干式變壓器的直流電阻測試方法研究

陳炫宏 高陽

摘 要：變壓器的直流電阻的測量是變壓器生產(chǎn)以及出廠所必須測試的項目之一，在直流電阻的測量過程中主要包括平衡橋法、壓降法和三相繞組同時加壓法。平衡電橋法測試方法較為局限，只能測得相對穩(wěn)定的物理量，在現(xiàn)實中不適合廣泛應(yīng)用; 壓降法是根據(jù)歐姆定律對直流電阻進行測量，由于電阻受溫度以及電流不平衡率的影響，需要經(jīng)過較長時間才能達到穩(wěn)定的狀態(tài)，所以仍然需要改進;三相繞組同時加壓法在以上的基礎(chǔ)上，通過楞次定律，降低電流所造成的磁通，進而降低壓降法中的時間常數(shù)，達到穩(wěn)定測量的目的。

關(guān)鍵詞：平衡電橋法;壓降法;繞組加壓法

1 引言

在變壓器的制造過程中，包括半成品以及成品的出廠試驗安裝和后續(xù)電力部門檢測，變壓器繞組的直流電阻測量是其中的重要測量項目，通過測量可以檢測出變壓器線圈是否出現(xiàn)偷工減料、焊接連接部位是否出現(xiàn)松動等隱患。與此同時，直流電阻的測量也對后續(xù)變壓器繞組的電流密度研究起到重要作用。其測量電阻的方法主要包括： 平衡橋法、壓降法。 在以上兩種的綜合分析基礎(chǔ)上，本文重點分析了基于三相繞組同時加壓的直流電阻測量方法。

2 平衡電橋法

電橋在電學(xué)量和非電學(xué)量中得到了廣泛的應(yīng)用，主要是通過電位比較法來測量的常用儀器。在用途分類方面主要包括平衡電橋和非平衡電橋;在電源分類方面主要包括直流電橋和交流電橋;在結(jié)構(gòu)分類方面包括單臂電橋和雙臂電橋。在中小型變壓器的直流電阻測量中主要采用的是直流平衡電橋法，其測量方法準(zhǔn)確、方便。 在測量之前應(yīng)先預(yù)測出變壓器繞組的電阻值，如果電阻值大于1歐姆則通常采用單臂電橋法，反之則采用雙臂電橋法。在采用雙臂電橋接線時，電位樁頭要接在電流樁頭的下面，并且靠近被測電阻。測量時，將電橋倍率按鈕調(diào)節(jié)合適位置，同時將不被測的線圈短路且接地，之后接通電源直到充足電時閉合檢流計開關(guān)，并且快速調(diào)整測量臂，使檢流計的指針指向檢流計的零刻度線位置，然后緩慢調(diào)節(jié)測量臂， 使之平穩(wěn)停留在零位置，此時記錄下電阻的大小。 測量結(jié)束后，先停止檢流計的測量再打開電源開關(guān)，以上可知，被測線圈的電阻值為所測測量臂的電阻值和倍率數(shù)相乘。

3 壓降法

壓降法也是測量變壓器線圈電阻的方法之一，其主要根據(jù)歐姆定律。測量過程中，通過測量線圈中通過的所施的電流以及線圈兩端的電壓，就可以得出繞組的直流電阻。在電壓表及電流表的選取方面，有一定的要求，電流表應(yīng)該選取內(nèi)阻較小的，電壓表應(yīng)該選取內(nèi)阻較大的，并且級別應(yīng)高于0.5。同時引線的界面要足夠大，對于所測的繞組，如果電感較大，應(yīng)該對其進行足夠的充電時間，同時，對繞組所通的電流不應(yīng)超過額定電流的五分之一。由于在電源接通后，電感電流從零開始增加，一直增加到電源的電壓，然后回穩(wěn)到一個穩(wěn)定值，其消耗了一定的時間即過渡過程，從而造成了需要較長的時間才測量出準(zhǔn)確的電阻值。而電路的時間常數(shù)t=L/R決定了過渡時間的長短。電感值L隨著鐵芯磁導(dǎo)率的增高而逐漸增大，與此同時線圈的直流電阻數(shù)值很小，所以過渡時間t很大，通常，電流表和電壓表會對測量結(jié)果造成相對誤差，由于時間常數(shù)的增加，電流需要很久的過程才能達到穩(wěn)定的狀態(tài)，從而造成電阻的測量會消耗相當(dāng)長的時間，所以壓降法在實際應(yīng)用時并不是很便利。

