變壓器直流電阻的測量方法討論

田鳳華

[摘要]主要介紹有關變壓器直流電阻的幾種測量方法,分析其測量過程及結果,并針對現有測量繞組的直流電阻的不足,結合現場工作實例驗證,提出一些測試變壓器繞組直流電阻的新方法,能快速準確的得到測試結果,值得電氣試驗人員在實際工作中借鑒。

[關鍵詞]直流電阻 快速測量 方法

中圖分類號:TM4文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0920040-01

一、引言

變壓器繞組的直流電阻的測量是變壓器在交接、大修和改變分接開關后,必不可少的試驗項目,也是故障的重要檢查項目。因此試驗方法很關鍵,在常用的方法中也存在一些問題,影響測量結果的準確度。

二、測量變壓器繞組直流電阻的目的

查檢繞組接頭的焊接質量和繞組有無匝間短路;電壓分接開關的各個位置接觸是否良好及分接開關實際位置與指示是否相符;引出線有無斷裂;多股導線并繞的繞組是否有斷股等情況。變壓器繞組的直流電阻是變壓器在交接、大修和改變分接開關后,必不可少的試驗項目,也是故障的重要檢查項目。

三、測量直流電阻的方法及存在的問題

測量變壓器繞組的直流電阻,一般采用的方法有電橋法和電壓降法兩種。試驗時,應測量變壓器各次繞組的直流電阻。三相變壓器可測量線間電阻RAB、RBC、RCA,有中性點引出的,要測量相電阻RA、RB、RC。帶有分接頭的繞組,交接和大修試驗時,應測量所有分接頭位置的繞組電阻值。

電橋法是用單臂電橋或雙臂電橋進行測量(單臂電橋也稱惠斯通電橋),這種方法可以直接讀取數據,而且一人操作,只要遵守操作順序(工作時先合電源按鈕,后合檢流計按鈕;結束時先放開檢流計按鈕,后放開電源按鈕),檢流計就不會被打壞。準確度又較高,這是由于,電橋采用標準電阻與被試電阻進行比較,標準電阻的準確度是可以做得很高的,再則,電橋中檢流計的靈敏度也很高,這就保證了電橋可以獲得準確的平衡,從而提高了測量準確度,但缺點是設備價格較貴。

電壓降法就是在被測電阻上通以直流電流,對每相繞組進行直流電阻的測量,然后利用測量數據,根據歐姆定律計算得出線圈的直流電阻。在不具備電橋的地方,一般采用這種測量方法。這種方法的主要缺點之一是需要較長的時間才能測到準確值。因為每相繞組可以等效成電阻和電感的串聯電路,在接通電源后,電感中電流從零逐漸增加,最后達到一穩定數值,電感兩端電壓則從零突然增加到電源電壓,然后逐漸下降到穩態值,需要一個過渡過程,過程的長短取決于電路的時間常數t=L/R。由于變壓器鐵心的磁導率很高,L值大大增加,而線圈的直流電阻數值又很小,因此時間常數t值很大。一般來說,大約經過時間T=3～5倍時間常數,電流才能達到穩態值,即需要幾十分鐘甚至更長時間,才能測出直流電阻的準確值。這無疑不符合當今快節奏、高效率的工作方式。電壓降法主要缺點之二是有時需要電源容量還較大,為了測準直流電阻,必須使用高精度(0.2級以上),測量中又容易造成接線或讀表誤差,這也是用的較少的原因之一。

四、加快測量變壓器繞組直流電阻的方法

測量大容量的變壓器繞組的直流電阻,特別是低壓側繞組為△接線時,由于電感大電阻小,要使測量到達穩定讀數階段,往往需要幾十分鐘甚至幾小時的時間。為此,在施工現場應該采用一些加快測量速度的方法,現分述如下:

(一)加大回路電阻法

突然加大回路中電阻,以減少其時間常數,容易達到穩定,一般用V-A法,試驗接線如下圖:圖中R值的選擇,當電源E為6～12V蓄電池時,其值應為繞組直流電阻的5～10倍。試驗時先將開關K合上,再將開關K1合上,當電流達到預定值(即此時回路中應有的電流)時,即將K1打開,K2合上,待電流穩定后,讀取毫安表(mV)和電流表(A)之值。

(二)采用恒流電源作為電橋的測量電源

如采用QHY-5A型全壓恒流電源,YJ-63型穩壓電源和雙臂電橋同時使用,能使電源很快趨于穩定,以便快速測定繞組的直流電阻。

但是實踐證明,上述試驗方法,有時效果很好,有時即便是同類型的變壓器,效果卻不顯著。因此除了采用使試驗電源快速穩定的辦法之外,還需注意以下幾點:

1.試驗電源要足夠。如果采用電廠的蓄電池電源,使用時要將浮充電機停用。

2.回路中附加的電阻的熱容量要夠。

3.考慮剩磁的影響。在測量前應將高、低壓側繞組接地至少一天以上。測量時應先從低壓側(一般為△接線)開始,再測量高壓側。測量過程中還要注意各相正負電源投入順序,并盡量避免反復測量。

(三)三相繞組同時加壓法測量直流電阻

用電壓降法測量直流電阻需要很長的時間才能獲得準確值,主要由于線圈中通入的電流在變化過程中,在高導磁率的鐵心中產生磁通,致使L增大。若使磁通減少,也就降低了L值,則電流變化的時間(取決于時間常數)便減小。在變壓器的三相繞組同時加電壓,同時測量每相的直流電阻,可以達到此目的。三相繞組同時加電壓時,在每相繞組中通入的電流從零開始增加,由右手螺旋定則可知,三相電流在每個鐵心柱中產生的磁通方向不同,它們的作用相互抵消,結果是使鐵心中的合成磁通近似為零。這使電感值L大為減小,因此時間常數τ也就降為最低,測試時電流變化的過渡過程大為縮短,短時間內便能獲得穩定的電流值,進而求出繞組的直流電阻值。

五、結論

上述測量變壓器繞組直流電阻的方法中,我認為給三相繞組同時加電壓測量變壓器的直流電阻方法較好,它是根據楞次定律,使各相電流所產生的磁通在鐵心中相互抵消,合成磁通為零,從而減小電感L值,使電路的時間常數減小,即減少了測量直流電阻的時間,提高了工作效率。在測量時,還應考慮繞組電阻的大小受溫度影響的因素和直流電阻的不平衡率等問題。以上只是筆者在實踐中的一點心得。僅供參考。

參考文獻:

[1]梁志瑞、趙書強、楊書英,電力變壓器繞組直流電阻的動態測量.

[2]甄旭鋒,電力變壓器直流電阻快速測量的研究.