曲曉峰 李貽凱

（南方電網調峰調頻發(fā)電公司檢修試驗中心，廣州 510000）

變壓器繞組直流電阻測量是預防性試驗項目中必不可少的項目，在變壓器在制造過程中、大修后、交接試驗和繞組平均溫升的測定及故障判斷等都必須進行此項試驗，準確測量繞組的直流電阻對確定變壓器的健康狀況有十分重要的意義。測量變壓器繞組直流電阻有以下意義：①檢查繞組接頭的焊接質量和繞組間是否存在匝間短路；②電壓分接頭開關的各個位置接觸是否良好以及分接開關實際位置與指示位置是否相符；③檢查繞組或者引出線有無斷折處；④多股導線并繞的繞組是否有斷股等情況。

快速測量繞組的直流電阻對減少設備檢修時間，減輕勞動強度，快速判斷設備健康狀況，增加設備可用率方面有一定的意義。本文主要介紹了某蓄能水電廠500kV主變預防性試驗過程中出現(xiàn)的低壓繞組直流電阻測量時間過長的現(xiàn)象，并對該現(xiàn)象進行了分析，提出了解決方法。

1 變壓器直流電阻測量原理

變壓器繞組直流電阻測量的等效電路原理圖如圖1所示，其中L，R為充電電感以及被測電阻。

圖1 測量接線原理圖

由圖1可得測量回路的過渡過程應該滿足

電路達到穩(wěn)定時間的長短，取決于L與R的比值，τ稱為時間常數(shù)。由于大型變壓器的τ值較大，故其達到穩(wěn)態(tài)的時間就相對比較長，一般情況下t=5τ時電流已達到穩(wěn)定值的99.3%，t=6τ等于電流達到穩(wěn)定值的99.75%。圖2為電流隨時間變化關系曲線圖。

圖2 電流隨時間變化關系曲線圖

從時間常數(shù)τ=L/R可知，減小τ，縮短充電時間的方法有兩種減小電感L或者增加電阻R。在實際測量過程中發(fā)現(xiàn)，當檢測主變低壓繞組直流電阻時如果將主變高壓側繞組三相短接接地，則測量時間會非常長；當將主變高壓側繞組開路時，或者采用助磁法進行測量時，電流穩(wěn)定時間就會大幅減少。

2 低壓側繞組直流電阻測試理論分析

2.1 數(shù)學模型

高壓側繞組開路時低壓側繞組直流電阻測量原理在第1部分已經進行了分析，下面對高壓繞組短接接地時低壓側繞組直流電阻測量時間較長的原因進行分析，圖3為高壓繞組短接接地時低壓側繞組直流電阻測量簡化原理圖。

圖3 高壓繞組短路接地法測量原理圖

由圖3可知

初始條件為i1( 0) = i2(t) = 0 ，拉氏變換求解可得

由拉氏逆變換可得

式中，r1、 L1為變壓器低壓側繞組電阻、電感； r2、L2為變壓器高壓側繞組電阻、電感；E為直流電壓源；M為互感；K為耦合系數(shù)； ?1、 ?2為系數(shù)。

實例分析：

以某500kV變壓器為例： r1=0.0027Ω（75℃），r2=0.7735Ω（75℃），L1≈0.7H，L2≈220H。將 r1、L1、r2、 L2代入式（9）至式（11），設K=0.95，E=1V，可得

通過式（12）及式（13）式做出高壓繞組短路接地法以及高壓繞組開路法，兩種方式下的電流i1隨時間變化關系曲線圖，如圖4所示，可以明顯看出高壓側開路時電流收斂較快。

2.2 某蓄能水電廠主變低壓繞組直阻實例分析

筆者在日常對某廠500kV變壓器低壓繞組進行直流電阻測試時使用了3種方法，試驗情況如下：表1為高壓繞組短接接地時低壓側繞組直流電阻測量結果，簡稱高壓側繞組短路接地法；表2為高壓側繞組開路時低壓側繞組直流電阻測量結果，簡稱高壓側繞組開路法；表3為采用助磁法低壓側繞組直流電阻測量結果，簡稱助磁法，測試接線原理如圖5所示。

圖4 兩種方式下的i1電流隨時間變化關系曲線圖

表1 高壓側繞組短路接地法測量結果

表2 高壓側繞組開路法測量結果

（續(xù)）

表3 助磁法測量結果

圖5 助磁法接線原理圖

從表1至表3對比中不難看出，高壓側繞組開路法、高壓側繞組短路接地法以及助磁法測量低壓側繞組直流電阻的測量結果準確度基本一致，但從測試時間上來看，助磁法同高壓側繞組開路法測量的速度相當，均明顯優(yōu)于高壓側繞組短路接地法，這一點與前文理論分析結論一致。

3 結論

在日常維護、測量變壓器低壓側直流電阻時，發(fā)現(xiàn)存在測試時間過長的問題。通過將三相變壓器簡化為單相進行理論分析，可以得出在測量低壓側繞組絕緣時，使用高壓側繞組開路測試法或助磁法的測試速度明顯優(yōu)于高壓側繞組短路接地測試法的速度。筆者分別使用上述3種方法對某水電廠500kV主變進行低壓側繞組直流電阻測試，現(xiàn)地試驗結果與理論分析計算結果一致。

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