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1、基于助磁法的变压器低压绕组直流电阻测试张春龙，姚景涛，赵远新，王旭(黄河万家寨水利枢纽有限公司龙口水电站，太原030000)摘 要：直流电阻测试对发现变压器高低压绕组匝间短路、绕组或引岀线折损、分接开关接触不良等缺陷具有重要意义， 是变压器预防性试验的必备项目。本文以龙口水电站4台主变压器为例，分别采用传统四端法和助磁法进行变压器低压绕组直流电阻测试，通过对比试验数据可看岀，采用助磁法不但有效提高了测试准确性，而且极大缩短了测试时间，是一种较为 理想的变压器低压绕组直流电阻测试方法。关 键 词：四端法；助磁法；直流电阻；低压绕组；变压器Test of Low-voltage Winding D
2、C Resistance of TransformerBased on Magnetic Circuit MethodZHANG Chun-long，Yao Jing-tao, ZHAO Yuan-xin，WANG Xu(Y. R. Wanjiazhai Multiple-purpose Dam Project Co., Ltd. Longkou Hydropower Station, Taiyuan , 030000)Abstract : DC resistance test is important for finding short circuit of winding, breakag
3、e of winding or lead wires, poor contact of tap changer, it essential for transformer preventive test project. In this article, we take 4 main transformers of Longkou Hydropower Station as examples, using traditional four terminal method and magnetic method for DC resistance test, by comparing the t
4、est data we see that magnetic method can not only effectively help improve the test accuracy, but also greatly shorten the test time, it is an ideal method for DC resistance test of low-voltage transformer winding.Key words : Four terminal method; Magnetic circuit method; DC resistance; Low-voltage
5、winding; TransformerEmail: 作者简介：张春龙（1987）,男，辽宁省凤城市人，硕士，助理工程师，现从事水电站电气设备检修工作。联系电话：18248130469#1低压绕组直流电阻测试理论分析龙口水电站位于黄河北干流托龙段尾部、山西 省和内蒙古自治区交界地带，距上游万家寨水电站 25.6km，距下游天桥水电站 70km,控制流域面积约 397400平方公里。枢纽任务以调峰发电为主，对万 家寨水电站进行反调节，确保龙口至天桥区间不断 流，兼顾防洪、防凌等。龙口水电站配置有 4台大容量主变压器，型号 为SF10-120000/220，生产厂家为青岛青波变压器 厂，低压绕组额
6、定电压、电流分别为15.75kV、4399A，高压绕组额定电压、电流分别为235.95kV、293.60A，联接组别为YNd11电站每年均要对 5台 主变压器进行 C级计划检修，并根据电力设备预 防性试验规程的要求进行预防性试验，变压器绕 组直流电阻测试便是其中的一项重要试验。变压器高压绕组等效电感及电阻均较大，测试 时铁芯饱和速度快，充电电流稳定时间短；低压绕 组等效电阻小，等效电感相对较大，铁芯需较长时 间才能饱和，导致充电电流稳定时间过长，通常测 试时间为4小时，最长可达 6小时，造成时间和人 力资源的浪费，并在很大程度上制约主变压器的检 修进度。与此同时，变压器低压绕组直流电阻测试 时
7、，试验设备长时间整流输出较大充电电流，元器 件损坏频繁、维护成本高且返厂维修期间无法进行 其它变压器的试验工作。本文首先介绍了变压器低压绕组直流电阻测试 的基本原理，然后分别利用传统四端法和助磁法对 龙口水电站4台主变压器低压绕组进行直流电阻测 试，分析对比测试结果。变压器低压绕组直流电阻测试回路可视为电感L和电阻R的串联等效电路，如图 1所示：理论上，充电电流i达到稳定的时间无限长， 但通过试验研究发现，当T=5t时充电电流基本趋于 稳定，约为99.5%1(1为稳定时电流)，可见，得到 稳定电流值的时间主要取决于充电时间常数T的大小，根据表达式可知，为减小回路的充电时间常数， 应从两方面入手
