變壓器直流電阻測量及其注意事項

1、淺談變壓器線圈直流電阻測量及其注意事項魏曉東(江蘇省電力建設(shè)第一工程公司，南京市，210028)摘要1變壓器繞組直流電阻是變壓器主要參數(shù)之一，測量變壓器繞組直流電阻，能有效反映繞組匝間短路、繞組斷股、分接開關(guān)接觸狀態(tài)以及導(dǎo)線電阻的差異和接頭接觸不良等缺陷故障，也是判斷各相繞組直流電阻是否平衡、調(diào)壓開關(guān)檔位是否正確的有效手段。本文介紹了變壓器線圈直流電阻的測量方法、注意事項及規(guī)范要求，對影響變壓器繞組直流電阻準確度的因素進行了分析比較，提出了解決問題的建議和方法。關(guān)鍵詞變壓器繞組直流電阻測量方法注意事項變壓器繞組直流電阻的檢測是一項很重要的試驗項目，在電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標準(GB5

2、0150-2006)中試驗次序排在變壓器試驗項目的第二位。規(guī)程規(guī)定它是變壓器大修時、無載開關(guān)調(diào)級后、變壓器出口短路后和13年1次等必試項目，在變壓器的所有試驗項目中是一項較為方便而有效的考核繞組縱絕緣和電流回路連接狀況的試驗，它能夠反映繞組匝間短路、繞組斷股、分接開關(guān)接觸狀態(tài)以及導(dǎo)線電阻的差異和接頭接觸不良等缺陷故障，也是判斷各相繞組直流電阻是否平衡、調(diào)壓開關(guān)檔位是否正確的有效手段。長期以來，繞組直流電阻的測量一直被認為是考查變壓器縱絕緣的主要手段之一，有時甚至是判斷電流回路連接狀況的唯一辦法。.直流電阻測量方法中、小型變壓器的測量方法在中、小型變壓器的實際測量中，大多采用直流電橋法。雙臂電橋

3、的測量步驟如下：測量前，首先調(diào)節(jié)電橋檢流計機械零位旋鈕，置檢流計指針于零位。接通測量儀器電源，具有放大器的檢流計應(yīng)操作調(diào)節(jié)電橋電氣零位旋鈕，置檢流計于零位。接入被測電阻時，雙臂電橋的電壓樁頭要靠近被測電阻，電流樁頭要接在電壓樁頭的上面。測量前，應(yīng)先估計被測線圈的電阻值，將電橋倍率選鈕置于適當位置，將非被測線圈短路并接地，然后打開電源開關(guān)充電，待充足電后按下檢流計開關(guān)，第1頁共8頁迅速調(diào)節(jié)測量臂，使檢流計指針向檢流計刻度中間的零位線方向移動，進行微調(diào)，待指針平穩(wěn)停在零位上時記錄電阻值，此時，被測線圈電阻值=倍率數(shù)啜|量臂電阻值。測量完畢，先放開檢流計按鈕，再放開電源開關(guān)，以免在測量具有電感的直流

4、電阻時其自感電動勢損壞檢流計。大型變壓器的測量方法變壓器繞組是由被測繞組的電感L和其電阻R組成的復(fù)雜電路。測直流電阻是在繞組的被試端子間通以直流，待瞬變過程結(jié)束、電流達到穩(wěn)定后，記錄電阻值及繞組溫度。而此電路達到穩(wěn)定時間的長短，取決于L與R的比值，即t=L/R,。稱為該電路的時間常數(shù)，理論計算當t=6°時，電流已達穩(wěn)定值的99.75%,為減少誤差充電時間應(yīng)大于6to隨著變壓器容量的增大，電感較大、電阻較小，電感可達到數(shù)百亨，時間常數(shù)較大。例如一臺大型變壓器，高壓繞組電感為100H,電阻為0.4Q,這時°=100/0.4=250s,t=6°時，則需3.3ho因此，測

