淺談變壓器直流電阻的試驗

劉陽

摘 要：本文淺談變壓器直流電阻試驗的目的意義以及基本原理，講述變壓器直流電阻試驗的測量方法以及故障排除方法。

關鍵詞：變壓器；直流電阻；試驗

中圖分類號：TM406 文獻標識碼：A

1.變壓器直流電阻試驗測試的目的和意義

變壓器的直流電阻試驗是一項重要的試驗項目，試驗結果將對變壓器的性能起到決定性作用。測量變壓器的直流電阻有以下幾點作用：

測量變壓器的直流電阻能夠檢查電壓分接開關的各個位置接觸性能，能夠確定分接開關是否接觸不良，以及分接開關的真正位置是否正確。

測量變壓器的直流電阻能夠檢查繞組接頭的焊接質量是否達標，檢測出繞組是否存在匝間短路。

測量變壓器的直流電阻能夠核對繞組所作用的導線規格與設計要求是否一致。

測量變壓器的直流電阻能夠確定引出線是否斷裂，檢查多股導線的繞組是否出現斷股的現象。

2.變壓器直流電阻試驗的基本原理

如圖1所示中變壓器直流電阻測量的基本電路圖所示，電力變壓器繞組可以被視為與被測電阻的電感與其電阻串聯電路相等同。當t=0時，電源開關K閉合，由于電感中的電流不能突變，當全部直流電壓E作用于被測繞組時，在直流電源剛剛接通的瞬間，L中的通過電流為0，所以電阻中也無電流通過。此時電阻上沒有任何降壓作用，全部的外來電壓將直接作用在電感的兩端。

根據回路方程式：

E=iR+Ldi/dt，可以得出，施加一個直流電壓時，可得電流為：i=E×（1-eτ/T）/R，其中“τ=L/R”，τ為回路的時間常數。由此可見，當直流電壓接通時，電流i中含有一個滯留分量和一個衰減分量。當衰減分量逐漸減小，直至為零時，I值將達到穩定，此時I=E/R?？梢酝ㄟ^測量E和I，得到數值，通過公式即可得到R值。電路中電流達到穩定時間長短取決于該電路的時間常數τ，即L與R的比值。在大型變壓器中，時間常數τ要比小型變壓器的時間常數大得多，即L與R的比值越大，整個回路達到穩定時間越短；反之，L與R比值越小，回路達到穩定時間越長。

3.常用測量方法和儀器

變壓器直流電阻測量方法一般有3種：

（1）電壓電流法。電壓電流法也稱為電壓降法。其主要的測試原理就是用直流電流通過將被檢測的電阻，然后對其進行測量，可以得出通過繞組的電流；再應用歐姆定律，即可得出被測繞組的直流電阻值。此種方法往往存在很大誤差，所以并不推薦使用此種方法測量繞組的直流電阻值。

（2）平衡電橋法。平衡電橋法也被稱為電橋法。單臂電橋和雙臂電橋是最常用的兩種電橋方法。其主要工作方式是要將變壓器斷電并且要將高壓引線拆去之后才能對變壓器的直流電阻進行測量。在測量電阻的過程中，要對繞組的電感進行充電，在測量精度上雖然能夠達到要求，但是由此所造成的人員浪費也是很大的。

（3）直流電阻測試儀法。直流電阻測試儀主要應用于大型變壓器的電阻測量，因為直流電阻測試儀可以在短時間內測量出繞組的直流電阻。如今技術人員喜歡用的直流電阻測試儀一般是由電子集成電路所制成的測試儀。該類型測試儀不僅測量直流電阻時間很短，它的測量速度還很快。與電橋法測量直流電阻的電阻值相比，能夠節省數倍甚至數十倍的時間，這樣也大大提高了工作人員的工作效率。

