井澤清

摘 要：通過對變壓器直流電阻測試原理及方法的分析，得出實(shí)踐中變壓器直流電阻測試方法的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：變壓器繞組；直流電阻；測量

前言

在電力系統(tǒng)中變壓器的使用量是相當(dāng)大的。是電力系統(tǒng)心臟。為了保證它的可靠、安全運(yùn)行和性能良好，必須對其狀態(tài)有清楚地了解，這時(shí)就要對主變壓器進(jìn)行各種試驗(yàn)。而對變壓器線圈直流電阻的測定是變壓器試驗(yàn)中即簡便又重要的試驗(yàn)項(xiàng)目。

通過對變壓器繞組直流電阻可以檢查繞組接頭的焊接質(zhì)量和繞組有無匝間短路；電壓分接開關(guān)的各個(gè)位置接觸是否良好及分接開關(guān)實(shí)際位置與指示位置是否相符；引出線有無斷裂；多股導(dǎo)線并繞是否有斷股等情況。

1 變壓器繞組直流電阻測量的原理

變壓器繞組可視為被測繞組的電感與其電阻串聯(lián)的等值電路。當(dāng)直流電壓U加于被測繞組，由于電感中的電流不能突變，所以直流電源剛接通的瞬間，L中的電流為零，電阻中也無電流，因此電阻上沒有壓降，此時(shí)全部外施電壓加在電感的兩端。

式中：U-外施直流電壓（伏）；r-繞組的直流電阻（歐）；i-通過繞組的直流電流（安）；L-繞組的電感（亨）；電流的變化率為正，說明i是上升的，隨著電流的逐漸上升，電阻r上的電壓也逐漸增加，因而電感L上的電壓逐漸下降，電流變化率在減小，這表明電流上升越來越緩慢，到 0時(shí)，電壓幾乎下降為零。因此，全部電源電壓施加于電阻兩端，回路電流幾乎不再變化，達(dá)到穩(wěn)定，其穩(wěn)定電流為i=U/r。

電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí)間的長短，取決于L與r的比值，即τ=L/r，稱為該電路的時(shí)間常數(shù)。由于大型變壓器的τ值比小變壓器的大的多，所以大型變壓器達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間相當(dāng)長，即τ越大達(dá)到的穩(wěn)定時(shí)間越長，反之時(shí)間越短。

測量大型變壓器的直流電阻需要很長時(shí)間，因此縮短測量時(shí)間（即減小值）對提高試驗(yàn)工效很有意義。

2 測量方法

應(yīng)用電橋平衡的原理來測量繞組的直流電阻的方法稱電橋法，這是測量變壓器繞組直流電阻最常用的方法。

式中R3包含了被測電阻的電壓引線電阻，R4包括標(biāo)準(zhǔn)電阻的電壓引線電阻。要滿足R'4R3=R'3R4，必須使被測電阻的引線和標(biāo)準(zhǔn)電阻引線的電阻相等，否則，會(huì)引起一定的測量誤差。電流引線要盡量短。

3 縮短測量時(shí)間的方法

由于變壓器繞組具有較大的電感和較小的電阻，因此在測量直流電阻時(shí)，繞組在直流電壓作用下，從充電到穩(wěn)定所需的時(shí)間很長尤其是容量大、電壓高的變壓器，測量一次動(dòng)作往往需要十幾分鐘到幾十分鐘，再加上檔位多，像我公司冶煉廠的電解變壓器，一般要花費(fèi)一天的時(shí)間來測量。而運(yùn)行的變壓器停電時(shí)間有是有限的，因此，盡量縮短每次測量的充電時(shí)間，是很有必要的。這樣，不僅能夠提高工作效率，同時(shí)也減輕了試驗(yàn)人員的工作強(qiáng)度在實(shí)際現(xiàn)場應(yīng)用中我們通常采用：用全壓恒流電源作電橋的測試法。

當(dāng)提高電源電壓到3E1，要達(dá)到i1的穩(wěn)定值，只需要t'的時(shí)間。而后我們再將電壓降至E1，使i1的電流穩(wěn)定，這樣就使Rx上獲得一個(gè)穩(wěn)定的橫流，同時(shí)節(jié)省了時(shí)間。實(shí)踐證明用全壓恒流電源與雙臂電橋配合使用，能準(zhǔn)確迅速的測量大型變壓器的直流電阻，測量時(shí)間為常規(guī)法的1/8～1/10，并且操作簡單容易實(shí)現(xiàn)。

2009年6月25日，在對冶煉廠凈液脫銅變壓器高壓側(cè)測量時(shí)采用1#干電池作為電源時(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和充電時(shí)間。