5、量大型變壓器的直流電阻需要很長的時間，特別是五柱鐵芯和低壓繞組為三角形連接的大型變壓器，如果仍如中小型變壓器那樣，用幾伏電壓的小容量電池作為測量電源，則電流達到穩(wěn)定的時間長達數(shù)小時至十多小時，這不僅太費時間，而且不能保證測量準確度。測直流電阻的關(guān)鍵問題是將自感效應(yīng)降低到最小程度，縮短測量時間。為解決這個問題分為以下兩種方法。（1）助磁法。助磁法是迫使鐵芯磁通迅速趨于飽和，從而降低自感效應(yīng)可縮短時間常數(shù)。1）用大容量蓄電池或穩(wěn)流源通大電流測量。2）采用恒壓恒流源法的直阻測量儀。在測量低壓繞組時可把高、低壓側(cè)串聯(lián)起來通電流測量，采用同相位和同極性的高壓繞組助磁。由于高壓繞組的匝數(shù)遠比低壓的多，借助

6、于高壓繞組的安匝數(shù)，使變壓器鐵芯飽和，降低電感，即可降低時間常數(shù)，達到快速測量的目的。現(xiàn)測量500kV連云港伊蘆變電所的TCP346TR750/750/240MVA型YNad11變壓器低壓繞組直流電阻，當直接采用3381變壓器電阻測試儀測量時，電阻達到了13m與廠家值差距很大（廠家值為9.5mQ）,且時間長達2小時。而在使用該儀器測量時同時采用高、低壓繞組串聯(lián)通電流的助磁法，時間則縮短為30-40min。測試回路圖如下:+1A+v此圖為測量Rac的接線圖測試結(jié)果如下:被測繞組測量電流（A）直流電阻值（mQ）油溫（C）Rac59.77821Rbc59.88621Rab59.87521（2）消磁法

7、。消磁法與助磁法相反，力求使通過鐵芯的磁通為零。使用的方法有兩種。1）零序阻抗法。該方法僅適用于三柱鐵芯YN連接的變壓器。它是將三相繞組并聯(lián)起來同時通電，由于磁通需經(jīng)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。2）磁通勢抵消法。試驗時除在被測繞組通電流外，還在非被測繞組中通電流，使兩者產(chǎn)生在磁通勢大小相等、方向相反而互相抵消，保持鐵芯中磁通趨近于零，將繞組的電感降到最低限度，達到縮短測量時間的目的。.測量時的注意事項測量變壓器繞組時，應(yīng)注意記錄測量時的溫度，對于新安裝好尚未帶電運行的變壓器，應(yīng)將變壓器上層溫度作為變壓器繞組的溫度。在線圈溫度穩(wěn)定的情況下進行測量，

8、要求變壓器油箱上、下部的溫度之差不超過5C。且為了與出廠及歷次測量的數(shù)值比較，應(yīng)將不同溫度下測量的直流電阻換算到同一溫度，以便于比較。由于變壓器線圈存有電感，測量時的充電電流不太穩(wěn)定，一定要在電流穩(wěn)定后再計數(shù)，提高一次回路直流電阻測量的正確性和準確性。必要時需采取縮短充電時間的措施。，感應(yīng)電勢的影響會使測量結(jié)果出現(xiàn)分散性，大型變壓器之相繞組由于磁路有聯(lián)系，當測完一相而測量一相時，由于試驗接線和順序混亂，會使前一相的充電電勢和兩相的感應(yīng)電勢相反，根據(jù)楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律，此感應(yīng)電勢產(chǎn)生的感應(yīng)電荷必將影響其充電電流，從而導(dǎo)致測量的電阻發(fā)生變化，由于測量順序的分散及不確定性，從而引起測量結(jié)果

