变压器直流电阻的测量方法讨论

田凤华

[摘要]主要介绍有关变压器直流电阻的几种测量方法,分析其测量过程及结果,并针对现有测量绕组的直流电阻的不足,结合现场工作实例验证,提出一些测试变压器绕组直流电阻的新方法,能快速准确的得到测试结果,值得电气试验人员在实际工作中借鉴。

[关键词]直流电阻 快速测量 方法

中图分类号:TM4文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0920040-01

一、引言

变压器绕组的直流电阻的测量是变压器在交接、大修和改变分接开关后,必不可少的试验项目,也是故障的重要检查项目。因此试验方法很关键,在常用的方法中也存在一些问题,影响测量结果的准确度。

二、测量变压器绕组直流电阻的目的

查检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接触是否良好及分接开关实际位置与指示是否相符;引出线有无断裂;多股导线并绕的绕组是否有断股等情况。变压器绕组的直流电阻是变压器在交接、大修和改变分接开关后,必不可少的试验项目,也是故障的重要检查项目。

三、测量直流电阻的方法及存在的问题

测量变压器绕组的直流电阻,一般采用的方法有电桥法和电压降法两种。试验时,应测量变压器各次绕组的直流电阻。三相变压器可测量线间电阻RAB、RBC、RCA,有中性点引出的,要测量相电阻RA、RB、RC。带有分接头的绕组,交接和大修试验时,应测量所有分接头位置的绕组电阻值。

电桥法是用单臂电桥或双臂电桥进行测量(单臂电桥也称惠斯通电桥),这种方法可以直接读取数据,而且一人操作,只要遵守操作顺序(工作时先合电源按钮,后合检流计按钮;结束时先放开检流计按钮,后放开电源按钮),检流计就不会被打坏。准确度又较高,这是由于,电桥采用标准电阻与被试电阻进行比较,标准电阻的准确度是可以做得很高的,再则,电桥中检流计的灵敏度也很高,这就保证了电桥可以获得准确的平衡,从而提高了测量准确度,但缺点是设备价格较贵。

电压降法就是在被测电阻上通以直流电流,对每相绕组进行直流电阻的测量,然后利用测量数据,根据欧姆定律计算得出线圈的直流电阻。在不具备电桥的地方,一般采用这种测量方法。这种方法的主要缺点之一是需要较长的时间才能测到准确值。因为每相绕组可以等效成电阻和电感的串联电路,在接通电源后,电感中电流从零逐渐增加,最后达到一稳定数值,电感两端电压则从零突然增加到电源电压,然后逐渐下降到稳态值,需要一个过渡过程,过程的长短取决于电路的时间常数t=L/R。由于变压器铁心的磁导率很高,L值大大增加,而线圈的直流电阻数值又很小,因此时间常数t值很大。一般来说,大约经过时间T=3～5倍时间常数,电流才能达到稳态值,即需要几十分钟甚至更长时间,才能测出直流电阻的准确值。这无疑不符合当今快节奏、高效率的工作方式。电压降法主要缺点之二是有时需要电源容量还较大,为了测准直流电阻,必须使用高精度(0.2级以上),测量中又容易造成接线或读表误差,这也是用的较少的原因之一。

四、加快测量变压器绕组直流电阻的方法

测量大容量的变压器绕组的直流电阻,特别是低压侧绕组为△接线时,由于电感大电阻小,要使测量到达稳定读数阶段,往往需要几十分钟甚至几小时的时间。为此,在施工现场应该采用一些加快测量速度的方法,现分述如下:

(一)加大回路电阻法

突然加大回路中电阻,以减少其时间常数,容易达到稳定,一般用V-A法,试验接线如下图:图中R值的选择,当电源E为6～12V蓄电池时,其值应为绕组直流电阻的5～10倍。试验时先将开关K合上,再将开关K1合上,当电流达到预定值(即此时回路中应有的电流)时,即将K1打开,K2合上,待电流稳定后,读取毫安表(mV)和电流表(A)之值。

(二)采用恒流电源作为电桥的测量电源

如采用QHY-5A型全压恒流电源,YJ-63型稳压电源和双臂电桥同时使用,能使电源很快趋于稳定,以便快速测定绕组的直流电阻。

但是实践证明,上述试验方法,有时效果很好,有时即便是同类型的变压器,效果却不显著。因此除了采用使试验电源快速稳定的办法之外,还需注意以下几点:

1.试验电源要足够。如果采用电厂的蓄电池电源,使用时要将浮充电机停用。

2.回路中附加的电阻的热容量要够。

3.考虑剩磁的影响。在测量前应将高、低压侧绕组接地至少一天以上。测量时应先从低压侧(一般为△接线)开始,再测量高压侧。测量过程中还要注意各相正负电源投入顺序,并尽量避免反复测量。

(三)三相绕组同时加压法测量直流电阻

用电压降法测量直流电阻需要很长的时间才能获得准确值,主要由于线圈中通入的电流在变化过程中,在高导磁率的铁心中产生磁通,致使L增大。若使磁通减少,也就降低了L值,则电流变化的时间(取决于时间常数)便减小。在变压器的三相绕组同时加电压,同时测量每相的直流电阻,可以达到此目的。三相绕组同时加电压时,在每相绕组中通入的电流从零开始增加,由右手螺旋定则可知,三相电流在每个铁心柱中产生的磁通方向不同,它们的作用相互抵消,结果是使铁心中的合成磁通近似为零。这使电感值L大为减小,因此时间常数τ也就降为最低,测试时电流变化的过渡过程大为缩短,短时间内便能获得稳定的电流值,进而求出绕组的直流电阻值。

五、结论

上述测量变压器绕组直流电阻的方法中,我认为给三相绕组同时加电压测量变压器的直流电阻方法较好,它是根据楞次定律,使各相电流所产生的磁通在铁心中相互抵消,合成磁通为零,从而减小电感L值,使电路的时间常数减小,即减少了测量直流电阻的时间,提高了工作效率。在测量时,还应考虑绕组电阻的大小受温度影响的因素和直流电阻的不平衡率等问题。以上只是笔者在实践中的一点心得。仅供参考。

参考文献:

[1]梁志瑞、赵书强、杨书英,电力变压器绕组直流电阻的动态测量.

[2]甄旭锋,电力变压器直流电阻快速测量的研究.