電力變壓器直流電阻的試驗方法

變壓器繞組直流電阻的測量是變壓器試驗中一個重要的試驗項目。直流電阻試驗可以檢查出繞組內部導線的焊接質量，引線與繞組的焊接質量，繞組所用導線的規格是否符合設計要求，分接開關、引線與套管等載流部分的接觸是否良好，三相電阻是否平衡等。直流電阻試驗的現場實測中，發現了諸如變壓器接頭松動，分接開關接觸不良、檔位錯誤等許多缺陷。對保證變壓器安全運行起到了重要作用。

　　一、變壓器直流電阻測量方法

　　1.降壓法

　　這是一種測量直流電阻的簡單的方法。在被試電阻通以直流電流，用合適量程的毫伏表或伏特表測量電阻上的降壓，然后根據歐姆定律計算出電阻，即為降壓法。

　　為了減小接線所造成的測量誤差，測量小電阻(1Ω以下)時，采用圖1-1(a)所示接線，測量大電阻(1Ω及以上)時，采用圖1-1(b)所示接線。

　　按圖1-1(a)接線時，考慮電壓表PV內阻rV的分路電流IV，則被試繞組電阻應為：

　　R'=U/(I﹣IV)=U/(I﹣U/rV)

　　實際上，現場測量一般均以R=U/I計算，則繞組電阻測量誤差為(R/rV)×100%，R越小，誤差越小，所以此種接線適用于小電阻。　　

圖1-1 降壓法測量電阻接線圖

　　(a)測量小電阻;(b)測量大電阻

　　按圖1-1(b)接線時，考慮電流表PA電阻rA上的電壓降，則被試繞組電阻應為

　　R'=(U﹣I/rV)/I

　　若仍以R=U/I計算，繞組實際電阻應減去差值α=rA，繞組電阻測量誤差為(rA/R)×100%，R越大，誤差越小，所以此種接線適用于測量大電阻。

　　降壓法所用的直流電源，可采用蓄電池，精度較高的整流電源、恒電流等。

　　由于變壓器繞組電感較大，所以測量時必須注意在電源電流穩定后，方可接入電壓表進行讀數;而在斷開電源前，一定要先斷開電壓表，以免反電動勢損壞電壓表。

　　降壓法雖然比較簡單，但準確度不高，靈敏度偏低，廠家與運行部門多采用電橋法測量繞組直流電阻。

　　2.電橋法

　　用電橋法測量時，常采用單臂電橋法和雙臂電橋等專門測量直流電阻的儀器。被測電阻10Ω以上時，采用單臂電橋;被測電阻1Ω及以下時，采用雙臂電橋。對于小容量變壓器，單臂電橋可采用4.5V以上的干電池作為電源，雙臂電橋采用1.5～2V的多節并聯干電池或蓄電池作為電源，直接測量變壓器繞組直流電阻。

　　當變壓器容量較大時，用干電池等作為電源，充電時間很長，現在一般廠家及運行部門均采用全壓恒電流作電橋的測量電源。常用分恒流源有QHY-5A型、QHY-7A型等。圖1-2所示接線，大大縮短了測量時間，而且操作簡單，受到了試驗人員的歡迎。　　

圖1-2 用全壓恒流源作電源測量直流電阻的接線圖

　　用電橋法測量準確度高，靈敏度高，并可直接讀數。

　　用電橋測量變壓器繞組時，由于繞組電感較大，同樣需等充電電流穩定后，在合上檢流計開關;測取讀數后拉開電源開關前，先斷開檢流計。測量220kV及以上的變壓器繞組電阻時，在切斷電源前，不但要斷開檢流計開關，而且要將被試品接入電橋的測量電壓線也斷開，防止由于拉電源瞬間的反電動勢將橋臂電阻的絕緣擊穿和橋臂電阻對地等部位擊穿。

　　二、新的測量方法

　　由于變壓器容量增大，特別是五柱鐵芯和低壓繞組為三角形聯結的大型變壓器，測試繞組直流電阻的電流達到穩定的時間達數小時甚至10多小時，不僅時間長，而且還不能保證測量準確。經過多年的研究，這個問題有了，突破性進展。

