电力变压器绕组直流电阻测试方法分析

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热度0票  浏览130次 时间：2020年4月17日 14:55

唐慧君

（广东电网能源发展有限公司）

摘 要：绕组直流电阻测试是电力变压器的安全测试性的重要项目之一,是一种获取电力变压器重要性能参数的方法。这种测试是抽检时候的必查项目并且对于安全来说主管重要，所以精准测试就显得尤为重要。

关键词：变压器；绕组；电力

一、引言

电力变压器在电网的转换和传输中扮演着至关重要的角色，其中绕组电阻测量是电力变压器的常规测试项目和移交测试项目,也是电网公司规定的变压器产品的强制性检测项目。经过绕线电阻的测量可以知道回路是否正确连接有无疏漏，有无异常开关和闭合情况，可以判断导线的焊接点是否严实可靠, 导线与套管之间的连接是否良好, 攻丝开关是否接触良好等。所以由此可见直流电阻测试的重要性不言而喻，理论上的方法分析也应该与时俱进，理论与实际相结合才能将我们所需的产品物件得到我们想要的标准 [1] 。

二、电力变压器直流电阻测量原理

由一个电感和一个电阻串联所组成的电路可以等效出一个电力变压器绕组。当变压器的容量变大的时候,电感与电阻的比值越大所以绕组回路的稳定时间可以达到我们所需。所以如何快速测量变压器绕组的直流电阻是一个很重要的问题。当t=0时,L中没有电流,电阻中没有电流,所以没有电阻上的电压降,所以施加的电压加到电感二。最后,测量的瞬态过程如下:

（1）

（2）

是循环时间常数由以上公式可以看出来当接入电源的时候,i含有两个分量,一个直流一个衰减,当电路中的衰减分量达到零的时候电流达到稳定,这个时候的电感不参与电路工作。可通过测量 E 和 I 得到R,这就是变压器直流电阻测量的基本原理。

电路达到稳定时间的长短取决于时间常数,即电阻与电感的比值。一般电力变压器绕组的 L 很大,R很小,所以时间常数很大,致使要想准确的测量直流电阻,必须需要经过很长时间等电流达到稳定才可以测量。为实现快速测量直流电阻,须使上述电流以尽快的速度达到稳定值。

三、测量方法

用于变压器的传统的直流电阻测试方法根据不同的分类有多种方法。

例如,它是根据所使用的仪器分为桥法和电压下降法;它被分成恒压源的方法和根据所述供电恒流源的方法;在相系列,串和平行的等等但是这些传统方法的缺点之一是它需要时间和劳力。由直流电阻测试原理可知要想缩短测试时间,需从两方面入手:一是增大回路电阻R;二是减小电感 L [2] 。

1、减小时间常数法

变压器绕组电阻测量的电路图, 其中E为直流电阻测试仪的直流电源,L、R分别为变压器的充电电感与直流电阻。循环开关闭合之后,直流电源开始充电变压器绕组和充电电流i = ER（1-E-tτ ）（3）时间常数τ = L/ R变压器绕组有一个大的电感和电阻小。该变压器的容量越大,线圈的电感,和较小的阻力,较大的时间常数。为减小时间常数τ ,有两种方法一是减小电感L,二是增加回路电阻R。用于减少L中的测试变压器的电感方法是 （4）其中K是磁常数,n是线圈的匝数,S是所述芯的横截面,L是芯环的长度,μ 是磁通量。系数。用于成品变压器,K,N,S,和L不能被改变。只有μ 是可以改变的。为了减少μ ,增加I,即,增加直流电流和电流测量绕组电阻时。

2、增大R的方法

通过在测试回路中串联电阻R1,时间常数τ 可以被减少。串联电阻后,时间常数变 τ

1 =L/ （R+R 1 ）(5)充电电流

(6)因串入的电阻R1对

充电电流有影响,操作程序为:首先将R1调至最大值,回路开关闭合。

3、增大电路电阻的电路突变法

电路突变法实质是增大回路电阻,N闭合时,回路电流方程为（7）断开时,回路电流方程为: （8）由R>>Rx,得

τ 2<<τ 1。当测量是由,按钮AN关闭。此时,R是短路,且所有施加的电压被施加到被测试的绕组。当预定电流断开时AN是关闭的。充电时间将来自T2被缩短到t3。但若是采用常规测量方法,充电时间为 t1,可见 t3<t2<t1。所以该法能缩短测量时间。

