變壓器直流電阻試驗(yàn)方法的應(yīng)用研究

馮國驥

摘要：變壓器的直流電阻試驗(yàn)是設(shè)備出廠時(shí)進(jìn)行的交接試驗(yàn)和日常預(yù)試工作項(xiàng)目之一，也是設(shè)備故障后的重要檢查項(xiàng)目，而試驗(yàn)時(shí)間過長、讀數(shù)難以穩(wěn)定是直流電阻試驗(yàn)的常見問題。文章討論了消磁法、助磁法的測(cè)量原理，并結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：變壓器；直流電阻試驗(yàn)方法；消磁法；助磁法；電力設(shè)備 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM40 文章編號(hào)：1009-2374（2016）35-0066-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.35.032

1 概述

變壓器是電力系統(tǒng)中功率傳輸?shù)闹匾O(shè)備，為保證其安全可靠運(yùn)行，必須按照相關(guān)規(guī)程定期對(duì)其進(jìn)行各項(xiàng)試驗(yàn)，其中繞組直流電阻試驗(yàn)就是其中重要的一項(xiàng)內(nèi)容。通過直流電阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)的三相對(duì)比、歷年試驗(yàn)對(duì)比和與出廠值的比較分析，能夠有效地發(fā)現(xiàn)變壓器的繞組、引線、套管引出桿等部位的接觸和焊接問題，可以判斷例如繞組接頭的焊接質(zhì)量是否良好、引線與套管接觸是否良好、分接開關(guān)是否接觸良好等問題。

規(guī)程中對(duì)測(cè)得的電阻值的要求，對(duì)于1.6MVA以上的變壓器，各繞組電阻值相間差別不應(yīng)大于三相平均值的2%；無中性點(diǎn)引出的繞組，線間差別不應(yīng)大于三相平均值的1%。對(duì)于1.6MVA及以下的變壓器，各繞組電阻值相間差別不應(yīng)大于三相平均值的4%；線間差別不應(yīng)大于三相平均值的2%。要注意排除溫度對(duì)電阻的影響，即要折算至同一溫度下，才能進(jìn)行數(shù)據(jù)的比較，一般要求折算至20℃。下面為折算公式：

2 變壓器直流電阻測(cè)量過程中遇到的問題

由于變壓器繞組本質(zhì)上是電感，而電感充電時(shí)隨著自感電動(dòng)勢(shì)的減小，對(duì)電流的阻礙作用越來越小，即電流不是固定不變，而是隨著時(shí)間慢慢變大，再到某個(gè)值穩(wěn)定下來。繞組中充電電流的變化曲線示意圖如圖1所示。圖中曲線表示的電流在充電開始時(shí)不斷變化，因此繞組直流電阻即U/I比值在開始時(shí)也是個(gè)不斷變化的數(shù)值。如果在電流未穩(wěn)定情況下讀數(shù)，將會(huì)使數(shù)據(jù)與穩(wěn)定值R=U/I∞之間有較大的差距，甚至造成試驗(yàn)結(jié)果誤判的情況。為避免這一情況，就要等數(shù)值穩(wěn)定后方能讀取。因?yàn)槔@組回路時(shí)間常數(shù)很大，要得到穩(wěn)定電流值就要等待很長時(shí)間。

另外，目前的大型變壓器一般采用三相五柱形式，在測(cè)量三角形接線的繞組時(shí)，磁路不平衡進(jìn)一步加劇，直流充電時(shí)間更長且不穩(wěn)定，不但時(shí)間上嚴(yán)重影響其他試驗(yàn)項(xiàng)目的進(jìn)行，而且數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，難以判讀。測(cè)量過程可能持續(xù)數(shù)十分鐘甚至數(shù)小時(shí)，數(shù)據(jù)仍不穩(wěn)定，誤差較大，造成試驗(yàn)結(jié)果的誤判，因此研究變壓器直流電阻的快速測(cè)量辦法具有重要意義。

3 消磁法、助磁法測(cè)量變壓器直流電阻的原理

變壓器繞組直流電阻測(cè)量時(shí)間由時(shí)間常數(shù)決定，時(shí)間常數(shù)越大，測(cè)量用時(shí)越長，由公式可得影響時(shí)間常數(shù)的兩個(gè)因素：繞組電感和回路電阻。而在日常試驗(yàn)中，我們一般采用消磁法或助磁法來實(shí)現(xiàn)快速測(cè)量的目的。

