浅议变压器绕组直流电阻测试

2013-03-16梁鼎杰

机电信息 2013年9期

梁鼎杰

（广西柳州特种变压器有限责任公司，广西柳州545006）

0 引言

变压器绕组直流电阻测量试验属于变压器的例行试验，是变压器出厂时、投运前、检修后都必须进行的试验项目。GB／T6451—2008《油浸式电力变压器技术参数和要求》明确规定了对变压器直流电阻不平衡率的要求。因此，必须正确分析试验数据，严把质量关，避免由于直流电阻不平衡引起故障而造成损失。

1 变压器绕组直流电阻测试标准、目的、影响

标准：对于配电变压器，绕组直流电阻的不平衡率：相为不大于4%，线为不大于2%；对于电力变压器，绕组直流电阻的不平衡率：相（有中性点引出时）为不大于2%，线（无中性点引出时）为不大于1%。如果由于线材及引线结构等原因而使直流电阻不平衡率超过上述规定，除应在生产记录中记录实测值外，还应写明引起这一偏差的原因。使用单位应与同温度下的出厂实测值进行比较，其偏差应不大于2%。

目的：检查绕组导线焊接处是否良好；检查绕组是否有匝间短路；检查引线与套管、引线与分接开关是否连接好，分接开关是否与实际位置相一致；检查三相电阻是否平衡，是否达到国家标准；变压器温升试验时，也要准确测量直流电阻，因为这需要根据绕组在温升试验之前所测量的冷态电阻和温升试验之后所测量的瞬间热态电阻计算而得。

影响：变压器在实际运行中如果直流电阻不平衡会使变压器相间或相对地间产生循环电流，增加变压器的附加损耗，严重的话甚至可以导致变压器的不对称运行，所以必须严格把关变压器绕组的不平衡率，找出原因，分析原因，进而解决问题。

2 变压器绕组直流电阻的测量方法和结果计算

2．1 测量方法

（1）平衡电桥法。是采用电桥平衡的原理来测量直流电阻的方法，常用的平衡电桥有单臂电桥和双臂电桥2种。测量变压器的直流电阻时，应在变压器停电并拆去高压引线后进行。对大型大容量电力变压器，因RL串联电路的充电时间常数很大，使得每次测量需很长时间来等候电流、电压表指示稳定，因而工作效率很低，常采用特殊仪器（如恒流电源）来代替测试中的电源，这样可大大缩短测试时间。（2）电流、电压表法。又称电压降法，其原理是在被测电阻中通以直流电流，测量该电阻上的电压降，根据欧姆定律即可算出被测电阻值。由于电流表和电压表的内阻对测量结果会产生影响，所以它们被接入测量电路的方式应慎重考虑。（3）变压器专用直流电阻测量装置。近年来由于电子技术的发展，许多仪器制造厂开发出基于电流、电压表法的测量装置。这些仪器不但使用方便，而且测量精度高，被广泛采用。不论采用哪一种方法，都只有在电路中电流达到稳定时才能读数，以提高测量数据的准确度。

2．2 结果计算

（1）绕组直流电阻不平衡率应以三相实测最大值减最小值作为分子、三相实测平均值作为分母计算。

（2）测量绕组的冷电阻应该换算到标准规定的参考温度75℃。换算公式为：

R75＝Rt（k＋75）／（k＋t）

式中，R75为换算到参考温度75℃时的电阻值（Ω）；Rt为测量时变压器内油温度t时的冷态电阻值（Ω）；k为温度换算系数，铝线为225，铜线为235；t为测量时变压器内油温度（℃）。

3 生产特例分析

在变压器的实际生产中，我们经常会遇到由于变压器结构问题而由引线引起的低压电阻不平衡。下面通过图形来分析某公司在生产变压器过程中所遇到的问题，总结出准确的测试方法及应该怎样评价测量结果，最终以此来判断变压器产品是否能通过测量试验。

一些小型的降压电力变压器，例如315 k VA及以下的产品，低压线圈为圆筒式结构，Yn接线，中性点引出线在线圈的上端，并且出线很短（图1）。尽管设计部门规定中性点引线按1／4额定电流设计，但在实际的生产制造过程中，中性点使用了与其他三相引线相同的线材，甚至有些使用横截面略小的线材，故此中性点引线电阻所占比例不大，最终测量相电阻能满足国标要求，变压器顺利通过试验。

图1 引线上出图

1 000 k VA及以上的电力变压器，低压线圈多数为螺旋式结构，Yn接线，中性点引出线在线圈的下端，并且出线相对较长（图2）。尽管设计部门规定中性点引线按1／4额定电流设计，但是在实际的生产制造过程中，中性点引线电阻会随着容量的增大而使得其所占的三相直流电阻比重越来越多，故而会出现Rac＞Rab＝Rbc，这一情况经过分析是由于引线的结构所造成的。某厂家甚至在型号为SFSZ10－31500／110和SFZ10－63000／110的变压器制造中，都出现过这样的问题。分析如下（排除线圈直流电阻不平衡情况）：

图2 引线下出图

从图 2 中可以看出：Rab＝Rbc，Rac＞Rab，推出 Rac＞Rab＝Rbc。

从图2中还可以看出：Rao＝Ra＋0．5R2ab＋R1，Rbo＝Rb＋0．5R2ab，Rco＝Rc＋0．5R2ab＋R2bc＋R1。因为 R2ab＝R2bc，所以Rco＝Rc＋1．5R2bc＋R1；又因为Ra＝Rb＝Rc，所以可以推出：Rbo最小；Rao比Rbo大，多了R1这段引线的电阻；而Rco比Rao多了R2bc这段引线的电阻。

因此最终可以得出结论：Rco＞Rao＞Rbo。这一现象是由于引线的布置也就是变压器的结构所造成的，与变压器的其他部件没关系，属于正常现象。

有的客户经过测试，发现变压器低压三相直流电阻超过国标要求，不平衡率大于2%，于是要求厂家吊罩检修，这是不经过认真分析的表现。假设这类电力变压器的三相电阻不平衡率小于2%，则说明该产品有可能存在问题，因为应该小的电阻没有小，可能是多根导线并绕时，其中的一根或几根没焊好。如果这样的变压器被当成合格产品出厂，并且投入运行，危害极大。

有些生产厂家在生产这类变压器的过程中，由于国标规定和用户要求这些硬指标，盲目追求三相直流电阻小于2%的平衡率，于是采取以下办法：（1）为了增大B相的引线电阻，而减小B相引线面积。这样做是非常错误的，因为减小引线面积会导致运行中的变压器引线过热，从而对变压器产生极大的不良影响。（2）为了减小引线R1和R2bc的电阻，而增大这2段引线面积，在引线R1段和R2bc段加焊铜排，以达到电阻平衡的目的。这样的结果是不仅浪费了材料，而且对产品毫无用处。

那么应该怎样来执行GB／T6451—2008呢？不管是测量线电阻还是相电阻，都应符合Rac＞Rab＝Rbc或Rco＞Rao＞Rbo这一规律，因为这一规律是经过大量试验数据所得出的结论。可以在试验报告中注明变压器直流电阻不平衡的原因，客户在现场测试时应参照出厂数据进行比较，而不要片面地追求小于2%的标准。