9、誤差及分散性。剩磁的影響：剩磁會對充電繞組的電感值產(chǎn)生影響，從而使測量時間增長，從而對測量產(chǎn)生影響。同時大型變壓器絕緣采用夾層絕緣較多，由于剩磁存在，在做變壓器局部放電等試驗時會出現(xiàn)局部強電場。造成故障，因此對大型變壓器繞組進行直流電阻測量時應(yīng)控制充電電流在1.0A左右,從而減小剩磁。引線電阻對各相繞組直流電阻的影響：由于變壓器各相繞組的引線長短不同，可能導(dǎo)致其不平衡率超標，其中a、c兩相繞組的直流電阻受引線的影響最大。引線和套管導(dǎo)桿或分接開關(guān)之間連接不緊，都可能導(dǎo)致變壓器直流電阻不平衡超標。導(dǎo)線質(zhì)量對繞組直流電阻的影響：某些變壓器繞組的導(dǎo)線的銅和銀的含量低于國家標準規(guī)定限額。并且有些導(dǎo)線截面

10、尺寸偏差不同，都可能導(dǎo)致繞組直流電阻不平衡超標。分接開關(guān)接觸不良造成變壓器直流電阻超標。分接開關(guān)接觸點壓力不夠和接點表面鍍層材料氧化都會造成開關(guān)接觸不良。而開關(guān)接觸不良，則可能造成變壓器直流電阻超標。曾對一臺SFL2-16000/35型變壓器，35kV側(cè)直流電阻進行測量；發(fā)現(xiàn)其直流電阻出現(xiàn)極大的不平衡，結(jié)果如下：分接頭位置A0B0C0誤差10.18350.18460.18490.76%20.19840.17860.18018.8%30.17340.17480.17510.97%40.18540.16880.17039.5%50.16360.16520.16520.97%60.17430.159

11、00.16059.3%70.15360.15530.15541.16%從測試結(jié)果A相偶數(shù)分接的直流電阻大于同相相鄰分接的直流電阻，懷疑是分接開關(guān)接觸不良造成，后來檢查發(fā)現(xiàn)A相雙數(shù)動觸頭至切換開關(guān)之間的一條公共引線的連接螺栓松動。其故障點的接觸電阻達到2400Q,緊固后重新測量，繞組直流電阻正常。開關(guān)接觸不良是造成直流電阻偏差的重要因數(shù)之一，為防止分接開關(guān)故障，在分接開關(guān)換檔時，必須來回轉(zhuǎn)動分接開關(guān)手柄10數(shù)次，以消除表面的氧化膜和油污，使其接觸良好。繞組斷股變壓器運行中受到短路電流沖擊后易發(fā)生斷股，從而導(dǎo)致其直流電阻不平衡率超標。此時及時測量其直流電阻可及時發(fā)現(xiàn)故障，及時檢修。.測量結(jié)果分析分

12、析數(shù)據(jù)時，要綜合考慮相關(guān)的因素和判據(jù)，不能單搬規(guī)程的標準數(shù)值，而要根據(jù)規(guī)程的思路、現(xiàn)場的具體情況，具體分析設(shè)備測量數(shù)據(jù)的發(fā)展和變化過程。規(guī)范要求根據(jù)規(guī)范要求，三相變壓器應(yīng)測出線間電阻，有中性點引出的變壓器，要測出相電阻；帶有分接頭的線圈，在大修和交接試驗時，要測出所有分接頭位置的線圈電阻，在小修和預(yù)試時，只需測出使用位置上的線圈電阻。由于變壓器制造質(zhì)量、運行單位維修水平、試驗人員使用的儀器精度及測量接線方式的不同，測出的三相電阻值也不相同，通常引入如下誤差公式進行判別R%=（RmaxRmin）/RpX100%Rp=（Rab+Rbc+Rac）/3式中!1%誤差百分數(shù)Rmax實測中的最大值（）Rr