從以上數(shù)據(jù)看出，采用恒流源充電法所需時(shí)間只是普通充電法所需時(shí)間的1/4?？梢姡捎眠@種方法不僅提高了工作效率，而且對電器設(shè)備的盡快投入生產(chǎn)運(yùn)行，贏得了寶貴的時(shí)間，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

4 測驗(yàn)結(jié)果的分析和判斷

1600KVA及以下的電力變壓器相間電阻的差別。一般不應(yīng)大于三相的平均值的40%線間直流電阻的差別，一般不應(yīng)大于三相平均值的2%。

1600KVA以上的電力變壓器，相間電阻的差別不大于2%。

1600KVA以上的電力變壓器，線間電阻的差別不大于1%。

因?yàn)殡娮枧c溫度有很大的關(guān)系。為了便于比較必須在同一溫度，一般以20℃為準(zhǔn)。其公式為：R20=RtKt Kt= T為常數(shù)，銅為234.5，鋁為225。

供水三型號(hào)為S11-M-750/6容量為750KVA的1#變壓器。在對其做預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)400V側(cè)直流電阻不平衡率超標(biāo)。測試結(jié)果如表3所示。

該變壓器400V側(cè)直流電阻電阻不平衡率遠(yuǎn)大于4%，首先排除分接開關(guān)問題，因?yàn)樽儔浩鞯姆纸娱_關(guān)只與變壓器的高壓側(cè)有關(guān)。在對接觸點(diǎn)進(jìn)行打磨去除氧化層后，在進(jìn)行測量其直流電阻不變，就排除了測量夾接觸不良的可能。由上表發(fā)現(xiàn)bom相直流電阻偏大，好似在bom相繞組中已串入一個(gè)電阻，這一電阻的產(chǎn)生可能出現(xiàn)在bom相繞組的首端或套管的引線連接處，懷疑為連接不良造成。為了進(jìn)一步判斷變壓器內(nèi)部的連接情況，我們又用自動(dòng)變比組別測試儀對該變壓器進(jìn)行了測量，發(fā)現(xiàn)其變比都在合格范圍內(nèi)。據(jù)了解此變壓器是剛剛不久前由別處運(yùn)送來更換原大容量變壓器的，還未投入運(yùn)行。由此判斷可能是在變壓器運(yùn)輸過程中震動(dòng)造成低壓側(cè)故障。經(jīng)分析確認(rèn)后，送到我廠電修車間吊蓋檢查發(fā)現(xiàn)bom相引線與套管連接松動(dòng)（螺絲連接），經(jīng)緊固后恢復(fù)正常。

通過上述案例可見，變壓器繞組直流電阻的測量能發(fā)現(xiàn)回路中重大缺陷，判斷靈敏度和準(zhǔn)確性較高，但現(xiàn)場測試中應(yīng)遵循下面幾個(gè)要求，才能夠得到準(zhǔn)確的診斷。

（1）通過對變壓器直流電阻進(jìn)行測量分析時(shí)，夾線夾與變壓器引出端子一定要充分接觸，必要時(shí)應(yīng)用砂紙或者銼刀對端子處理明亮干凈后再進(jìn)行測量。測量時(shí)變壓器一定要充電到位，待儀表指針基本穩(wěn)定后再讀取電阻值，以提高直流電阻測量的正確性和準(zhǔn)確性。

（2）測量的數(shù)據(jù)要進(jìn)行橫向和縱向的比較、對溫度、濕度、測量儀器、測量方法、測量過程和測量設(shè)備進(jìn)行分析。

（3）分析數(shù)據(jù)時(shí)，要綜合考慮相關(guān)的因素和判據(jù)，不能單搬規(guī)程的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值而要根據(jù)具體情況具體分析。

（4）要結(jié)合設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)，分析設(shè)備內(nèi)部的具體情況，根據(jù)不同情況進(jìn)行直流電阻的測量，以得到正確判斷結(jié)論。

（5）通過繞組分接電壓比試驗(yàn)，能夠有效驗(yàn)證分接相關(guān)的擋位，而且還能夠檢驗(yàn)出變壓器繞組的連接組別是否正確。同時(shí)對于匝間短路等故障也能靈敏的反映出來，實(shí)際上電壓比試驗(yàn)，也是一種常規(guī)的帶有檢驗(yàn)和驗(yàn)證性質(zhì)的試驗(yàn)手段。

5 結(jié)束語

變壓器線圈直流電阻的測定即要選用正確的試驗(yàn)方法，又要嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的判別，才能準(zhǔn)確為變壓器“把脈”。