4 基于三相繞組同時加壓法的直流電阻測試方法

基于以上關(guān)于平衡電橋法和壓降法的介紹，本部分主要采用三相繞組同時加壓法對直流電阻進行測試，因為在以上兩種的介紹中可以看出，平衡電橋測試方法相對局限，只能用于測量具有相對穩(wěn)定狀態(tài)的物理量。 而壓降法測試過程過長，在變壓器繞組材質(zhì)的測量過程中并不是很便捷，影響工作效率。所以本文主要采用三相繞組同時加壓的方式進行直流電阻的測量。

基于楞次定律的三相繞組同時加壓法即通過減小電感值來降低電路的時間常數(shù)，由于在產(chǎn)生電流的過程中會產(chǎn)生磁通，通過楞次定律可以將所產(chǎn)生的磁通通過鐵芯抵消掉使磁通為零，達到降低電感值的目的。從而提高工作效率。在測量的過程中，如之前部分所介紹的壓降法，由于繞組電阻的大小在溫度和直流電阻不平衡率等影響因素的存在從而導(dǎo)致測量電阻的時間較長，主要是因為線圈中隨著電流不穩(wěn)定變化所產(chǎn)生的磁通，本節(jié)根據(jù)楞次定律，可以通過高導(dǎo)磁率的鐵芯抵消掉磁通從而降低L值，也就降低了電流變化的時間。變壓器三相繞組同時加電壓即在每相繞組中同時從零開始通入電流，隨著電流的不斷增加，根據(jù)右手螺旋定則判斷每個鐵芯柱中所通過的磁通方向，抵消相互之間的作用，從而使鐵芯中通過的磁通為零，從而達到降低時間常數(shù)的目的，縮短整個測量過程。在很短的時間之內(nèi)便可以獲得穩(wěn)定的電流值，從而測出直流電阻值。

5 結(jié)論

變壓器直流電阻的準(zhǔn)確測量作為變壓器生產(chǎn)出廠以及后續(xù)檢修的必測項目之一，經(jīng)過以上分析，三相繞組同時加壓法是在平衡電橋和壓降法的基礎(chǔ)上根據(jù)楞次定律所測得的直流電阻值，平衡橋法較局限，壓降法所需時間較長，三相繞組同時加壓平衡了以上兩種缺點，根據(jù)楞次定律對電流所產(chǎn)生的磁通進行抵消，從而降低了不平衡性，使測量時間縮短，達到了穩(wěn)定測量的效果。

參考文獻：

[1]余欣璽.基于熱電效應(yīng)的配電變壓器繞組材質(zhì)檢測方法研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2016.

[2]鞠進良.查處以鋁代銅變壓器案的技巧[J].中國質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督，2014（01）：30-31.

[3]唐魁，杜林.基于容量體積比和電阻溫度系數(shù)的變壓器繞組材質(zhì)鑒別方法[D].重慶：重慶大學(xué)，2015.

[4]陳金猛，潘斌，李志新.配電變壓器繞組材質(zhì)辨識研究現(xiàn)狀及展望[J].北京，變壓器，2013（01）.

[5]鄧佳，孫淑琴.變電站變壓器設(shè)備特性測試及運行狀態(tài)分析[D].長春，吉林大學(xué)，2014.

[6]白鳳仙，董維杰，閏朋超.基于頻率特性的Rosen壓電變壓器參數(shù)的仿真測量和分析[J].電源學(xué)報，2011（05）.

[7]王太金，楊秋竹，張民.一種用于配電變壓器繞組材質(zhì)診斷的新方法[J].通信電源技術(shù)，2018（01）：55.