13、nm實測中的最小值（Q）Rp三相中實測的平均值（Q）規(guī)范要求，1600KVA以上的變壓器，各相線圈的直流電阻值相互間的差別不應(yīng)大于三相平均值的2%,1600KVA以下的變壓器，各相線圈的直流電阻值相互間的差別不應(yīng)大于三相平均值的4%,線間差別不應(yīng)大于三相平均值的2%;本次測量值與上次測量值相比較，其變化也不應(yīng)大于上次測量值的2%。有關(guān)換算在進行比較分析時，一定要在相同溫度下進行，如果溫度不同，則要按下式換算至20c時的電阻值。R20c=RtK,K=（T+20）/（T+t）式中R20c20c時的直流電阻值（）RttC時的直流電阻值（）T常數(shù)（銅導(dǎo)線為235,鋁導(dǎo)線為225）t測量時的溫度為了確定

14、缺陷所在的相別，對于無中性點引出的三相變壓器，還需將測得的線間電阻換算成每相電阻。設(shè)三相變壓器的可測線間電阻為Rab、Rbe、Rac,每相電阻為Ra、Rb、Re,當變壓器線圈為Y型聯(lián)接時，相電阻為Ra=(Rab+RacRbc)/2Rb=(Rab+RbeRae)/2Rc=(Rac+RbcRab)/2如果三相平衡，相電阻等于0.5倍線電阻；當變壓器線圈為型聯(lián)接，且a連y、b連z、c連x時，Ra=(RacRp)RabRbe/(Rac-Rp)Rb=(RabRp)RaeRbe/(Rab-Rp)Rc=(RbeRp)RabRac/(Rbe-Rp)當變壓器線圈為型聯(lián)接，且a連z、b連x、c連y時，Ra=(Ra

15、bRp)RaeRbc/(RabRP)Rb=(RbcRp)RabRac/(RbeRp)Rc=(RacRp)RabRbe/(RacRp)式中Rp=(Rab+Rbe+Rca)/2,如果三相平衡，相電阻等于1.5倍線電阻。實例分析從實際測量結(jié)果中可以看出，引起變壓器線圈電阻值超出規(guī)范要求的因數(shù)很多，在測量技術(shù)上主要有電橋精度不夠、測量接線錯誤、引線電阻及其接線電阻過大、變壓器充電時間短、電橋的電壓不足等；在變壓器本身上，主要有分接頭接觸不良、線圈或引線焊接不良、斷裂、套管導(dǎo)桿與引線接觸不良、線圈匝間、層間、相間發(fā)生短路等。對于三角形接線的變壓器，如果從電阻數(shù)值上已經(jīng)反映出缺陷只在一相時，可按下列簡化式

16、求得相電阻進行分析確定，即當Rab=RbcWRac,則Rb=RcWRa?，F(xiàn)將幾種常見故障現(xiàn)象的測量結(jié)果分析如下表：故障現(xiàn)象（與正常情況下的測試值相比較）分析結(jié)果Y型接線型接線一個線間電阻值不變，兩個線間電阻值測不出（阻值很大）兩個線間電阻較正常值上升1.5倍，一個線間電阻值為正常值的3倍一相線圈斷裂一個線間電阻值不變，兩個線間電阻值降為正常值的（0.51）倍兩個線間電阻值增至正常值的（13）倍，一個線間電阻值降至正常值的（01）倍一相線圈匝間短路一個線間電阻值不變，兩個線間電阻值升1一個線間電阻值不變，兩個線間電阻值升高一相引線與導(dǎo)電桿接觸不良三個線間電阻值測不出（阻值很大）一個線間電阻等于正常值的3倍，兩個線間電阻值測不出（阻值很大）兩相線圈斷裂三個線間電阻都降至正常值的（0.5-1）倍，其中有一個的阻值低得多三個線間電阻值都降至正常值的（01）倍，其中有兩個的阻值低得多兩相線圈匝間短路三個線間電阻值較正常值增大，其中有一個的阻值增的大得多三