變壓器直流電阻試驗方法的應用研究

馮國驥

摘要：變壓器的直流電阻試驗是設備出廠時進行的交接試驗和日常預試工作項目之一，也是設備故障后的重要檢查項目，而試驗時間過長、讀數難以穩定是直流電阻試驗的常見問題。文章討論了消磁法、助磁法的測量原理，并結合實際案例進行了探討。

關鍵詞：變壓器；直流電阻試驗方法；消磁法；助磁法；電力設備 文獻標識碼：A

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

1 概述

變壓器是電力系統中功率傳輸的重要設備，為保證其安全可靠運行，必須按照相關規程定期對其進行各項試驗，其中繞組直流電阻試驗就是其中重要的一項內容。通過直流電阻試驗數據的三相對比、歷年試驗對比和與出廠值的比較分析，能夠有效地發現變壓器的繞組、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量是否良好、引線與套管接觸是否良好、分接開關是否接觸良好等問題。

規程中對測得的電阻值的要求，對于1.6MVA以上的變壓器，各繞組電阻值相間差別不應大于三相平均值的2%；無中性點引出的繞組，線間差別不應大于三相平均值的1%。對于1.6MVA及以下的變壓器，各繞組電阻值相間差別不應大于三相平均值的4%；線間差別不應大于三相平均值的2%。要注意排除溫度對電阻的影響，即要折算至同一溫度下，才能進行數據的比較，一般要求折算至20℃。下面為折算公式：

2 變壓器直流電阻測量過程中遇到的問題

由于變壓器繞組本質上是電感，而電感充電時隨著自感電動勢的減小，對電流的阻礙作用越來越小，即電流不是固定不變，而是隨著時間慢慢變大，再到某個值穩定下來。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不斷變化，因此繞組直流電阻即U/I比值在開始時也是個不斷變化的數值。如果在電流未穩定情況下讀數，將會使數據與穩定值R=U/I∞之間有較大的差距，甚至造成試驗結果誤判的情況。為避免這一情況，就要等數值穩定后方能讀取。因為繞組回路時間常數很大，要得到穩定電流值就要等待很長時間。

另外，目前的大型變壓器一般采用三相五柱形式，在測量三角形接線的繞組時，磁路不平衡進一步加劇，直流充電時間更長且不穩定，不但時間上嚴重影響其他試驗項目的進行，而且數據不穩定，難以判讀。測量過程可能持續數十分鐘甚至數小時，數據仍不穩定，誤差較大，造成試驗結果的誤判，因此研究變壓器直流電阻的快速測量辦法具有重要意義。

3 消磁法、助磁法測量變壓器直流電阻的原理

變壓器繞組直流電阻測量時間由時間常數決定，時間常數越大，測量用時越長，由公式可得影響時間常數的兩個因素：繞組電感和回路電阻。而在日常試驗中，我們一般采用消磁法或助磁法來實現快速測量的目的。

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起來同時通電，由于磁通需經氣隙閉合，磁路的磁阻大大增加，繞組的電感隨之減小，為此使測量電阻的時間縮短。

第二，磁通勢抵消法。試驗時在高低壓繞組同時通電流，使之產生大小相等，方向相反的磁通量相互抵消，從而讓繞組電感降低，減少穩定所需時間。

助磁法是通過減少繞組電感來實現繞組直阻快速測量的目的。繞組電感可以用公式表示：

由式（1）、式（2）可知，增大電流，就可以增大磁場強度H，增大磁通密度B，減少導磁系數μ，就可以減少繞組電感L，從而減少時間常數，達到快速測量的目的。但是繞組的電流不能無限制地加大，過大的電流會使繞組發熱，影響測量結果的準確性。如果在變壓器低壓側通過電流，需要數十安的電流才能使鐵芯飽和，而且現場往往難以辦到，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。我們在應用助磁法時，需要把高低壓繞組串聯起來通電流，因為高壓繞組匝數比低壓繞組多得多，較小電流就能產生足夠的安匝數讓鐵芯接近或達到飽和，減少繞組電感，大大縮短測量時間。

直流電阻測試時應注意高、低壓繞組的電流方向要一致，保證產生磁通勢的方向一樣，而不是相互削減。具體接線如圖2所示：

4 現場案例分析

下面介紹幾起案例，使用儀器為保定金迪科學儀器有限公司的JD變壓器直流電阻測試儀，型號JD2520B，使用助磁選項測試。

第一，變壓器為沈陽變壓器廠生產的SFPSZ-180000/220型三相五柱主變壓器，聯結組標號為YNyn0d11。

第二，變壓器為廣州維奧伊林變壓器有限公司生產的SFSZ10-180000/220型三相五柱主變壓器，聯結組標號為Ynyn0D11。

第三，變壓器為中山ABB變壓器有限公司生產的SSZ11-180000/220型三相五柱主變壓器，聯結組標號為Ynyn0D11。

5 結語

由于直流電阻數據是判斷變壓器狀況的重要依據，而且常規方法測量直阻耗時長、數據不穩定，增加現場試驗工作的難度，因此研究縮短直流電阻試驗時間的方法具有現實意義。通過上述案例，在采用助磁法后，變壓器低壓側直流電阻的試驗時間可以得到大幅減少，而且讀數穩定，為試驗結果的準確判斷提供了可靠的保障。因此，應用助磁法測量變壓器直流電阻，是一種有效并值得推廣的方法。

參考文獻

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（責任編輯：蔣建華）