消磁法是力求使通過鐵心的磁通為零，使用的方法有兩種：

第一，零序阻抗法。該方法僅適用于三柱鐵心YN連接的變壓器。它是將三相繞組并聯(lián)起來同時(shí)通電，由于磁通需經(jīng)氣隙閉合，磁路的磁阻大大增加，繞組的電感隨之減小，為此使測(cè)量電阻的時(shí)間縮短。

第二，磁通勢(shì)抵消法。試驗(yàn)時(shí)在高低壓繞組同時(shí)通電流，使之產(chǎn)生大小相等，方向相反的磁通量相互抵消，從而讓繞組電感降低，減少穩(wěn)定所需時(shí)間。

助磁法是通過減少繞組電感來實(shí)現(xiàn)繞組直阻快速測(cè)量的目的。繞組電感可以用公式表示：

由式（1）、式（2）可知，增大電流，就可以增大磁場(chǎng)強(qiáng)度H，增大磁通密度B，減少導(dǎo)磁系數(shù)μ，就可以減少繞組電感L，從而減少時(shí)間常數(shù)，達(dá)到快速測(cè)量的目的。但是繞組的電流不能無限制地加大，過大的電流會(huì)使繞組發(fā)熱，影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。如果在變壓器低壓側(cè)通過電流，需要數(shù)十安的電流才能使鐵芯飽和，而且現(xiàn)場(chǎng)往往難以辦到，而在同鐵心的高壓繞組加電流，僅需幾安的電流就可以讓鐵心飽和。我們?cè)趹?yīng)用助磁法時(shí)，需要把高低壓繞組串聯(lián)起來通電流，因?yàn)楦邏豪@組匝數(shù)比低壓繞組多得多，較小電流就能產(chǎn)生足夠的安匝數(shù)讓鐵芯接近或達(dá)到飽和，減少繞組電感，大大縮短測(cè)量時(shí)間。

直流電阻測(cè)試時(shí)應(yīng)注意高、低壓繞組的電流方向要一致，保證產(chǎn)生磁通勢(shì)的方向一樣，而不是相互削減。具體接線如圖2所示：

4 現(xiàn)場(chǎng)案例分析

下面介紹幾起案例，使用儀器為保定金迪科學(xué)儀器有限公司的JD變壓器直流電阻測(cè)試儀，型號(hào)JD2520B，使用助磁選項(xiàng)測(cè)試。

第一，變壓器為沈陽變壓器廠生產(chǎn)的SFPSZ-180000/220型三相五柱主變壓器，聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)為YNyn0d11。

第二，變壓器為廣州維奧伊林變壓器有限公司生產(chǎn)的SFSZ10-180000/220型三相五柱主變壓器，聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)為Ynyn0D11。

第三，變壓器為中山ABB變壓器有限公司生產(chǎn)的SSZ11-180000/220型三相五柱主變壓器，聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)為Ynyn0D11。

5 結(jié)語

由于直流電阻數(shù)據(jù)是判斷變壓器狀況的重要依據(jù)，而且常規(guī)方法測(cè)量直阻耗時(shí)長、數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，增加現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)工作的難度，因此研究縮短直流電阻試驗(yàn)時(shí)間的方法具有現(xiàn)實(shí)意義。通過上述案例，在采用助磁法后，變壓器低壓側(cè)直流電阻的試驗(yàn)時(shí)間可以得到大幅減少，而且讀數(shù)穩(wěn)定，為試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確判斷提供了可靠的保障。因此，應(yīng)用助磁法測(cè)量變壓器直流電阻，是一種有效并值得推廣的方法。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國南方電網(wǎng)有限公司.電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程（Q/CSG114002-2011）.

[2] 袁燕嶺，甘景福，陳震，等.助磁法測(cè)量變壓器直流電阻的應(yīng)用研究[J].電氣技術(shù)，2010，（2）.

[3] 王朗珠，姚一平.“助磁法”在大型變壓器低壓側(cè)直流電阻測(cè)試中的運(yùn)用[J].高壓電器，2003，（2）.

（責(zé)任編輯：蔣建華）