变压器直流电阻试验方法的应用研究

冯国骥

摘要：变压器的直流电阻试验是设备出厂时进行的交接试验和日常预试工作项目之一，也是设备故障后的重要检查项目，而试验时间过长、读数难以稳定是直流电阻试验的常见问题。文章讨论了消磁法、助磁法的测量原理，并结合实际案例进行了探讨。

关键词：变压器；直流电阻试验方法；消磁法；助磁法；电力设备 文献标识码：A

中图分类号：TM40 文章编号：1009-2374（2016）35-0066-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.35.032

1 概述

变压器是电力系统中功率传输的重要设备，为保证其安全可靠运行，必须按照相关规程定期对其进行各项试验，其中绕组直流电阻试验就是其中重要的一项内容。通过直流电阻试验数据的三相对比、历年试验对比和与出厂值的比较分析，能够有效地发现变压器的绕组、引线、套管引出杆等部位的接触和焊接问题，可以判断例如绕组接头的焊接质量是否良好、引线与套管接触是否良好、分接开关是否接触良好等问题。

规程中对测得的电阻值的要求，对于1.6MVA以上的变压器，各绕组电阻值相间差别不应大于三相平均值的2%；无中性点引出的绕组，线间差别不应大于三相平均值的1%。对于1.6MVA及以下的变压器，各绕组电阻值相间差别不应大于三相平均值的4%；线间差别不应大于三相平均值的2%。要注意排除温度对电阻的影响，即要折算至同一温度下，才能进行数据的比较，一般要求折算至20℃。下面为折算公式：

2 变压器直流电阻测量过程中遇到的问题

由于变压器绕组本质上是电感，而电感充电时随着自感电动势的减小，对电流的阻碍作用越来越小，即电流不是固定不变，而是随着时间慢慢变大，再到某个值稳定下来。绕组中充电电流的变化曲线示意图如图1所示。图中曲线表示的电流在充电开始时不断变化，因此绕组直流电阻即U/I比值在开始时也是个不断变化的数值。如果在电流未稳定情况下读数，将会使数据与稳定值R=U/I∞之间有较大的差距，甚至造成试验结果误判的情况。为避免这一情况，就要等数值稳定后方能读取。因为绕组回路时间常数很大，要得到稳定电流值就要等待很长时间。

另外，目前的大型变压器一般采用三相五柱形式，在测量三角形接线的绕组时，磁路不平衡进一步加剧，直流充电时间更长且不稳定，不但时间上严重影响其他试验项目的进行，而且数据不稳定，难以判读。测量过程可能持续数十分钟甚至数小时，数据仍不稳定，误差较大，造成试验结果的误判，因此研究变压器直流电阻的快速测量办法具有重要意义。

3 消磁法、助磁法测量变压器直流电阻的原理

变压器绕组直流电阻测量时间由时间常数决定，时间常数越大，测量用时越长，由公式可得影响时间常数的两个因素：绕组电感和回路电阻。而在日常试验中，我们一般采用消磁法或助磁法来实现快速测量的目的。

消磁法是力求使通过铁心的磁通为零，使用的方法有两种：

第一，零序阻抗法。该方法仅适用于三柱铁心YN连接的变压器。它是将三相绕组并联起来同时通电，由于磁通需经气隙闭合，磁路的磁阻大大增加，绕组的电感随之减小，为此使测量电阻的时间缩短。

第二，磁通势抵消法。试验时在高低压绕组同时通电流，使之产生大小相等，方向相反的磁通量相互抵消，从而让绕组电感降低，减少稳定所需时间。

助磁法是通过减少绕组电感来实现绕组直阻快速测量的目的。绕组电感可以用公式表示：

由式（1）、式（2）可知，增大电流，就可以增大磁场强度H，增大磁通密度B，减少导磁系数μ，就可以减少绕组电感L，从而减少时间常数，达到快速测量的目的。但是绕组的电流不能无限制地加大，过大的电流会使绕组发热，影响测量结果的准确性。如果在变压器低压侧通过电流，需要数十安的电流才能使铁芯饱和，而且现场往往难以办到，而在同铁心的高压绕组加电流，仅需几安的电流就可以让铁心饱和。我们在应用助磁法时，需要把高低压绕组串联起来通电流，因为高压绕组匝数比低压绕组多得多，较小电流就能产生足够的安匝数让铁芯接近或达到饱和，减少绕组电感，大大缩短测量时间。

直流电阻测试时应注意高、低压绕组的电流方向要一致，保证产生磁通势的方向一样，而不是相互削减。具体接线如图2所示：

4 现场案例分析

下面介绍几起案例，使用仪器为保定金迪科学仪器有限公司的JD变压器直流电阻测试仪，型号JD2520B，使用助磁选项测试。

第一，变压器为沈阳变压器厂生产的SFPSZ-180000/220型三相五柱主变压器，联结组标号为YNyn0d11。

第二，变压器为广州维奥伊林变压器有限公司生产的SFSZ10-180000/220型三相五柱主变压器，联结组标号为Ynyn0D11。

第三，变压器为中山ABB变压器有限公司生产的SSZ11-180000/220型三相五柱主变压器，联结组标号为Ynyn0D11。

5 结语

由于直流电阻数据是判断变压器状况的重要依据，而且常规方法测量直阻耗时长、数据不稳定，增加现场试验工作的难度，因此研究缩短直流电阻试验时间的方法具有现实意义。通过上述案例，在采用助磁法后，变压器低压侧直流电阻的试验时间可以得到大幅减少，而且读数稳定，为试验结果的准确判断提供了可靠的保障。因此，应用助磁法测量变压器直流电阻，是一种有效并值得推广的方法。

参考文献

[1] 中国南方电网有限公司.电力设备预防性试验规程（Q/CSG114002-2011）.

[2] 袁燕岭，甘景福，陈震，等.助磁法测量变压器直流电阻的应用研究[J].电气技术，2010，（2）.

[3] 王朗珠，姚一平.“助磁法”在大型变压器低压侧直流电阻测试中的运用[J].高压电器，2003，（2）.

（责任编辑：蒋建华）