變壓器繞組直流電阻解析

摘 要：變壓器繞組直流電阻測量是變壓器試驗項目中比較重要的試驗之一。從變壓器的制造開始，變壓器直流電阻測量就被變壓器廠家作為控制質(zhì)量的參考依據(jù)。在電力企業(yè)變壓器安裝、運行和維護時，繞組直流電阻測量是變壓器試驗項目中比較重要的一個試驗項目。對繞組直流電阻進行研究分析具有重要意義。

關(guān)鍵詞：繞組直流電阻；平均溫度；三相不平衡

變壓器作為電力生產(chǎn)中比較重要的生產(chǎn)設(shè)備，從制造開始，運輸、安裝、運行和維護每個環(huán)節(jié)，都需要對變壓器進行高壓試驗來監(jiān)控和維修。測量繞組直流電阻的目的主要是檢查變壓器的以下幾個方面：①繞組導(dǎo)線連接處有無焊接或機械連接不良的現(xiàn)象。②引線與套管、引線與分接開關(guān)的連接是否良好，引線與引線的焊接或機械連接是否良好。③導(dǎo)線的電阻率是否符合要求。④變壓器繞組溫升是根據(jù)繞組溫升試驗前的冷態(tài)電阻和溫升試驗后斷開電源瞬間熱態(tài)電阻計算得到的，所以溫升試驗需測量直流電阻。⑤繞組直流電阻是否平衡。⑥繞組直流電阻測量結(jié)果用來作為計算負載損耗的基本數(shù)據(jù)。

1 變壓器繞組直流電阻的溫度因素

根據(jù)物理學(xué)中導(dǎo)體導(dǎo)電能力與溫度之間的關(guān)系，繞組的直流電阻和溫度是相關(guān)的。

（1）電阻溫度換算公式：

R2=R1*（T+t2）/（T+t1）

t1——繞組溫度

T——電阻溫度常數(shù)（銅線取235，鋁線取225）

t2——換算溫度（75 ℃或15 ℃）

R1——測量電阻值

R2——換算電阻值

（2）在溫度變化范圍不大時，純金屬的電阻率隨溫度線性地增大，即ρ=ρ0（1+αt），式中ρ、ρ0分別是t℃和0℃的電阻率 ，α稱為電阻的溫度系數(shù)。多數(shù)金屬的α≈0.4%。由于α比金屬的線膨脹顯著得多（溫度升高 1℃，金屬長度只膨脹約0.001%），在考慮金屬電阻隨溫度變化時 ， 其長度 l和截面積S的變化可略，故R = R0 （1+αt），式中和分別是金屬導(dǎo)體在t℃和0℃的電阻。

因此測量繞組直流電阻時必須測量繞組的溫度，溫度測量的準(zhǔn)確度直接影響繞組直流電阻測量結(jié)果的準(zhǔn)確度。生產(chǎn)維護中以20℃為準(zhǔn)，將所有測量數(shù)據(jù)都換算到20℃進行數(shù)據(jù)比較。測量變壓器溫度之前，變壓器應(yīng)該在恒定的環(huán)境溫度下靜止不少于3h。雖然變壓器一般有不少于兩個溫度計，這樣測得的溫度仍然不夠準(zhǔn)確。繞組勵磁對油溫造成一定的溫差，繞組上中下部油溫存在差異。所以應(yīng)該在成本與條件允許的條件下將溫度傳感器置于繞組上中下三個部位，在計算溫度時取平均值。目前使用的繞組直流電阻測試儀只進行繞組計算，應(yīng)該升級測量儀器的處理單元使用一些具有一定運算能力的單片機，將電阻溫度換算公式集成到儀器的處理單元中，并且在每次試驗之前將試驗溫度輸入測量儀器之中。這樣可以便于試驗人員對歷史數(shù)據(jù)進行比較，做出判斷，對設(shè)備給出試驗結(jié)論。方便試驗人員的同時，還可以避免由于人工計算而產(chǎn)生的錯誤。

