大容量变压器低压侧直流电阻测试分析[论文]

大容量变压器低压侧直流电阻测试分析
【摘要】本文在进行测量变压器绕组直流电阻的目的及基本原理的基础上，结合相应的工作经验，指出测试大容量主变低压侧直流电阻时的相关注意事项.
【关键词】大容量变压器低压侧绕组直流电阻测试
1 引言
随着电力系统的容量不断增大，单台变压器的容量也在不断增大，在大容量的变压器上，尤其是在低压三角形接法的低压绕组上进行直流电阻测量时，往往会因为各种原因造成测量时间很长，或由于测量结果不准确而造成误判，使正常运行的变压器被迫停运检查，造成不必要的人力、物力浪费，还会影响设备的安全运行。

特别是受过近区短路大电流冲击的主变压器，更容易因测量结果导致误判。

变压器绕组的直流电阻测试是变压器在交接、大修和改变分接开关后必不可少的试验项目，也是故障后的重要检查项目。

测量变压器绕组的直流电阻的目的是：检查绕组接头的焊接质量和绕组有无匝间短路；电压分接开关的各个位置是否良好以及分接开关实际位置与指示位置是否相符；引出线有无断裂；多股导线并绕的绕组是否有断股等情况。

变压器绕组直流电阻测试是变压器出厂及预防性试验的主要项
目之一，通过该项试验可以做的以下几点：（1）检查绕组焊接质量；（2）检查分接开关各个位置接触是否良好；（3）检查绕组或引出
线有无折断处；（4）检查并联支路的正确性，是否存在由几根并联导线绕制成的绕组发生一处或多处断线的情况；（5）检查层、匝间有无短路的现象；（6）确定绕组的平均温升。

2 变压器绕组直流电阻测量方式
变压器绕组直流电阻测量既是简单常规的试验项目，但又是耗时、准确度要求高的项目，它是确保变压器生产质量、检修质量和安全运行的一个重要手段。

结合国家标准及电力设备预防性试验规程有关规定：
（1）l600kva以上变压器，各相绕组电阻相互间的差别不应大于三相平均值的2%，无中性点引出的绕组其线间差别不应大于三相平均值的1%。

（2）1600kva及以下的变压器，相间差别一般不大于三相平均值的4%，线间差别一般不大于三相平均值的2%。

（3）与以前相同部位测得值比较，其变化不应大于2%。

不同温度下电阻值按下式换算：
r2=r1
式中：r1、r2分别为在温度t1、t2下的电阻值；t为电阻温度常数，铜导线为235，铝导线为225。

3 绕组直流电阻测试测量原理
电力变压器绕组的电感很大为数百亨至数千亨，而直流电阻很小最小至数百微欧，用稳压电源给大型变压器绕组充电达到稳定的时间可能长达数十分钟至数小时，因此如何快速准确测量电力变压器
绕组的直流电阻一直是人们研究和追求的目标（见图1）。

lx，rx为绕组电感和电阻，合上开关k后可知：
其中，为回路时间常数。

由此可见，i含有一直流分量和一衰减分量，当衰减分量衰减至零时i达到稳定值时，电感不起作用，此时可通过测量e和i来得到rx。

其充电曲线为图三所示的曲线①，由于大型变压器绕组的
lx很大、rx很小，所以时间常数τ很大，需很长一段时间电流才能达到稳定，充电时间为5τ时，通过计算可知测得电阻比真实电阻还有0.67%的误差。

为解决稳压电源给绕组充电的稳定时间过长的问题，而采用稳压稳流电源充电的方法可使稳定时间大为缩短。

稳压稳流电源可根据电源负载的大小，来决定稳压稳流电源是工作于稳压状态还是稳流状态，电源只能工作于其中一种状态，在稳流状态下电源可保持回路电流恒定。

rn为电流取样电阻，e为稳压稳流电源的最大稳压电压，i为仪器设定的稳流电流，开关k合上后，稳压稳流电源刚开始工作于稳压状态，回路电流逐步上升，当充电电流达到仪器设定的稳流电流时，稳压稳流电源进入稳流状态，其充电曲线为图三所示的曲线②。

从图三可以看出，稳压稳流电源充电达到电流稳定的时间比稳压电源充电达到电流稳定的时间快得多，e越高，充电达到设定的稳流电流i的速度越快，所以说稳压稳流电源用于变压器直流电阻测量是一种快速充电方法。

由于vx为：
电源进入稳流状态后，，这时通过测量绕组两端的电位vx及取样电阻rn两端的电位vn，可得绕组直流电阻rx为：
4 变压器直流电阻测试仪的性能指标要求
稳压稳流电源的稳压电压为20v-60v，甚至更高至100v，稳流电流一般为从1ma--n*10 ma—n*100ma—na—n*10a多档选择，最大输出电流最大已达100a，以覆盖pt、配电变压器及大容量变压器等感性试品的测量范围及满足变压器出厂时温升试验需快速准确测试直流电阻的要求。

