大型变压器低压侧绕组直流电阻测试方法探讨

大型变压器低压侧绕组直流电阻测试方法探讨
摘要：根据我国《油浸式电力变压器技术参数和要求》的相关内容，在变压器出厂前和投运前需要进行绕组的直流电阻测量，但是针对传统测试方法的不足，需要选择一种更高效的测量方法，本文将对测试的目的、不稳定问题以及测量过程进行深入分析，希望为全面提高测试质量寻找更加实际而有效的方法。

关键词：大型变压器；低压侧绕组；直流电阻测试
前言
在变压器制造期间，针对半成品、成品的出厂试验测试数据是评估变压器是否能出厂和安装投运的重要因素，通过开展低压侧绕组直流电阻的测试，了解变压器是否存在生产质量缺陷。

因此针对传统测试方法中的不足，必须要进一步优化测试手段，正视电阻电流检测不稳定问题，也是本文研究的目的。

1.大型变压器低压侧绕组直流电阻测试概述
1.1测量目的
开展大型变压器低压侧绕组直流电阻测试的主要目的包括：（1）检查绕组导线连接处的状况，包括焊接质量、机械连接状态等情况；（2）检查机械连接或者引线焊接状况等；（3）检查电阻率或者导线规格参数都是否满足标准；（4）判断绕组直流电阻率是否平衡，并了解结构内部有无断路、短路等情况。

1.2测量方法
在大型变压器低压侧绕组直流电阻测试期间，整个测试过程应该根据《油浸式电力变压器技术参数和要求》以及《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》的规章制度内容，在测量绕组连同套管的直流电阻整个测量过程中，应符合下列需要重点关注的规定：（1）测量应在各分接头的所有位置上进行；（2）1600kVA 及以下电压等级三相变压器，各相测得值的相互差值应小于平均值的4%，线间测得值的相互差值应小于平均值的2%；1600kVA以上三相变压器，各相测得值的相互差值应小于平均值的2%；线间测得值的相互差值应小于平均值的1%[1]；（3）变压器的直流电阻交接试验时，与同温下产品出厂实测数值比较，相应变化不应大于2%；不同温度下电阻值按照R2=R1（T+t2）／（T+t1）换算，式中 R1、R2——分别为温度在t1、t2时的电阻值；T——计算用常数，铜导线取235，铝导线取225。

（4）由于变压器结构等原因，交接试验时差值超过规定第（2）款时，可只按规定第（3）款进行比较，但应说明原因。

2.大型变压器低压侧绕组直流电阻测试不稳定问题分析
2.1问题描述
以某厂家生产的三相五柱式变压器为例，该变压器的低压绕组为双分裂式，变压器容量为3500kVA，该变压器的高压绕组直流电阻设计值为2.71Ω，其中低压1绕组直流电阻设计值为8.126mΩ，低压2绕组直流电阻设计值为3.52mΩ，最终的测试结果为：（1）计算高压侧直流电阻的不平衡测试结果为0.173%。

根据《油浸式电力变压器技术参数和要求》的相关规定，该指标满足小于三相平均值的2%，符合规程标准。

（2）从低压1绕组和低压2绕组测量的直流电阻结果如表1所示。

表1 直流电阻的测量结果
在数据计算中，根据表1的相关数据，计算出低压1绕组的直流电阻不平衡率约为0.62%，
低压2绕组的直流电阻不平衡率约为1.87%，而根据《油浸式电力变压器技术参数和要求》
以及《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》的相关内容，该2绕组不平衡率明显不符
合标准。

2.2原因分析
而结合该大型变压器的实际情况来看，由于在结构上采用了三相五柱结构，并且测量结
果显示该变压器的电感较大，且低压直流电阻较小，最终导致b2c2相出现了电流不稳定现象，造成铁心磁密度未饱和。

所以根据这一结论，认为造成这一现象的主要原因包括以下两点：
（1）电感减小。

在检测期间为了能够减少电感，需要持续增加电流，这种方法能够显
著提高铁芯磁通密度，加快铁芯区域饱和，所以在实验期间需要持续增加电源容量水平。

在
计算期间可以按照公式（1）的结构进行运算：
在公式（1）中，n为线圈的匝数；为铁芯回路长度，单位为m；S为铁芯的横截面面积，单位为（cm2）；为导磁系数；K为常数。