2 縮短測量時間

為了提高用戶對企業(yè)的滿意度和對電力能源的特殊需要，公司對供電質(zhì)量和停電時間有嚴(yán)格的控制。要求盡可能的短時間停電，這樣就要求現(xiàn)場工作人員盡量縮短工作時間。變壓器的繞組在直流激磁時電感大，直流電路達到電流穩(wěn)定時間比較長，特別是測量三相五柱鐵心的大型變壓器。國內(nèi)外的技術(shù)人員進行了多年的工作，已有了一定的進展?？s短測量時間經(jīng)常采用的方法有以下幾種方法：（1）減小時間常數(shù)法，在線性電路中可以通過增加電路內(nèi)串聯(lián)電阻的方式來減小線路的時間常數(shù)，從而縮短測量時間；（2）恒流源法直流電阻測量裝置，恒流源可以通過在測試線路內(nèi)提高電壓來提高穩(wěn)定電流值，測試時間能夠縮短；（3）繞組串聯(lián)法，可以通過將高壓繞組和低壓繞組串聯(lián)來保持兩個繞組中電流對鐵心的勵磁方向相同，勵磁安匝數(shù)提高使鐵心飽和以減小鐵心的電感，以此縮短測試時間；（4）感應(yīng)電動勢法，可以在電源接通很短的時間內(nèi)測出數(shù)據(jù)。

3 直流電阻測量的程序和數(shù)據(jù)分析

3.1 直流電阻測量儀器測量電流選擇

根據(jù)被測變壓器的容量、直流電阻值、額定電流、繞組聯(lián)結(jié)，選擇測量直流電阻的電流，最大測量直流電阻的電流不大于10%被試?yán)@組額定電流，通?？捎?%至10%被試?yán)@組額定電流作為測量直流電阻使用的電流值。試驗數(shù)據(jù)因電流較大更準(zhǔn)確一些，但測試電流不能大于12%額定電流。測試電流要考慮測試設(shè)備的電壓和電流容量，電流大時，需要高電壓，不超過設(shè)備輸出電壓。大型變壓器測試電流不能太小，達不到鐵心飽和的目的，將延長測試的時間。在試驗設(shè)備容量較小時，可選擇不同方法減小測試時間。

3.2 測量結(jié)果判斷

《規(guī)程》規(guī)定：（1）1.6MVA以上的變壓器，各相繞組直流電阻相互間差別（相間差）不應(yīng)大于三相平均值的2%；無中性點引出的繞組直流電阻相互間的差別（線間差）不應(yīng)大于三相平均值1%。（2）1.6MVA以下的變壓器，相間差別一般不大于三相平均值的4%；線間差別一般不大于三相平均值的2%。（3）測得值與以前相同部位測得值比較，其變化不應(yīng)大于2%。

三相不平衡或測量數(shù)據(jù)與（出廠試驗數(shù)據(jù)）相差太大，有以下幾個原因：（1）變壓器套管中導(dǎo)電桿和引線接觸不良，造成接頭發(fā)熱現(xiàn)象，利用紅外影像技術(shù)可以進一步確定故障位置。（2）分接開關(guān)接觸不良，可能是分接開關(guān)內(nèi)臟污、電鍍層脫落、彈簧壓力不夠等原因造成的分接頭電阻偏大，三相電阻不平衡。（3）大容量變壓器螺旋間導(dǎo)線互移引起相間繞組電阻不平衡。（4）引線和繞組焊接處焊接不良造成三相不平衡。（5）人為原因，由于選取了不適當(dāng)?shù)脑囼灧椒ㄔ斐闪嗽囼灁?shù)據(jù)的直流電阻三相不平衡。

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作者簡介：劉濤（1984—），男，黑龍江齊齊哈爾人，2008年畢業(yè)于八一農(nóng)墾大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)，助理工程師。