淺議變壓器繞組直流電阻測(cè)試

梁鼎杰

（廣西柳州特種變壓器有限責(zé)任公司，廣西 柳州545006）

0 引言

變壓器繞組直流電阻測(cè)量試驗(yàn)屬于變壓器的例行試驗(yàn)，是變壓器出廠時(shí)、投運(yùn)前、檢修后都必須進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目。GB／T6451—2008《油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》明確規(guī)定了對(duì)變壓器直流電阻不平衡率的要求。因此，必須正確分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，避免由于直流電阻不平衡引起故障而造成損失。

1 變壓器繞組直流電阻測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)、目的、影響

標(biāo)準(zhǔn)：對(duì)于配電變壓器，繞組直流電阻的不平衡率：相為不大于4%，線為不大于2%；對(duì)于電力變壓器，繞組直流電阻的不平衡率：相（有中性點(diǎn)引出時(shí)）為不大于2%，線（無中性點(diǎn)引出時(shí)）為不大于1%。如果由于線材及引線結(jié)構(gòu)等原因而使直流電阻不平衡率超過上述規(guī)定，除應(yīng)在生產(chǎn)記錄中記錄實(shí)測(cè)值外，還應(yīng)寫明引起這一偏差的原因。使用單位應(yīng)與同溫度下的出廠實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，其偏差應(yīng)不大于2%。

目的：檢查繞組導(dǎo)線焊接處是否良好；檢查繞組是否有匝間短路；檢查引線與套管、引線與分接開關(guān)是否連接好，分接開關(guān)是否與實(shí)際位置相一致；檢查三相電阻是否平衡，是否達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；變壓器溫升試驗(yàn)時(shí)，也要準(zhǔn)確測(cè)量直流電阻，因?yàn)檫@需要根據(jù)繞組在溫升試驗(yàn)之前所測(cè)量的冷態(tài)電阻和溫升試驗(yàn)之后所測(cè)量的瞬間熱態(tài)電阻計(jì)算而得。

影響：變壓器在實(shí)際運(yùn)行中如果直流電阻不平衡會(huì)使變壓器相間或相對(duì)地間產(chǎn)生循環(huán)電流，增加變壓器的附加損耗，嚴(yán)重的話甚至可以導(dǎo)致變壓器的不對(duì)稱運(yùn)行，所以必須嚴(yán)格把關(guān)變壓器繞組的不平衡率，找出原因，分析原因，進(jìn)而解決問題。

2 變壓器繞組直流電阻的測(cè)量方法和結(jié)果計(jì)算

2．1 測(cè)量方法

（1）平衡電橋法。是采用電橋平衡的原理來測(cè)量直流電阻的方法，常用的平衡電橋有單臂電橋和雙臂電橋2種。測(cè)量變壓器的直流電阻時(shí)，應(yīng)在變壓器停電并拆去高壓引線后進(jìn)行。對(duì)大型大容量電力變壓器，因RL串聯(lián)電路的充電時(shí)間常數(shù)很大，使得每次測(cè)量需很長(zhǎng)時(shí)間來等候電流、電壓表指示穩(wěn)定，因而工作效率很低，常采用特殊儀器（如恒流電源）來代替測(cè)試中的電源，這樣可大大縮短測(cè)試時(shí)間。（2）電流、電壓表法。又稱電壓降法，其原理是在被測(cè)電阻中通以直流電流，測(cè)量該電阻上的電壓降，根據(jù)歐姆定律即可算出被測(cè)電阻值。由于電流表和電壓表的內(nèi)阻對(duì)測(cè)量結(jié)果會(huì)產(chǎn)生影響，所以它們被接入測(cè)量電路的方式應(yīng)慎重考慮。（3）變壓器專用直流電阻測(cè)量裝置。近年來由于電子技術(shù)的發(fā)展，許多儀器制造廠開發(fā)出基于電流、電壓表法的測(cè)量裝置。這些儀器不但使用方便，而且測(cè)量精度高，被廣泛采用。不論采用哪一種方法，都只有在電路中電流達(dá)到穩(wěn)定時(shí)才能讀數(shù)，以提高測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。

2．2 結(jié)果計(jì)算

（1）繞組直流電阻不平衡率應(yīng)以三相實(shí)測(cè)最大值減最小值作為分子、三相實(shí)測(cè)平均值作為分母計(jì)算。

（2）測(cè)量繞組的冷電阻應(yīng)該換算到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的參考溫度75℃。換算公式為：

R75＝Rt（k＋75）／（k＋t）

式中，R75為換算到參考溫度75℃時(shí)的電阻值（Ω）；Rt為測(cè)量時(shí)變壓器內(nèi)油溫度t時(shí)的冷態(tài)電阻值（Ω）；k為溫度換算系數(shù)，鋁線為225，銅線為235；t為測(cè)量時(shí)變壓器內(nèi)油溫度（℃）。

3 生產(chǎn)特例分析

在變壓器的實(shí)際生產(chǎn)中，我們經(jīng)常會(huì)遇到由于變壓器結(jié)構(gòu)問題而由引線引起的低壓電阻不平衡。下面通過圖形來分析某公司在生產(chǎn)變壓器過程中所遇到的問題，總結(jié)出準(zhǔn)確的測(cè)試方法及應(yīng)該怎樣評(píng)價(jià)測(cè)量結(jié)果，最終以此來判斷變壓器產(chǎn)品是否能通過測(cè)量試驗(yàn)。

