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1、 1 如何快速如何快速有效有效测量大型变压器的直流电阻测量大型变压器的直流电阻 朱育理朱育理 （常州亚能热电有限公司（常州亚能热电有限公司，江苏，江苏 常州常州 213119 ） 摘摘 要要： 简单讨论一下大型变压器绕组直流电阻的测量方法。大型变压器的预防性试验和交接试验项目很 多，根据其检修性质而定该做哪个，有大修时做的，有小修时做的，如：变压器油中溶解气体的色谱分析， 绕组直流电阻，绕组绝缘电阻、绕组的 tg ，绝缘油试验，交流耐压试验等等，每个试验都很重要，都为 变压器的安全运行打下坚实基础。 关键关键词：词：直流电阻；感性负载；时间常数 作者简介作者简介：朱育理（1976-） ，男，电
2、气自控维修经理，工程师，硕士，从事电厂电气设备工程管理工作； How to quickly and effectively measure the DC resistance of large transformers Zhu Yu-Li (Changzhou Asia Pacific Co-Generation Co.,Ltd , Jiangsu,Changzhou,213119 ) A Abstract:bstract: Briefly discuss the large transformer winding DC resistance measurement, Large transf
3、ormers must does many transfer and pilot project of preventive tests . According to its maintenance nature of what to do, When there are major repairs done, Small repairs that do,for example: Transformer oil dissolved gas chromatography, DC Resistance, Winding insulation resistance, Winding dielectr
4、ic loss, Insulation Oil Test, AC voltage withstand test, etc. Each trial is important, Their role is to enable the safe operation of transformer. Key words:Key words: DC Resistance, Inductive load, Time constant 当前， 交接试验和预防性试验是保证电力系统安全运行的有效手段之一， 电力设备预防 性试验包括常规停电试验，带电测量及在线监测，它是保证电力系统安全运行的前提，是绝 缘监督的重要
5、内容，也是绝缘诊断的基础。因此，进一步深入开展电力设备预防性试验工作 是非常重要的。 作为绝缘监督专职， 对所有电气设备的预防性试验应熟悉并按规程开展工作， 限于本人水平，只是发表一下个人工作心得，不妥和错误之处在所难免，请专家帮助指正。 1 测量目的测量目的和方法和方法 测量变压器绕组的直流电阻是一个很重要的试验项目，在电力设备交接和预防性试 验规程中，其次序排在变压器试验项目的第二位。测量变压器绕组直流电阻的目的是： 1.1 检查绕组焊接质量； 2 1.2 检查分接开关各个位置接触是否良好； 1.3 检查绕组或引出线有无折断处； 1.4 检查并联支路的正确性，是否存在由几条并联导线绕成的绕
6、组发生一处或几处断线 的情况； 1.5 检查层，匝间有无短路的现象。 实践表明，此测试项目对发现上述缺陷具有重要意义。所以长期以来，测量绕组的直 流电阻一直被认为是考查变压器纵绝缘的主要手段之一， 有时甚至是判断电流回路连接状况 的唯一办法。 传统的测量方法使用的仪器分为电桥法和压降法，按电源的配备分为恒压源法和恒 流源法；按测量接线分为单刀直入式（其接线是欲测哪一相，就直接连接哪一相，若测 A 相用 AO 表示） ，同相串联式（电流从高压绕组的出线 A 进入，到达中性点 O，再进入低压 绕组的出线 a，并从 c 点返回电源，若测 A 相用 AOac 表示）串串并并式（电流也是从高压 绕组的出
7、线 A 进入，但电流到达中性点并不立即到低压绕组法，而是串联地通过其他并联 的两相后，再到低压绕组去，若测 A 相用 AOBCac 表示）等，上述方法的缺点是费工费时。 2 缩短测量时间的方法缩短测量时间的方法 2.1 原理原理 测量变压器绕组直流电阻与测量一般电阻不同，变压器绕组具有巨大的电感，它可用 图1所示的等值电路表示，图 1 中 L 为变压器绕组的电感，R 为变压器绕组的直流电阻， 随着变压器电压等级的提高和单台容量的增大 高压绕组电感可达数百亨，而其直流电阻在 10-110-2 之间；低压绕组的电感则在数亨和十 数亨之间， 而其电阻则在 10-210-3 之间。 举例： 某台 24
8、0MVA，220KV 变压器高低压绕组的电感分 别为 162H 和 2.53H。在 图 1 中，合上开关 K 时， 过滤过程方程式为 因为 U=L（di/dt）+Ir 所以 L（di2/dt2）+R（di/dt）=0 LP2+RP =0 P1=0 ， P2= R/L 3 通解为 i=AeP1t+BeP2t=A+BeP2t， 当 t=0 时， i=0，即即 A+B=0，A=B； 当 t=时，i i= =U/R U/R 即即 U/RU/R= =A A+ +O O，A A= =U/RU/R 故有 i i= =U/RU/R（1 1- -e e - -L/TL/T） ） （1 1） 式中： T 为回路的