　　成功測量變壓器繞組直流電阻最為關鍵的問題把自感效應降到最小程度，其方法介紹如下。

　　1.助磁法

　　該方法是強迫鐵芯磁通迅速飽和，從而降低自感效應，減少測量時間。

　　(1)用大容量直流電源，增加測量電流的值。如用2只190Ah的蓄電池，通40A的電流，測量250MVA/500kV自耦變壓器中壓繞組的直流電阻值，每個分接只需1～2min。

　　(2)將高壓、低壓繞組串聯起來通上電流，采用同相位和同極性的高壓繞組助磁。由于高壓繞組匝數遠比低壓繞組多，用較小的電流值使鐵芯飽和。如一臺360MVA/220kV變壓器。鐵芯為五柱式，低壓繞組為三角形聯接，通10A電流，在15min內就可以同時測出一相的高壓、低壓繞組的電阻值。

　　(3)采用恒壓恒流源法的直阻測量儀法。它利用電子電路實現自動調節，在極短時間內把穩壓源平穩地入穩流源，而且輸出電流最大達40A，適用于各類變壓器測量。如果高、低壓繞組同時測量，解決了三相五柱式大容量變壓器直流電阻測量的困難。如電阻大約30～40min，該方法測量接線圖如圖1-3所示。　　

圖1-3 助磁法同時測量高低壓繞組電阻接線圖

　　2.消磁法

　　和上面講的助磁法相反，消磁法力求通過鐵芯的磁通為零。使用的方法有以下兩種：

　　(1)零序阻抗法。該方法僅適用于三柱鐵芯YN聯接的變壓器。將三相繞組并聯起來同時加電流，由于磁通需經過氣隙閉合，磁路的磁阻增大，繞組的電流隨之減小，達到測量電阻時間短的目的。

　　(2)磁通勢抵消法。試驗時除被繞組加電流外，非被測繞組中也通電流，使兩者產生的磁通勢大小相等而方向相反，達到相互抵消，使鐵芯中磁通趨近與零，繞組中的電感量降到最小值達到縮短測試時間和目的。如對一臺120MVA/220kV三相五柱式變壓器采用消磁法和恒流法測量高、中、低壓繞組的直流電阻測量，3min達到穩定。比單用恒流法縮短充電時間10倍以上。消磁法測量高壓繞組直流電阻接線圖如圖1-4所示。　　

圖1-4 消磁法測量高壓繞組電阻接線圖

　　3.新的測試儀器特點

　　現場目前使用的變壓器繞組直流電阻測試儀品種比較多，但共同的一個特點就是快速測量。

　　直流電阻的測量是變壓器、互感器、電抗器、電磁操作機構等感性線圈制造中半成品、成品出廠試驗、安裝、交接試驗及電力部門預防性試驗的必測項目，能有效發現感性線圈的選材、焊接、連接部位松動、缺股、斷線等制造缺陷和運行后存在的隱患。在通常情況下，用傳統的方法(電橋法和壓降法)測量變壓器繞組以及大功率電感設備的直流電阻是一項費時費工的工作。

　　為了滿足感性線圈直流電阻快速測量的需要，我公司利用自身技術優勢依據《DL/T845.3-2004：電阻測量裝置通技術條件 第3部分:直流電阻測試儀》研制了系列變壓器直流電阻測試儀。該儀器采用全新電源技術，由點陣式液晶顯示測量結果。克服了其它同類產品由LED顯示值在陽光下不便讀數的缺點，同時具備了自動消弧功能。整機由單片機控制，自動完成自檢、數據處理、顯示等功能，具有自動放電和放電指示功能。儀器測試精度高，操作簡便，可實現直阻的快速測量。

　　變壓器直流電阻測試儀專門用于測試變壓器、電機、互感器等感性設備的直流電阻。儀器操作簡單，測試全過程由軟件控制完成，測試數據穩定快速準確，具有完善的反電勢保護功能和現場抗干擾能力，適用于配電變壓器到大型電力變壓器等電力設備的直流電阻測試。