電力變壓器直流電阻的試驗(yàn)方法

變壓器繞組直流電阻的測(cè)量是變壓器試驗(yàn)中一個(gè)重要的試驗(yàn)項(xiàng)目。直流電阻試驗(yàn)可以檢查出繞組內(nèi)部導(dǎo)線的焊接質(zhì)量，引線與繞組的焊接質(zhì)量，繞組所用導(dǎo)線的規(guī)格是否符合設(shè)計(jì)要求，分接開(kāi)關(guān)、引線與套管等載流部分的接觸是否良好，三相電阻是否平衡等。直流電阻試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)中，發(fā)現(xiàn)了諸如變壓器接頭松動(dòng)，分接開(kāi)關(guān)接觸不良、檔位錯(cuò)誤等許多缺陷。對(duì)保證變壓器安全運(yùn)行起到了重要作用。

　　一、變壓器直流電阻測(cè)量方法

　　1.降壓法

　　這是一種測(cè)量直流電阻的簡(jiǎn)單的方法。在被試電阻通以直流電流，用合適量程的毫伏表或伏特表測(cè)量電阻上的降壓，然后根據(jù)歐姆定律計(jì)算出電阻，即為降壓法。

　　為了減小接線所造成的測(cè)量誤差，測(cè)量小電阻(1Ω以下)時(shí)，采用圖1-1(a)所示接線，測(cè)量大電阻(1Ω及以上)時(shí)，采用圖1-1(b)所示接線。

　　按圖1-1(a)接線時(shí)，考慮電壓表PV內(nèi)阻rV的分路電流IV，則被試?yán)@組電阻應(yīng)為：

　　R'=U/(I﹣IV)=U/(I﹣U/rV)

　　實(shí)際上，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量一般均以R=U/I計(jì)算，則繞組電阻測(cè)量誤差為(R/rV)×100%，R越小，誤差越小，所以此種接線適用于小電阻?！　?/p>

圖1-1 降壓法測(cè)量電阻接線圖

　　(a)測(cè)量小電阻;(b)測(cè)量大電阻

　　按圖1-1(b)接線時(shí)，考慮電流表PA電阻rA上的電壓降，則被試?yán)@組電阻應(yīng)為

　　R'=(U﹣I/rV)/I

　　若仍以R=U/I計(jì)算，繞組實(shí)際電阻應(yīng)減去差值α=rA，繞組電阻測(cè)量誤差為(rA/R)×100%，R越大，誤差越小，所以此種接線適用于測(cè)量大電阻。

　　降壓法所用的直流電源，可采用蓄電池，精度較高的整流電源、恒電流等。

　　由于變壓器繞組電感較大，所以測(cè)量時(shí)必須注意在電源電流穩(wěn)定后，方可接入電壓表進(jìn)行讀數(shù);而在斷開(kāi)電源前，一定要先斷開(kāi)電壓表，以免反電動(dòng)勢(shì)損壞電壓表。

　　降壓法雖然比較簡(jiǎn)單，但準(zhǔn)確度不高，靈敏度偏低，廠家與運(yùn)行部門多采用電橋法測(cè)量繞組直流電阻。

　　2.電橋法

　　用電橋法測(cè)量時(shí)，常采用單臂電橋法和雙臂電橋等專門測(cè)量直流電阻的儀器。被測(cè)電阻10Ω以上時(shí)，采用單臂電橋;被測(cè)電阻1Ω及以下時(shí)，采用雙臂電橋。對(duì)于小容量變壓器，單臂電橋可采用4.5V以上的干電池作為電源，雙臂電橋采用1.5～2V的多節(jié)并聯(lián)干電池或蓄電池作為電源，直接測(cè)量變壓器繞組直流電阻。

　　當(dāng)變壓器容量較大時(shí)，用干電池等作為電源，充電時(shí)間很長(zhǎng)，現(xiàn)在一般廠家及運(yùn)行部門均采用全壓恒電流作電橋的測(cè)量電源。常用分恒流源有QHY-5A型、QHY-7A型等。圖1-2所示接線，大大縮短了測(cè)量時(shí)間，而且操作簡(jiǎn)單，受到了試驗(yàn)人員的歡迎。　　

圖1-2 用全壓恒流源作電源測(cè)量直流電阻的接線圖

　　用電橋法測(cè)量準(zhǔn)確度高，靈敏度高，并可直接讀數(shù)。

　　用電橋測(cè)量變壓器繞組時(shí)，由于繞組電感較大，同樣需等充電電流穩(wěn)定后，在合上檢流計(jì)開(kāi)關(guān);測(cè)取讀數(shù)后拉開(kāi)電源開(kāi)關(guān)前，先斷開(kāi)檢流計(jì)。測(cè)量220kV及以上的變壓器繞組電阻時(shí)，在切斷電源前，不但要斷開(kāi)檢流計(jì)開(kāi)關(guān)，而且要將被試品接入電橋的測(cè)量電壓線也斷開(kāi)，防止由于拉電源瞬間的反電動(dòng)勢(shì)將橋臂電阻的絕緣擊穿和橋臂電阻對(duì)地等部位擊穿。

　　二、新的測(cè)量方法

　　由于變壓器容量增大，特別是五柱鐵芯和低壓繞組為三角形聯(lián)結(jié)的大型變壓器，測(cè)試?yán)@組直流電阻的電流達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間達(dá)數(shù)小時(shí)甚至10多小時(shí)，不僅時(shí)間長(zhǎng)，而且還不能保證測(cè)量準(zhǔn)確。經(jīng)過(guò)多年的研究，這個(gè)問(wèn)題有了，突破性進(jìn)展。