一些小型的降壓電力變壓器，例如315 k VA及以下的產(chǎn)品，低壓線圈為圓筒式結(jié)構(gòu)，Yn接線，中性點(diǎn)引出線在線圈的上端，并且出線很短（圖1）。盡管設(shè)計(jì)部門規(guī)定中性點(diǎn)引線按1／4額定電流設(shè)計(jì)，但在實(shí)際的生產(chǎn)制造過程中，中性點(diǎn)使用了與其他三相引線相同的線材，甚至有些使用橫截面略小的線材，故此中性點(diǎn)引線電阻所占比例不大，最終測(cè)量相電阻能滿足國(guó)標(biāo)要求，變壓器順利通過試驗(yàn)。

圖1 引線上出圖

1 000 k VA及以上的電力變壓器，低壓線圈多數(shù)為螺旋式結(jié)構(gòu)，Yn接線，中性點(diǎn)引出線在線圈的下端，并且出線相對(duì)較長(zhǎng)（圖2）。盡管設(shè)計(jì)部門規(guī)定中性點(diǎn)引線按1／4額定電流設(shè)計(jì)，但是在實(shí)際的生產(chǎn)制造過程中，中性點(diǎn)引線電阻會(huì)隨著容量的增大而使得其所占的三相直流電阻比重越來越多，故而會(huì)出現(xiàn)Rac＞Rab＝Rbc，這一情況經(jīng)過分析是由于引線的結(jié)構(gòu)所造成的。某廠家甚至在型號(hào)為SFSZ10－31500／110和SFZ10－63000／110的變壓器制造中，都出現(xiàn)過這樣的問題。分析如下（排除線圈直流電阻不平衡情況）：

圖2 引線下出圖

從圖 2 中可以看出：Rab＝Rbc，Rac＞Rab，推出 Rac＞Rab＝Rbc。

從圖2中還可以看出：Rao＝Ra＋0．5R2ab＋R1，Rbo＝Rb＋0．5R2ab，Rco＝Rc＋0．5R2ab＋R2bc＋R1。因?yàn)?R2ab＝R2bc，所以Rco＝Rc＋1．5R2bc＋R1；又因?yàn)镽a＝Rb＝Rc，所以可以推出：Rbo最小；Rao比Rbo大，多了R1這段引線的電阻；而Rco比Rao多了R2bc這段引線的電阻。

因此最終可以得出結(jié)論：Rco＞Rao＞Rbo。這一現(xiàn)象是由于引線的布置也就是變壓器的結(jié)構(gòu)所造成的，與變壓器的其他部件沒關(guān)系，屬于正常現(xiàn)象。

有的客戶經(jīng)過測(cè)試，發(fā)現(xiàn)變壓器低壓三相直流電阻超過國(guó)標(biāo)要求，不平衡率大于2%，于是要求廠家吊罩檢修，這是不經(jīng)過認(rèn)真分析的表現(xiàn)。假設(shè)這類電力變壓器的三相電阻不平衡率小于2%，則說明該產(chǎn)品有可能存在問題，因?yàn)閼?yīng)該小的電阻沒有小，可能是多根導(dǎo)線并繞時(shí)，其中的一根或幾根沒焊好。如果這樣的變壓器被當(dāng)成合格產(chǎn)品出廠，并且投入運(yùn)行，危害極大。

有些生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)這類變壓器的過程中，由于國(guó)標(biāo)規(guī)定和用戶要求這些硬指標(biāo)，盲目追求三相直流電阻小于2%的平衡率，于是采取以下辦法：（1）為了增大B相的引線電阻，而減小B相引線面積。這樣做是非常錯(cuò)誤的，因?yàn)闇p小引線面積會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行中的變壓器引線過熱，從而對(duì)變壓器產(chǎn)生極大的不良影響。（2）為了減小引線R1和R2bc的電阻，而增大這2段引線面積，在引線R1段和R2bc段加焊銅排，以達(dá)到電阻平衡的目的。這樣的結(jié)果是不僅浪費(fèi)了材料，而且對(duì)產(chǎn)品毫無用處。

那么應(yīng)該怎樣來執(zhí)行GB／T6451—2008呢？不管是測(cè)量線電阻還是相電阻，都應(yīng)符合Rac＞Rab＝Rbc或Rco＞Rao＞Rbo這一規(guī)律，因?yàn)檫@一規(guī)律是經(jīng)過大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)所得出的結(jié)論。可以在試驗(yàn)報(bào)告中注明變壓器直流電阻不平衡的原因，客戶在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)應(yīng)參照出廠數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，而不要片面地追求小于2%的標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語

在變壓器試驗(yàn)中，經(jīng)常出現(xiàn)直流電阻不合格的情況，原因很多。試驗(yàn)人員應(yīng)根據(jù)具體情況，提前對(duì)相關(guān)部件進(jìn)行檢查、測(cè)試，查閱歷史數(shù)據(jù)，認(rèn)真研究，仔細(xì)分析，以避免返工造成的損失。只有這樣，變壓器產(chǎn)品質(zhì)量才能得到良好的保證，客戶才會(huì)滿意，電力建設(shè)工作才能真正上一個(gè)新臺(tái)階。

［1］GB／T6451—2008 油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求［S］

［2］保定天威保變電氣股份有限公司．變壓器試驗(yàn)技術(shù)［M］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000

［3］變壓器制造技術(shù)叢書編審委員會(huì)．變壓器試驗(yàn)［M］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005