8、：增大被测回路的等效电阻或减小 被测回路的等效电感。2基于传统四端法的直流电阻测试选取龙口水电站 4台主变压器低压绕组作为测试对象，主变压器外观结构如图 2所示：图2:龙口水电站变压器外观结构图试验所用设备为河北保定金达 BZC3391B型恒 流源变压器直流电阻测试仪， 试验充电电流为40A， 采用传统四端法，接线如图 3所示：R对龙口水电站 1#-4#主变压器低压绕组直流电阻测试时间进行汇总，如图4所示：由统计可知，4台主变压器低压绕组直流电阻图1：直流电阻测试等效电路图过渡过程标准方程式为：i=U (1-e -t/T)/R充电时间常数表达式为：T=L/R式中：充电电流为i ;充电电压为U；
9、被测绕组等效 电阻为R;被测绕组等效电感为 L。图4:四端法测试时间柱状图试验结果显示，采用传统四端法测试时，1#-4# 主变压器Rab与Rbc平均测量时间均为 60min, Rac 因回路剩磁作用影响，平均测试时间为130min，每台变压器三相低压绕组总平均测量时间为240min。3基于助磁法的直流电阻测试助磁法的原理是在试验时将变压器高压绕组也 接入低压绕组充电回路。由于高压绕组的匝数远多 于低压绕组，通入直流充电电流后，利用高压绕组 产生的巨大磁动势，使变压器铁芯迅速趋于饱和， 以致降低电感，即降低充电时间常数，从而达到快 速测量的目的。助磁法试验原理如图5所示：对1#-4#主变压器低压
10、绕组直流电阻测试时间 进行汇总，如下表所示：表1 1#主变低压绕组直阻测试统计表时间2015.5.20油温16C相别直阻（mQ）时间（min）ab3.14923bc3.15824ca3.14330总耗时77表2 2#主变低压绕组直阻测试统计表试翻*is岀出历卿皿删时间2015.5.20油温16C相别直阻（mQ）时间（min）ab3.22221bc3.23323ca3.21932总耗时76表3 3#主变低压绕组直阻测试统计表图5:助磁法试验原理图同样选取龙口水电站 4台主变压器低压绕组作 为测试对象，试验设备和充电电流均不变，测试方 法为助磁法。现场将主变压器高、低压绕组串联， 采用同相位、同极
11、性的高压绕组来助磁。助磁法试 验接线如图6所示：(DRnh(2)Rh:图6:助磁法试验接线图（1 ）测Rac：高压A接仪器+1端子；低压c 接仪器-I端子；高压 B C短接后，接到低压 a。低 压a接到仪器+V端子；低压c接到仪器-V端子；（2）测Rbc：高压C接仪器+I端子；低压b 接仪器-I端子；高压 A B短接后，接到低压 c。低 压c接到仪器+V端子；低压b接到仪器-V端子；（3）测Rab:高压B接仪器+I端子；低压a 接仪器-I端子；高压 A C短接后，接到低压 b。低 压b接到仪器+V端子；低压a接到仪器-V端子。时间2015.5.20油温16C相别直阻（mQ）时间（min）ab3
12、.21724bc3.23025ca3.21635总耗时84表4 4#主变低压绕组直阻测试统计表时间2015.5.20油温16C相别直阻（mQ）时间（min）ab3.16222bc3.17324ca3.15933总耗时79相应柱状图如下所示:图7 :助磁法测试时间柱状图采用传统四端法和助磁法测试低压绕组直流电阻总时间对比如表 5所示：表5四端法和助磁法测试时间对比表主变压器三相绕组相间不平衡度四端法助磁法1#236772#251763#260844#22679通过对比分析可知，采用助磁法测试时，4台主变压器低压绕组直流电阻Rab平均测量时间为22.5min,降为原来的 37.5%，Rbc平均测量
13、时间为 24min，降为原来的40.0%, Rac因回路剩磁作用影 响，平均测试时间为32.5min，降为原来的25.0%，单台变压器三相绕组总平均测量时间为79min，降为原来的32.9%，效果显著。华北电网有限公司电力设备交接和预防性试 验规程对于变压器绕组电阻值有如下要求： “ 1.6MVA以上的变压器，各相绕组电阻相互间的差 别，不应大于三相平均值的2%;无中性点引出的绕组，线间差别不应大于三相平均值的1%”采用助磁法对龙口水电站 4台主变压器进行测试时，高压 绕组的助磁作用使充电回路中的电流更稳定，主变 压器铁芯饱和更为迅速彻底，最终测试结果不但满 足电力设备试验规程要求，而且有效提
14、高了测试精 度，使三相绕组间不平衡度与设备出厂测试值更为 接近，测试精度对比如表6所示：表6四端法和助磁法测试精度对比表主变压器三相绕组相间不平衡度出厂值四端法助磁法1#0.32%0.62%0.48%2#0.34%0.65%0.43%3#0.28%0.66%0.44%4#0.25%0.62%0.44%测试精度对比柱状图如下所示:0.70% 血欣 0.50% 0-40%0-20%0.10%Dr00%IHI岀厂测试值 四魁测试值 助破注测试值ltt-ry图8 :测试精度对比图4结论本文选取龙口水电站 4台主变压器作为研究对 象，分别采用传统四端法和助磁法进行低压绕组直 流电阻测试。通过对比试验结果不难发现，助磁法 较传统四端法在变压器低压绕组直流电阻测试中优 势明显，使用助磁法测得三相绕组间不平衡度与设 备出厂测试值更为接近，测试准确率更高，测试所 用时间更短。同时，助磁法有效减少了BZC3391B直流电阻测试仪输出较大充电电流的时间，降低了 元器件的损耗率、减少了维修成本，提高了设备的 可利用率。与传统四端法相比，助磁法是一种较为 理想的变压器低压绕组直流电阻测试方法，在变压 器故障诊断过程中效果显著，在日后多种类型的变 压器检修工作中可大力推广使用。参考文献1 金金元.直流电阻测试误差的原因分析及改进.农村电气 化J. 2