　　成功測(cè)量變壓器繞組直流電阻最為關(guān)鍵的問(wèn)題把自感效應(yīng)降到最小程度，其方法介紹如下。

　　1.助磁法

　　該方法是強(qiáng)迫鐵芯磁通迅速飽和，從而降低自感效應(yīng)，減少測(cè)量時(shí)間。

　　(1)用大容量直流電源，增加測(cè)量電流的值。如用2只190Ah的蓄電池，通40A的電流，測(cè)量250MVA/500kV自耦變壓器中壓繞組的直流電阻值，每個(gè)分接只需1～2min。

　　(2)將高壓、低壓繞組串聯(lián)起來(lái)通上電流，采用同相位和同極性的高壓繞組助磁。由于高壓繞組匝數(shù)遠(yuǎn)比低壓繞組多，用較小的電流值使鐵芯飽和。如一臺(tái)360MVA/220kV變壓器。鐵芯為五柱式，低壓繞組為三角形聯(lián)接，通10A電流，在15min內(nèi)就可以同時(shí)測(cè)出一相的高壓、低壓繞組的電阻值。

　　(3)采用恒壓恒流源法的直阻測(cè)量?jī)x法。它利用電子電路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，在極短時(shí)間內(nèi)把穩(wěn)壓源平穩(wěn)地入穩(wěn)流源，而且輸出電流最大達(dá)40A，適用于各類變壓器測(cè)量。如果高、低壓繞組同時(shí)測(cè)量，解決了三相五柱式大容量變壓器直流電阻測(cè)量的困難。如電阻大約30～40min，該方法測(cè)量接線圖如圖1-3所示?！　?/p>

圖1-3 助磁法同時(shí)測(cè)量高低壓繞組電阻接線圖

　　2.消磁法

　　和上面講的助磁法相反，消磁法力求通過(guò)鐵芯的磁通為零。使用的方法有以下兩種：

　　(1)零序阻抗法。該方法僅適用于三柱鐵芯YN聯(lián)接的變壓器。將三相繞組并聯(lián)起來(lái)同時(shí)加電流，由于磁通需經(jīng)過(guò)氣隙閉合，磁路的磁阻增大，繞組的電流隨之減小，達(dá)到測(cè)量電阻時(shí)間短的目的。

　　(2)磁通勢(shì)抵消法。試驗(yàn)時(shí)除被繞組加電流外，非被測(cè)繞組中也通電流，使兩者產(chǎn)生的磁通勢(shì)大小相等而方向相反，達(dá)到相互抵消，使鐵芯中磁通趨近與零，繞組中的電感量降到最小值達(dá)到縮短測(cè)試時(shí)間和目的。如對(duì)一臺(tái)120MVA/220kV三相五柱式變壓器采用消磁法和恒流法測(cè)量高、中、低壓繞組的直流電阻測(cè)量，3min達(dá)到穩(wěn)定。比單用恒流法縮短充電時(shí)間10倍以上。消磁法測(cè)量高壓繞組直流電阻接線圖如圖1-4所示?！　?/p>

圖1-4 消磁法測(cè)量高壓繞組電阻接線圖

　　3.新的測(cè)試儀器特點(diǎn)

　　現(xiàn)場(chǎng)目前使用的變壓器繞組直流電阻測(cè)試儀品種比較多，但共同的一個(gè)特點(diǎn)就是快速測(cè)量。

　　直流電阻的測(cè)量是變壓器、互感器、電抗器、電磁操作機(jī)構(gòu)等感性線圈制造中半成品、成品出廠試驗(yàn)、安裝、交接試驗(yàn)及電力部門預(yù)防性試驗(yàn)的必測(cè)項(xiàng)目，能有效發(fā)現(xiàn)感性線圈的選材、焊接、連接部位松動(dòng)、缺股、斷線等制造缺陷和運(yùn)行后存在的隱患。在通常情況下，用傳統(tǒng)的方法(電橋法和壓降法)測(cè)量變壓器繞組以及大功率電感設(shè)備的直流電阻是一項(xiàng)費(fèi)時(shí)費(fèi)工的工作。

　　為了滿足感性線圈直流電阻快速測(cè)量的需要，我公司利用自身技術(shù)優(yōu)勢(shì)依據(jù)《DL/T845.3-2004：電阻測(cè)量裝置通技術(shù)條件 第3部分:直流電阻測(cè)試儀》研制了系列變壓器直流電阻測(cè)試儀。該儀器采用全新電源技術(shù)，由點(diǎn)陣式液晶顯示測(cè)量結(jié)果?？朔似渌惍a(chǎn)品由LED顯示值在陽(yáng)光下不便讀數(shù)的缺點(diǎn)，同時(shí)具備了自動(dòng)消弧功能。整機(jī)由單片機(jī)控制，自動(dòng)完成自檢、數(shù)據(jù)處理、顯示等功能，具有自動(dòng)放電和放電指示功能。儀器測(cè)試精度高，操作簡(jiǎn)便，可實(shí)現(xiàn)直阻的快速測(cè)量。

　　變壓器直流電阻測(cè)試儀專門用于測(cè)試變壓器、電機(jī)、互感器等感性設(shè)備的直流電阻。儀器操作簡(jiǎn)單，測(cè)試全過(guò)程由軟件控制完成，測(cè)試數(shù)據(jù)穩(wěn)定快速準(zhǔn)確，具有完善的反電勢(shì)保護(hù)功能和現(xiàn)場(chǎng)抗干擾能力，適用于配電變壓器到大型電力變壓器等電力設(shè)備的直流電阻測(cè)試。