根据公式（1）的结构，认为在数据计算期间，电感受铁芯横截面面积、导磁系数等参
数影响，而这些数据是已经确定的，只有是可以改变的。

在这种情况下，随着磁场强度进一
步增加，随着磁通密度水平增加，会导致值显著下降，最终改变变压器的电感水平。

（2）增加回路电阻。

在现有的回路中串入已知电阻，在保证测量电流不变的情况下，
会造成测量电流下降，此时最终会改变仪器中的电桥灵敏度，这也是造成数据出现波动的重
要因素。

3.基于大电流测量法的大型变压器低压侧绕组直流电阻测试
3.1测量过程
为了能够更有效地测量大型变压器低压侧绕组直流电阻情况，本次研究中可选择压降法
进行测量，该测量方法主要是针对欧姆定律的相关内容进行检测。

整个检测期间，根据电流
以及线圈两侧电压，能计算绕组直流电阻水平。

测量期间对电流表与电压表的选择都有明确
要求，尽量选择电阻较小的电流表，电压表应该选择电阻值较大的。

在接通电源之后，电感
电流会从“0”开始快速增加，在有充足的电源接通时间后，绕组通过电流应小于等于额定的
1/5，在经过相应的稳定期之后，电感值随着铁芯磁导率的变化而逐渐变化，当过渡时间过大的情况下，会导致电流需要很长的时间才能恢复至稳定状态，造成电阻测量中会消耗大量的
时间。

3.2测量要点
在测量期间为了保证压降法的测量结果可以取得预期效果，相关人员需要重点关注以下
问题：
（1）安全问题。

在测量期间，绕组所产生的感应电动势可能对仪器设备造成伤害，并
危及相关人员生命安全，所以在测量期间应该关注以下问题：①在测量结束后，应对电阻做
充分的放电后才能断开接线；②测试期间应保证电流回路连接的可靠性，严禁出现电流回路
断路问题；③测试期间或者在测量结束后，若充点电效果不理想，严禁切换无载调压绕组分接位置。

（2）实验后的消磁问题。

随着变压器电压等级升高，变压器容量也快速增加，此时变
压器在直流电阻测量结束后，铁芯会剩有大量剩磁，并且因为剩磁所引发的质量问题越来越
突出。

目前大容量变压器的低压侧普遍采用三角形连接结构，因此直流电阻可以在结构的两个
端子上完成测量，在这种情况下的直流支路由多个支路并联实现的，此时的一个支路上都设
有一个绕组，而另一个支路则是由多个绕组串联而成，在这种情况下，三相绕组都可以检测
电流，在这种情况下铁芯发生的磁化过程更加复杂[2]。

而在实际上，铁芯所具有的磁滞特性决定了每个绕组的电感存在明显的差异，电流与直
流电阻之间难以发现比例关系；而在电流相对稳定之后，电感作用逐渐消失，此时的电阻与
电流之间有等比例关系。

所以在测量期间，根据三相绕组压降法检测的相关内容，电流分布
也存在过渡时间长短的问题，在每一次测量结束之后，铁芯内部可以检测出与磁通方向相同
的剩磁。

在检测期间，三相磁通会受到剩磁的影响而检测出不同的磁密，虽然电感存在不同，因此每一相电流的稳定时间也存在明显差异，这是检测期间需要重点关注的问题。

4.结语
在大型变压器低压侧绕组直流电阻测试期间，检测人员需要充分认识到多种外部因素对
最终测量结果的影响，在检测期间通过压降法进行测量，能够记录三相检测的电流变化，并
对电阻水平进行快速识别，是一种快速、准确的检测方法，值得在更多地区做进一步推广。

参考文献：
[1]陈嘉枢.丛晶.林海科.变压器直流电阻测试仪转换开关的研制[J].机电信息.2018（30）：48-49.
[2]徐鹏.董正杰.谭婷月.等.助磁法接线方式对变压器直阻测试的影响[J].电力工程技术.2
018，37（04）：132-136.。