变压器绕组直流电阻测量的应用

井泽清

摘 要：通过对变压器直流电阻测试原理及方法的分析，得出实践中变压器直流电阻测试方法的应用。

关键词：变压器绕组；直流电阻；测量

前言

在电力系统中变压器的使用量是相当大的。是电力系统心脏。为了保证它的可靠、安全运行和性能良好，必须对其状态有清楚地了解，这时就要对主变压器进行各种试验。而对变压器线圈直流电阻的测定是变压器试验中即简便又重要的试验项目。

通过对变压器绕组直流电阻可以检查绕组接头的焊接质量和绕组有无匝间短路；电压分接开关的各个位置接触是否良好及分接开关实际位置与指示位置是否相符；引出线有无断裂；多股导线并绕是否有断股等情况。

1 变压器绕组直流电阻测量的原理

变压器绕组可视为被测绕组的电感与其电阻串联的等值电路。当直流电压U加于被测绕组，由于电感中的电流不能突变，所以直流电源刚接通的瞬间，L中的电流为零，电阻中也无电流，因此电阻上没有压降，此时全部外施电压加在电感的两端。

式中：U-外施直流电压（伏）；r-绕组的直流电阻（欧）；i-通过绕组的直流电流（安）；L-绕组的电感（亨）；电流的变化率为正，说明i是上升的，随着电流的逐渐上升，电阻r上的电压也逐渐增加，因而电感L上的电压逐渐下降，电流变化率在减小，这表明电流上升越来越缓慢，到 0时，电压几乎下降为零。因此，全部电源电压施加于电阻两端，回路电流几乎不再变化，达到稳定，其稳定电流为i=U/r。

电路达到稳定时间的长短，取决于L与r的比值，即τ=L/r，称为该电路的时间常数。由于大型变压器的τ值比小变压器的大的多，所以大型变压器达到稳定的时间相当长，即τ越大达到的稳定时间越长，反之时间越短。

测量大型变压器的直流电阻需要很长时间，因此缩短测量时间（即减小值）对提高试验工效很有意义。

2 测量方法

应用电桥平衡的原理来测量绕组的直流电阻的方法称电桥法，这是测量变压器绕组直流电阻最常用的方法。

式中R3包含了被测电阻的电压引线电阻，R4包括标准电阻的电压引线电阻。要满足R'4R3=R'3R4，必须使被测电阻的引线和标准电阻引线的电阻相等，否则，会引起一定的测量误差。电流引线要尽量短。

3 缩短测量时间的方法

由于变压器绕组具有较大的电感和较小的电阻，因此在测量直流电阻时，绕组在直流电压作用下，从充电到稳定所需的时间很长尤其是容量大、电压高的变压器，测量一次动作往往需要十几分钟到几十分钟，再加上档位多，像我公司冶炼厂的电解变压器，一般要花费一天的时间来测量。而运行的变压器停电时间有是有限的，因此，尽量缩短每次测量的充电时间，是很有必要的。这样，不仅能够提高工作效率，同时也减轻了试验人员的工作强度在实际现场应用中我们通常采用：用全压恒流电源作电桥的测试法。

当提高电源电压到3E1，要达到i1的稳定值，只需要t'的时间。而后我们再将电压降至E1，使i1的电流稳定，这样就使Rx上获得一个稳定的横流，同时节省了时间。实践证明用全压恒流电源与双臂电桥配合使用，能准确迅速的测量大型变压器的直流电阻，测量时间为常规法的1/8～1/10，并且操作简单容易实现。

2009年6月25日，在对冶炼厂净液脱铜变压器高压侧测量时采用1#干电池作为电源时的试验数据和充电时间。

从以上数据看出，采用恒流源充电法所需时间只是普通充电法所需时间的1/4。可见，采用这种方法不仅提高了工作效率，而且对电器设备的尽快投入生产運行，赢得了宝贵的时间，提高了经济效益。

4 测验结果的分析和判断

1600KVA及以下的电力变压器相间电阻的差别。一般不应大于三相的平均值的40%线间直流电阻的差别，一般不应大于三相平均值的2%。

1600KVA以上的电力变压器，相间电阻的差别不大于2%。

1600KVA以上的电力变压器，线间电阻的差别不大于1%。

因为电阻与温度有很大的关系。为了便于比较必须在同一温度，一般以20℃为准。其公式为：R20=RtKt Kt= T为常数，铜为234.5，铝为225。

供水三型号为S11-M-750/6容量为750KVA的1#变压器。在对其做预防性试验时发现400V侧直流电阻不平衡率超标。测试结果如表3所示。

该变压器400V侧直流电阻电阻不平衡率远大于4%，首先排除分接开关问题，因为变压器的分接开关只与变压器的高压侧有关。在对接触点进行打磨去除氧化层后，在进行测量其直流电阻不变，就排除了测量夹接触不良的可能。由上表发现bom相直流电阻偏大，好似在bom相绕组中已串入一个电阻，这一电阻的产生可能出现在bom相绕组的首端或套管的引线连接处，怀疑为连接不良造成。为了进一步判断变压器内部的连接情况，我们又用自动变比组别测试仪对该变压器进行了测量，发现其变比都在合格范围内。据了解此变压器是刚刚不久前由别处运送来更换原大容量变压器的，还未投入运行。由此判断可能是在变压器运输过程中震动造成低压侧故障。经分析确认后，送到我厂电修车间吊盖检查发现bom相引线与套管连接松动（螺丝连接），经紧固后恢复正常。

通过上述案例可见，变压器绕组直流电阻的测量能发现回路中重大缺陷，判断灵敏度和准确性较高，但现场测试中应遵循下面几个要求，才能够得到准确的诊断。

（1）通过对变压器直流电阻进行测量分析时，夹线夹与变压器引出端子一定要充分接触，必要时应用砂纸或者锉刀对端子处理明亮干净后再进行测量。测量时变压器一定要充电到位，待仪表指针基本稳定后再读取电阻值，以提高直流电阻测量的正确性和准确性。

（2）测量的数据要进行横向和纵向的比较、对温度、湿度、测量仪器、测量方法、测量过程和测量设备进行分析。

（3）分析数据时，要综合考虑相关的因素和判据，不能单搬规程的标准数值而要根据具体情况具体分析。

（4）要结合设备的具体结构，分析设备内部的具体情况，根据不同情况进行直流电阻的测量，以得到正确判断结论。

（5）通过绕组分接电压比试验，能够有效验证分接相关的挡位，而且还能够检验出变压器绕组的连接组别是否正确。同时对于匝间短路等故障也能灵敏的反映出来，实际上电压比试验，也是一种常规的带有检验和验证性质的试验手段。

5 结束语

变压器线圈直流电阻的测定即要选用正确的试验方法，又要严谨细致的判别，才能准确为变压器“把脉”。