组端子。
- 记录 仪器显示的稳定电阻值 $R_{dc1}$。
- 换接 仪器至变压器副边绕组端子。
- 记录 副边电阻值 $R_{dc2}$。
- 计算 折算到原边的总电阻 $R_k$。若变比为 $k$，则总电阻近似为：
$$R_k = R_{dc1} + k^2 R_{dc2}$$
注意：由于涡流效应和集肤效应，交流电阻通常略大于直流电阻，但在工频下可近似相等。
第二步：空载试验（励磁参数提取）
空载试验旨在测量励磁支路参数（$R_m, X_m$）。为安全起见，通常在低压侧加压，高压侧开路。
- 断开 高压侧（设为副边）所有连接，使其处于开路状态。
- 接入 测量仪表于低压侧（设为原边）。电压表并联，电流表串联，功率表接入测量回路。
- 调节 调压器，使低压侧电压达到额定值 $U_N$。
- 读取 电压表读数 $U_0$、电流表读数 $I_0$、功率表读数 $P_0$。
- 注：$U_0$ 应严格等于额定电压 $U_N$。
- 计算 励磁参数。
- 计算励磁阻抗模值：
$$Z_m = \frac{U_0}{I_0}$$ - 计算励磁电阻（代表铁损）：
$$R_m = \frac{P_0}{I_0^2}$$ - 计算励磁电抗：
$$X_m = \sqrt{Z_m^2 - R_m^2}$$
- 计算励磁阻抗模值：
由于试验通常在低压侧进行，所得参数为低压侧数值。若需归算至高压侧，需乘以变比平方 $k^2$。
第三步：短路试验（漏感参数提取）
短路试验用于测定短路阻抗（漏阻抗），包括绕组电阻和漏电抗。通常在高压侧加压，低压侧短路。
- 短接 低压侧绕组端子，确保接触良好。
- 接入 测量仪表于高压侧。
- 缓慢升高 电压，同时严密监视电流表读数。
- 停止 升压当电流达到额定电流 $I_N$ 时。此时电压极低（约为额定电压的 5%~10%）。
- 读取 电压 $U_k$、电流 $I_k$、功率 $P_k$。
- 计算 短路参数。
- 计算短路阻抗：
$$Z_k = \frac{U_k}{I_k}$$ - 计算短路电阻（包含原副边铜损）：
$$R_k = \frac{P_k}{I_k^2}$$ - 计算短路电抗（即总漏电抗）：
$$X_k = \sqrt{Z_k^2 - R_k^2}$$
- 计算短路阻抗：
第四步：漏感分离与等效电路构建
通过上述试验，我们得到了合并的短路参数 $X_k$。在实际工程分析中，通常假设原边和副边的漏电抗各占一半，或者根据设计资料按比例分配。以下是基于“假设漏磁路径对称”的分配方法。
1. 参数分离计算
若假设原副边漏抗分布对称，则：
$$X_{\sigma 1} \approx X_{\sigma 2}' = \frac{1}{2} X_k$$
若需更精确分离，需结合之前测得的直流电阻进行修正。假设交流电阻与直流电阻一致，则漏电感 $L_{\sigma}$ 计算公式为：
$$L_{\sigma} = \frac{X_k}{2 \pi f}$$
其中 $f$ 为电源频率。
2. 绘制T型等效电路
根据计算结果，构建完整的变压器T型等效电路。
注：图中 R1 为原边电阻，Xσ1 为原边漏抗，R2' 为副边折算电阻，Xσ2' 为副边折算漏抗。
3. 结果验证
为验证参数提取的准确性，可进行电压调整率计算验证。
- 选定 负载功率因数 $\cos \phi$。
- 代入 公式计算电压调整率 $\Delta U\%$：
$$\Delta U\% \approx \frac{I_N (R_k \cos \phi + X_k \sin \phi)}{U_N} \times 100\%$$ - 对比 计算值与变压器铭牌上的阻抗电压百分比 $u_k\%$。若数值接近（误差在工程允许范围内，如 $\pm 5\%$），则说明参数提取准确。
常见问题排查
在实际操作中，数据异常通常源于接线或测量细节。
异常数据诊断表
| 异常现象 | 可能原因 | 排查动作 |
|---|---|---|
| 空载电流 $I_0$ 过大 | 铁芯叠片松动、硅钢片绝缘老化 | 检查 铁芯紧固度；观察 空载损耗 $P_0$ 是否同步增大 |
| 短路损耗 $P_k$ 异常高 | 绕组导线截面积计算错误、接触不良 | 紧固 接线端子；复核 导线规格 |
| 短路阻抗 $Z_k$ 偏低 | 内部匝间短路 | 测量 直流电阻对比三相数据；进行 匝间绝缘测试 |
| 功率表读数为负 | 电流/电压互感器极性接反 | 核对 互感器极性标志；调换 功率表电流线圈接线 |
通过以上步骤，即可完成对变压器漏感及等效电路参数的完整提取与验证。
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