稳压稳流电源的稳压电压e和最大稳流电流i决定了仪器的电源功率，从图3可知e越高充电速度越快，i越大铁芯磁通密度饱和程度越高，可有效降低电感l以缩短稳定的时间、i越大测量信号vx越大，数据更准确稳定，e、i参数的选择将直接影响到仪器的便携性，e、i参数的选择应结合试品容量、仪器的便携性、测试速度等要求进行合理选择。

在变压器出厂前进行的温升试验中，通过测量绕组冷态电阻值和温升试验终了时热状态下的电阻值来计算绕组的平均温度，根据规定应在温升加载终了后两分钟内测得第一点真实电阻值才有效，并每间隔30秒测量温升加载终了后20分钟内的直流电阻，通过测量20分钟内的直流电阻来得到温升试验终了时热状态下的电阻值。

为解决五柱式，低压d联接大容量变压器低压绕组直流电阻在温升试验中两分钟内测得真实电阻的要求，采用100a大电流加助磁方法来进行，因为采用助磁方法仪器测试电流还能达到100a，要求仪器
的稳压电压大于80v，另外在温升试验中还要求测试仪器具备两通道测量功能。

从上述的仪器测试原理可知，测量原理建立在=0的基础上，稳流电源的稳定性将直接影响测试值的稳定性，在大容量变压器低压绕组测量时就能得到有效检验，不同厂家的仪器相同的测试电流档位其测试数据的稳定性相差甚远。

金达公司的直阻仪要求电流纹波系数≤0.5‰（电流纹波系数为仪器最大负载条件下供电回路交流电流与恒定直流电流之比）。

充电过程中绕组储存的能量为li2，l、i越大储存的能量越大，测试完成后仪器设计有放电电阻及三极管相串联的快速放电回路来释放储存的能量，如图4所示：
r3为放电电阻，r1、r2为驱动三极管工作的分压电阻，放电回路正向不导通、反向导通。

直阻测试完成后图2原理图中开关k断开，刚开始放电的一段时间放电电压较高，三极管呈导通状态放电回路主要由放电电阻释放能量，随着放电电压的降低三极管进入截止状态，其等效于高阻状态以快速释放完最后能量。

上述放电回路是一种快速且安全的方法。

根据l600kva以上变压器线间差别不应大于三相平均值的1%的要求，测试仪器的准确度高出两个级别即0.25%，0.2%的准确度可满足测试要求。

720mva及以上容量变压器、部分干式变压器其低压电阻为n*100μω，测试该类型变压器要求仪器的最高分辩率达到0.1μω。

5 结语
现场测量变压器绕组直流电阻的方法很多，但无论采用何种方法测量，其前提是必须保证测量数据的准确性。

对于在现场的实际工作中测试人员，需要进行相应的分析和测试，才能真正有效地进行此项工作。

变压器直流电阻测试在实行操作时还应注意如下事项：（1）测试连接线的截面积按不同的方法应采用足够的截面积。

（2）采用连接线夹时应注意要夹在变压器引出端的螺杆，不要夹在螺母上，并确保夹得可靠，接触良好。

（3）测试仪表的指针（或者数字显示）指示是否稳定。

（4）测试时应该记录温度（最好是变压器的油温）。

（5）采用变压器专用的直流电阻测试仪时应该熟读厂家的说明书，在理解透彻的基础上再使用。

（6）对于无励磁调压变压器而言，测试时应在使用分接位置已锁定后进行，否则会产生无效测试。

（7）在选用大电流的测试仪时，鉴于剩磁问题，要控制测量的时间，关于测试结果，应按dl/t596-1996的规定再结合实际情况灵活分析判断。

（8）应在每一分接位置测量其直流电阻，将分接开关来回多转几圈再测试，并将分接开关锁定在运行频率最高的档位做最后一次测试。

参考文献：
[1]李建明，朱康.高压电气设备试验方法[m].中国电力出版社，2001.
[2]李满坤，周理兵.大型电力变压器直流电阻测试的方法及特点[j].变压器，2000（7）：35-39.
[3]王亮.电力变压器直流电阻快速测量的研究[d].保定：华北电力大学，2002.
[4]梁志瑞，甄旭锋，牛胜锁.大型电力变压器低压侧绕组直流电阻测试新方法[j].电力自动化设备，2007，（6）：27-30.
[5]林春耀.大型变压器直流电阻的快速测量法及注意事项[j].广东电力，1997，（2）：38-39，23.
[6]叶启明.用“助磁法”测量变压器的直流电阻[j].大众用电，2005，（11）：27-28.。