9、时间常数，T=L/R；R 为测量回路的总电阻（ ） ； L 为被测绕组的电感（H） ；I=U/R 为电流稳态值。 由方程（1）可以计算不同时刻的电流值，如表 1 所示： 表表 1 不同充电时间的电流值不同充电时间的电流值 t 0 T 2T 3T 4T 5T i 0 0.63I 0.865I 0.95I 0.98I 0.995I I 由表 1 可见， 充电电流增长的快慢完全决定于回路的 T。 电流达到基本稳定能满足测量 要求通常要在接通电路 5T 以后，对于大型电力变压器的绕组，其电感大而电阻小，加上电 桥的电阻，整个回路的 T 仍很大，给测量工作带来很大困难，因此应探索减小回路时间常 数的方法
10、。 2.2 缩短测量时间的方法缩短测量时间的方法 由上述可知，时间常数 T=L/R，可见要减小时间常数，可以从以下两方面入手： 2.2.1 减小电感 L。为此要加大测量电流，提高铁芯磁通密度，使铁芯趋于饱和，这样试 验电源的容量就要增大。 对于有中性点引出的变压器绕组可以采用三相同时通入同方向电流 的容量就要增大， 对于有中性点引出的变压器绕组可以采用三相同时通入同方向电流的所谓 零序法使磁路磁组增加，从而使其电感减小。另外，还可以利用非被试绕组助磁等方法，但 这些方法对运行单位来说使用起来都比较困难。 2.2.2 增大回路电阻。在回路中串入电阻，若试验电源不变，则测量电流变小，因而使 电桥的
11、灵敏度降低。为保证电桥的灵敏度，必须相应地提高试验电源电压，以使测量回路的 电流足够大。常用的 QJ-44 型电桥所要求的测量电流与被测量电阻的大小有关，可参考表 2 进行选择。 表表 2 QJ-44 电桥测量电流与被测电阻的关系电桥测量电流与被测电阻的关系 被测电阻范围（ ） 充电电流稳定值（A） 被测电阻范围（ ） 充电电流稳态值（A） 101100 0.10.3 10-110-2 1.01.8 10010-1 0.31.0 4 对于大，中型电力变压器，使用这类电桥时，一般可取测量电流约等于 0.3A。现场通 常采用加大电阻的方法进行测量， 但对于具有五柱绕组接成三角形的巨型变压器， 不能
12、采用 这个方法。 3 快速测量方法快速测量方法 3.13.1 增大电阻的电路变突法增大电阻的电路变突法 其原理图如图 2 所示，由此电路可得 AN 闭合时 i=U/Ri=U/Rx x（1 1- -e e - -（Rx/LxRx/Lx）t t ） （2 2） AN 断开时 i=U/i=U/（R+RR+Rx x） （） （1 1- -e e - -（ （ （Rx+RRx+R）/Lx/Lx）t t ） （3 3） 根据式（2） ， （3）可绘出图 3 所示的测量电流和充电时间的关系曲线，曲线 1 对应于 式（2） ，曲线 2 对应于式（3） 。 测量时，将按钮 AN 闭合，附加电阻 R 短路，使全部
13、电压加压被试绕组上，强迫它有 较大的电流上升速度，一直达到预定电流 i=I=U/（R+RX）值时断开按钮 AN，则电流 i由 图 3 所示的曲线 1 立即稳定到曲线 2 上，当然，在断开 AN 的瞬间，i=I=U/（R+RX）的突 变情况最为理想，充电时间将由 t 缩短到 t0实际上，由于仪表等因数的影响是不可能做 到的，变压器因铁芯磁滞回环的作用，电流下 降时要比电流上升的电感要小的多，故在测试 时，应在充电电流略大于稳定电流（通常可取 i =1.1 I）时进行电路突变，这样仍能达到快 速测量的目的。 例如，当用此法测量某台 40.5MVA， 5 110/38.5/6.6KV 变压器的 11
14、0KV 绕组直流电阻时，每档次测量时间（包括充电时间）不到 1min，最快时仅为 0.5min。 目前有的单位已根据此法制成了快速测量装置，如图 4 所示。图中 R1=R2=R3=6 （6W） ，S1 为转换开关，AN 为按钮，S2 为电源开关，A 表量程为 1000mA（或用小量程， 电阻分流转换表） ，U 为 6V（4 个干电池串联） 。测量时，当 S1 置于 0-1，0-2，0-3 时，相 应地测量变压器低压测，中压测，高压测绕组的直流电阻，具体操作步骤如下： 3.1.1 快速测量装置+， -端相应接到 QJ-44 型电桥外接+， -端 （电桥内附的 1#电池取出） ， 电桥其他接线照常
15、。 3.1.2 将AN闭合， 待充电电流到测量电流预定值时断开， 预定值可按图中U/R、 U/ （R1+R2） 、 U/（R1+R2+R3）的 0.9-1.1 倍估算，或在实际使用中摸索后确定。 3.1.3 将 AN 断开后即可操作电桥进行测量。 3.23.2 减小电感的方法减小电感的方法 3.2.1 消磁法 消磁法是基于在绕组直流电阻的整个测量过程中保持铁芯磁通为零（略去剩磁） ，从而 根本上消除过滤过程而提出来的一种减小电感的方法。 测量绕组直流电阻的过度过程是由于磁通不能突变引起的， 当由一种稳态转换到另一种 稳态时，就需要过渡时间。如果略去剩磁，则测变压器绕组直流电阻时，其其始状态磁通
16、为 零。如果没法在整个测量过程中保持这种状态，那就从根本上消除了过渡过程，达到快速测 量的目的。 如何保持这种零状态呢？对图 5 所 示的双变压器， 若把其二次绕组的两端短 接，则可以基本上消除铁芯中的磁通，使 激磁电感 Lm1和 Lm2值降低到接近于零的 数值，即把绕组的等值电感显著地减小， 时间常数也显著减小，充电过程加快，通 过绕组 的电流很快达到稳定值。 对于三绕组变压器，可以采取高中压（或低中压）绕组反向同时加电流借以抵消磁场 实现减小电感的目的。 当测量高压侧绕组直流电阻时， 除在高压待测相绕组中加电流外， 还在相应中压侧加一 6 电流，使此电流产生的磁势与高压侧产生的磁势大小相等，方向相反而相互抵消，保证在整 个测量过程中磁通保持零状态。设高压侧的匝数为 N1，电流为 I1，中压侧的匝数为 N2