4、助磁法

该方法电感减少了用于快速测量目的的时间常数。当变压器在饱和激励状态下工作时,低压绕组的激励电流通常为几十 Amp。同一铁芯柱上的高压绕组的励磁电流仅仅为几 Amp, 故把高低压侧绕组串联起来进行测试,此时高压绕组电流产生的安匝数等效于低压绕组侧加大电流产生的安匝数,即可使铁芯磁通密度过饱和。绕组呈现的电感会急剧下降但使用该法时需要注意的是,高低压绕组的电流方向必须一致。

5、高压充电低压测量法

该法实质和电路突变法类似,其原理都是使充电电流以较快的速率达到测量电路的稳态值。在测量时闭合开关K1和K2在同一时间。当达到预期稳定值K1断开。此时电压在绕组两端施加的是E2。您可以按照正常的步骤来操作用于测量的桥梁。此外,用于快速测量的变压器的直流电阻常用的方法包括一个磁通泵法动态测试方法以及短路退磁方法。

四、各直流电阻测量方法的基本要求

现场实际试验中对各种测量方法的基本要求有如下几点:(1)测量结果可以展现出电阻的大小测量方法要能够有效的分辨10μ Ω 左右的变化。(2)测量的快速性要求。由现场情况,测量变压器一相绕组的时间要控制在几分钟以内。(3)测量过程自动化变压器直流电阻测量过程要求无人工干预,测量接线测量回路所需电阻电容大小应与被测对象无关,只有这样才能实现自动测量,减小人工干预提高测量精度。

1、现场缺陷情况分析

直流电阻现场测试处理原则为保证直流电阻测量数据准确可信,在实际测试中若发现有不平衡现象, 您可以通过以下步骤来避免误报消除干扰。第一步骤是检查测试引线夹具,所述弹性和接触表面处于良好状态,则测试引线不断裂并且将测试线的影响,测试仪器被排除。充分休息放电以消除剩余电荷和感应电势的影响。多次切换抽头变换器,如果各相的不平衡率不降低显著并且每个齿轮的直流电阻不平衡率没有多大不同,抽头变换器的接触不良的影响可以被消除。执行温度转换并与前面的测试比较。

然后根据之前的出厂交接报告的数据,确定是否是由于制造时引线电阻的差异造成的电阻不平超标。如果变压器的直流电阻都完成上述消除步骤后仍超过,可能存在以下的缺陷:组的连接不紧或焊接差;抽头变换器的内部故障;绕组或导致破链;卷绕层间匝间短路 [3] 。

2、不同故障现场实例

绕组焊接质量不良或连接不紧故障根据现场实际统计数据和文献资料可知,绕组以下部位是焊接质量和连接不紧问题的多发处;与套管导电铜螺栓连接处;抽头引线电缆头和抽头变换器导电柱连接;引线和套筒导向件接头；衬套铜棒和引线连接;电缆导线接触。变压器制造厂进行的变压器的芯检查后,我们发现有在A相绕组和铜排的端部变黑。绝缘纸被打破后,原因是发现:冷焊引起操作升温碳化。发现有焊接低压导线和铜行之间炉渣和间隙。故障分析的最终结果是,有在A相绕组,从而导致接头的接触不良,因而直流电阻超过标准的端部的虚拟焊接缺陷。分接开关的故障有载分接开关的接触不良将对变压器的操作的很大的威胁。主要的原因是,在接触点的压力是不够的,并且所述接触点的表面上的涂层材料容易被氧化。在高电压的测试类的电源局的110KV主输出变压器的预防性测试中, 高电压A相直流电阻的偏差被发现是7%,这远低于调节时和重复磨削齿轮的直流电阻偏差不会降低。

五、结论

测量电力变压器直流电阻是一个很重要的测试项目。这是检查该变压器的纵向绝缘的主要手段之一也是判断电流回路的连接状态的重要方法。■参考文献

[1]刘锐力.电力变压器绕组直流电阻测试及数据分析[J].电子制作,2014(09):49-50.

[2]李志平,刘卫国.大型电力变压器直流电阻若干测试方法探讨及现场缺陷分析[J].电气开关,2014,52(02):62-65+68.

[3]曾理.电力变压器直流电阻测量仪的研究与设计[D].中南大学,2012.