4.測量結果判斷標準

對于1600kVA及以上的變壓器來講，各相繞組電阻間的差別應該小于等于2%，無中性點引出時的繞組，線間差別應該小于等于三相平均值的1%。上述判斷結果應該換算到同一溫度下進行比較，同時也應該校正引線的影響。由公式R2=R1×（T+t2）/（T+t1），可以將不同溫度下的電阻值換算到相同溫度下電阻值。其公式中，R1和R2分別為溫度在t1和t2時的電阻值。T為計算常數，當導線為鋁線時，T取值為225，當導線為銅線時，T取值235。

5.測量變壓器直阻不平衡率不合格的原因及日常預防性措施

測量變壓器的直流電阻可以發現試驗中存在很多問題，主要問題及日常防護措施有以下幾種。

（1）不同引線的電阻不一樣引起的變壓器直流電阻不平衡率超標。

主要原因：

變壓器的每個繞組不一樣，其中的引線長度也不同，每個不一樣的繞組都有不同的直流電阻值，這樣就會給電阻的不平衡率造成影響，引起電阻不平衡率超標。

防護措施：

（a）要將中性點的引線焊接在適當的地方。將銅排或者鋁排連接在三相末端，三相電阻之間的平衡點需要用儀器來尋找，將中性引線焊接在這個位置上。

（b）在中間相套上最大電阻值的線圈，用以減少中間相引線短所造成的影響。

（2）連接有空隙導致的變壓器直流電阻不平衡率超標。

主要原因：根據實踐可以得知，引線與套管導桿之間或者與分接開關沒有緊密聯系在一起也會影響電阻值的變化，造成超標。

防護措施：

（1）在變壓器日常運行過程中，采用氣相色譜儀綜合分析結果，對于出現不合格的部位進行及時處理。

（2）將安裝與檢修的質量進行提高，嚴格檢查各連接部位是否連接妥當。

（3）導線規格不同也會影響直流電阻的不平衡率超標。

主要原因：

研究事實表明，一些導線的銅、鋁含量不能達到國家要求標準，導致一些變壓器的直流電阻的電阻值偏差較大。即使所有導線符合規定，但是對于不同尺寸的導線的橫切面也會對電阻值的偏差有影響。

防護措施：

（1）將入庫線材的質量進行嚴格檢驗，避免劣質導線入庫，減少直流電阻的不平衡率。

（2）將標稱截面改成導線的最小界面，然后進行電阻值測量，與標稱截面所測量出的電阻值進行對比，將偏差范圍縮小到一半，這樣可以很好地降低電阻值不平衡率。

（4）繞組不結實導致的電阻的不平衡率超標。

主要原因：一個變壓器的繞組不結實或者出現斷股情況，會對變壓器的電流造成直接影響，直接作用于直流電阻，會影響直流電阻的不平衡率。

防護措施：

（1）通過氣相色譜儀進行全面綜合測量判斷結果。

（2）遇到變壓器短路時，要對變壓器的直流電阻進行測量，及時檢修出現的繞組不結實或者斷股情況。

6.測量變壓器的直流電阻數值不穩定的故障查找及處理措施

故障原因1：儀器及測量引線存在問題。

處理措施：

（1）在測量變壓器的電阻值之前，要保證測量引線完好無損，同時需要處理好接頭的氧化層。

（2）將雙臂電橋打開，觀察電池工作是否正常，對于比較陳舊的雙臂電橋，可以更換新的測量儀器來替換。

故障原因2：在過渡過程中，穩定時間太長。

處理措施：

（1）縮短穩定時間可以采用新型的電阻測試儀器。

（2）可以采取在充電時用高壓充電，在測量時用低壓進行測量的方法。

結語

變壓器直流電阻試驗是一項十分重要的試驗項目，試驗過程中得出的數據結果可以直接判斷一個變壓器的質量好壞。然而影響變壓器的直流電阻測量值的因素有很多，要求我們一步步探索挖掘深層原因，以達到更精確的測量數據。

參考文獻

[1]蘇金福.變壓器直流電阻試驗分析[J].變壓器，2005，42（8）：22-26.

[2]金盛.淺談變壓器直流電阻試驗[J].江西電力，2006（5）：23-25.