变压器直流电阻助磁法测量转换开关的设计

卞颖慧，覃国茂，杜 森

（中国长江电力股份有限公司检修厂，湖北 宜昌443002）

测量变压器绕组的直流电阻是一个很重要的试验项目.《电力设备预防性试验规程》（以下简称《规程》）中规定，在变压器交接、大修小修、变更分接头位置、故障检查及预试时，必须测量变压器绕组的直流电阻，其目的是：检查绕组内部导线和引线的焊接质量；检查分接开关各个位置接触是否良好；检查绕组或引出线有无折断处；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组发生一处或几处断线的情况；检查层、匝间有无短路的现象.但是，在变压器绕组直流电阻现场测量中，特别是大容量高压变压器试验中，往往会遇到测量时间长、不易达到稳定数值等问题，增加了测试人员对设备状况判断的难度，所以选用适当的测量手段和测量设备是保证变压器直流电阻测量准确度的关键.

1 直流电阻测量方法分析

传统的测量方法主要是电桥法和压降法.测量大容量高压变压器的绕组直流电阻时，由于变压器低压侧绕组的电感较大，电阻较小，且激磁匝数少，即使较大电流也不能使铁心饱和，所以直流电阻测量充电时间常数较大，直接测量低压侧绕组直流电阻往往需要几十分钟甚至数小时，测量不易达到稳定数值.如果将变压器一次、二次绕组串联连接，就可以提高激磁安匝，加深铁心饱和程度，从而缩短测量时间，提高测量准确度.这种方法通常称为助磁法［1］.

助磁法测量原理接线如图1所示.

图1 助磁法测量原理接线

由于高压绕组的匝数大大高于低压绕组的匝数，通入直流电流后，很容易使铁芯饱和，达到减小电感L（即减小充电时间常数T）和快速充电目的，可以缩短测量时间.图中恒流源可由全自动直流电阻测试仪提供.

但是助磁法测量不同相的电阻值时，绕组中剩磁对测量电源会产生磁通的抵消作用，如果两者方向相反，对测量的速度和准确性就会有严重影响.而且低压侧直流电阻测试时，总是存在着“两快一慢”问题，即最后一相绕组的测量时间会比前两相长很多，甚至充电电流不能达到仪器所要求的稳定程度，使三相测试数据不具备可信的比较判断作用［2］.此外，在现场测量中，为保证变压器绕组的磁路为同一方向，每测完一项都需要重新串接一次绕组，在操作上比较麻烦，现场经验不丰富的试验人员操作时极易出现人为因素导致的失误，一旦接线出现差错，就会出现回路不通、仪器无法充电等问题，耗时更长.

2 可缩短测量时间的方案探讨

2.1 从试验过程分析如何缩短测量的时间

从助磁法的试验原理图可以看出，高低压绕组串联的一个基本前提是保证变压器绕组的磁路为同一方向，若试验人员经验不足，则会在接线过程中增加额外时间；另外，在测量第三相时还需对前两项测过的绕组进行一个去磁，也就是对绕组进行反充磁，这也需要耗费较长时间.如果能设计一种不需倒线的装置，或者加入自动去磁装置，就能很好地避免此类问题的发生.同时，由于省去了倒线和反充磁的过程，测量时间也会大为缩短.

2.2 增加装置不会影响测量结果的原因分析

从直流电阻的测量原理来看，图2中I＋、I－、V＋、V－分别为全自动直流电阻测试仪的四个测量端子，仪器通过控制恒流源给外部待测负载施加一个恒定、高精度的电流，然后将被试绕组两端所获得的数据（包括测试电压、当前的测试电流等）进行处理，得到实际电阻值.如果在设备与直阻仪之间接入一个转换开关，电流、电压信号取自被试绕组的两端，虽然通过了转换开关，也不会因此对测试结果产生影响.

图2 测试仪的四个测量端子

2.3 一种可缩短测量时间的综合试验方案

综合因素，可以采用这样一种试验方案：设计一种转换开关，将所有试验线全部接在转换开关上，再与全自动直流电阻测试仪连接；测量中只需切换开关位置就可切换被试绕组，从而省去试验中的倒线过程；同时连接去磁机，在两次测量完后消除绕组剩磁，可以提高试验准确度和工作效率.

图3 可缩短测量时间的试验方案

2.3.1 转换开关的设计 转换开关原理结构如图4所示.

图4 转换开关结构

图5 转换开关左视图

接线面板与连接面板为同轴圆板，轴上有一根操作把手，背面有13个接线柱，分别对应13根引出线.连接面板用3个铜片来完成一次、二次绕组的串接.6个接线柱（编号为①－⑥）分别对应直流电阻测试仪的电压和电流端子.

2.3.2 与全自动直流电阻测试仪的连接 试验中常用的全自动直流电阻测试仪有四端子V＋、V－、I＋、I－和六端子V1＋、V2＋、V1－、V2－、I＋、I－ 两种.试验接法如下.

1）1档——测RAO、Rac.

图中粗线所示的是转换开关的初始位置，①～⑥号接线柱分别对应仪器上的接线端子如下（括号内为六端子接法）：①—V＋（V1＋）；②—V－ （V1－）；③—I＋；④—I－；⑤—（V2＋）；⑥—（V2－）.当 仪 器只有四个接线端子时，需要在测量数据稳定读取后手动将①、②接线柱上的试验线切换到⑤、⑥接线柱上.

2）2档——测RBO、Rba.

3）3档——测RCO、Rcb.

挡位的切换，通过将连接面板顺时针旋转120°完成，BC短接接a依次转变为AB短接接c、CA短接接b；同时对应的测量信号依次由Ua、Uc、UA、Uo、IA、Ic转 变 为Ub、Ua、UB、Uo、IB、Ia——Uc、Ub、UC、Uo、IC、Ib，测量结果也相应地由RAO、Rac依次转变为RBO、Rba——RCO、Rcb，大大简化了测量步骤，缩短了测量时间.

2.3.3 与去磁机的连接 去磁机是通过对已测绕组进行反充磁来达到去磁的目的，因此只需将去磁机的两个电流端子接在直阻仪的电流端子上即可.当前两相测完后，再接通去磁机进行去磁，助磁法中的“两快一慢”问题可得以解决.

2.3.4 综合试验方案 1）分别从变压器高低压绕组上引出13根测量线 （IA、IB、IC、Ia、Ib、Ic、UA、UB、UC、UO、Ua、Ub、Uc），注意电压线靠近套管引线导电排内侧，电流线靠外侧；2）将13根测量线分别接到转换开关接线面板上的13个接线柱上；3）转换开关投至第一档，启动直流电阻测试仪，充电测量，稳定读数后复位、放电；4）旋转转换开关至第二档，启动直流电阻测试仪，充电测量，读数完毕后复位、放电；5）接通去磁机，对绕组进行去磁；6）关闭去磁机，旋转转换开关至第三档，启动直流电阻测试仪，充电测量，读数完毕后复位、放电；7）比对试验结果，无异常则测试完毕.

3 综合试验方案的实际应用效果

在某电站一台型号为SFP－300000／500，额定电压550／13.8kV，额定容量为300MVA，连接组别为YNd11的变压器上.使用JYR直流电阻测试仪№0102777，变压器油温为10℃.对比试验后的测量结果见表1.

表1 助磁法直接测量与组合测量对比试验结果

根据《规程》要求，容量在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%，无中性点引出线的线间差别不应大于三相平均值的1%.与以前相同部位测得值比较，其变化不应大于2%［3］.

从上述数据可以看出，新的试验方案没有引入新的测量误差，取得较好试验结果，被试变压器的绕组直流电阻相间差（助磁法直接测量为0.29%，组合测量为0.39%）、线间差（助磁法直接测量为0.39%，组合测量为0.36%）均符合《规程》规定.试验数据合格.

4 结束语

传统的常规法测量一台变压器低压侧绕组直流电阻，往往要花费6～8h.引入助磁法后，测量时间大为缩短，大约要1.5h，转换开关加去磁机配合助磁法测量，既降低了人为失误的概率，避免了由于人为因素造成额外工时耗费，又使助磁法应用中“两快”绕组与“一慢”绕组测量时间的差距明显缩小，充电电流很快就能达到仪器所要求的稳定程度，使助磁法中剩磁消磁的问题得到了良好解决，测量时间也缩短到30min左右，大大提高了工作效率.

总之，这种综合试验方案能很好的弥补助磁法测量直流电阻的不足，更好地发挥助磁法在大容量高电压变压器绕组直流电阻测量中的作用，是一种适于现场且较理想的快速测量方法.

［1］陈化钢，电气设备预防性试验方法［M］.北京：水利电力出版社，1994.

［2］朱世英，剩磁对变压器试验中的一些影响［J］.变压器，1992，29（3）：21－25.

［3］中华人民共和国电力工业部.电力设备预防性试验规程.DL／T 596－1996［S］.北京：中国电力出版社，1997.