变压器线圈直流电阻测量及其结果分析

尹浩

[摘 要]：本文主要分析探讨变压器直流电阻的多种测量方法以及注明相关的注意事项，之后对测量得到的电阻进行分析，观察理论值与实际值之间的差距，最后详细的对电路中出现的一些小故障进行分析，并提出一些相关问题的解决方法。

[关键词]：变压器 直流电阻 电桥法 规范要求 结果分析

一、变压器线圈直流电阻测量的方法

1.选用的测量方法

到目前为止，有电压降法和电桥法能够对变压器线圈的直流电阻进行测量，而在实验室最常用的是电桥法，这是因为电压降法有一定的局限性，不能十分精确地测出变压器线圈的直流电阻。由于变压器中的每相绕组相当于电感与定值电阻相串联，电感的阻值在短时间内难以达到稳定，所以最后得到的阻值并不准确。为什么电感的阻值会发生变化呢？在通电后，电感中的电流逐渐增大，由楞次定律可知，电感中产生了反向阻碍电流，但这并不能改变电感中电流增大的趋势，经过一段时间后，电流会达到一个稳定值，此时电感电压也会达到稳定值，到了这个时候才能利用测量数据进行计算，最后可以得到比较精确的变压器线圈直流电阻。这种方式明显效率太低，不符合当今高效率的理念，因此我们常常采用另外一种测量方式――电桥法，电桥法可分为单臂电桥法和双臂电桥法，利用相关设备我们可以直接读数得到变压器直流阻值（线圈电阻值等于测量的臂电阻值乘以倍率数）。

除了以上两种方法以外，还可以采用三相绕组同时加压法，该方法可以说是电压降法的升级版，原理是根据楞次定律，使电感中最终产生的合磁通量为零，也就是说将各相电流产生的磁通量相互抵消，使之不产生阻碍电流，因此可以减少直流电阻的测量时间，能够提高测量效率。具体操作为：对三相绕组同时加电压，其中各相绕组中的电流逐渐增大，根据右手定则，三相电流各个铁芯产生的磁通作用相互抵消，最后几乎不产生感应电流，所以该方法能够在短时间获得稳定的电流，大大缩短了操作时间。

2.测量相关注意的事项

就电桥法来说，单线桥适用于测量1欧以上阻值的电阻，若测量的阻值低于1欧则会影响精确度，这是因为使用单线桥法测量时，它测出的阻值是有误差的，其中包含了实测电阻两边的导线的电阻，当被测的电阻越小，对最后得出的阻值影响越大。而双线桥法则可以消除导线电阻的影响，能够大大提高测量的精度，因此在平时测量中我们最常用的就是双线桥法，不过需要注意是：在测量大电感量绕组的电阻时，需要提前对绕组进行充电，使电流值趋于稳定后再进行测量。

除了以上注意事项外，我们还不能忽视控制通电时间和变压器接头的检测，时间通电一旦过久就会导致电阻发热，此时电阻值就会发生变化，再进行的变压器直流阻值就不再精确，因此要注意尽快完成实验；以防变压器生锈常常用油膜进行保护，因此在使用的时候要保证变压器各分接头不受油膜的干扰，以免使接头接触不良影响最后的测量结果。

二、直流电阻测量结果的简要分析

1.规范要求

根据相关的要求，交接试验要求从调压变、本体变以及两者连接的阻值进行测量，并且必须测量各分接头的位置的线圈阻值；在调试的过程中，只要在需要用到的部位进行测试电阻，同时要求110kv绕组测试电流不宜大于20A，1000kv绕组测试电流不宜大于2.5A。这是因为铁芯剩磁会对冲击合闸产生一定的影响，可能会造成放电，因此在测量直流电阻时控制好测试的电流，或者能够不停地更换测试电流极性以减少变压器的剩磁。在规定中，对于2000kVA以及上的变压器，直流电阻不平衡率相应低于百分之二，而1600kVA及以下的变压器的电阻不平衡率则应该低于百分之四，使用单位应该将理论值与实际值进行比较，其偏差不大于百分之二。又由于仪器精度不够，在测量的过程中会存在误差，因此我们就必须进行误差分析：采用多次测量求平均值的方法。相应的公式为Rp=（Rab+Rbc+Rca）/3，Rp表示实测的平均值

2.有关换算

在最后分析比较时，一定要保持温度相同，如果不能保证在相同温度上进行实验测量时则可以采用换算的方法，K=（T+20）/（T+t），R=Rt·K，在表达式中，R代表在20摄氏度下的直流电阻值，Rt代表在t摄氏度下的直流电阻值，T表示常数（铜导线234.5），t表示测量时的温度。

三、变压器线圈直流电阻测量分析实例

按照常识，变压线圈直流电阻的测量是为了对导线和绕组的材质以及焊点质量的好坏进行验证，而三相电阻的不平衡率主要是对开关等载流不见得接触是否良好和导线焊接的质量进行检验。标准中规定的直流电阻三相绕组电阻应基本相等的情况下，得到的制造偏差的限值，接下来就一相电阻对三相电阻的影响进行分析研究，从而得到判断产品质量的方法。

那么对于更高压的变压器来说，其内部为螺旋绕组且y接线在绕组下部，随着电阻匝数的增多，电阻的影响会越来越大会出现Rca>Rab>Rbc。以下仅对y型接线进行故障分析，几种常见的故障可分为两种情况：一是一相线圈出现故障，二是两相线圈出现故障；例如：若一个线间的电阻值保持不变，另外两个线间的电阻值无法测出（阻值很大）则表明一相线圈出现断路故障：若一个线间的电阻值仍然保持不变，另外两个线间电阻值减小，则表明一相线圈出现短路故障；若一个线间电阻值不变，另外两个线间电阻值变大，则表明一相导线接触不良。如果三线间电阻值都无法测出时，那么两相线圈出现断路，如果三线间电阻都减小，其中有一个减小程度更大，那么两相线圈出现短路；最后如果三个线间电阻都增大，其中有一个电阻增加的幅度特别大，那么就是两相导线接触不良。除了y型接线方式以外还存在其他的接线型方式，在这里对于其他的接线型方式就不一一进行分析了。

四、结论

通过以上的浅显分析研究可以发现，我们可以通过变压器线圈直流电阻的测量分析出变压器内部的故障所在，这将有助于工作人员高效的解决问题，但是对于变压器的综合性问题分析研究则还需要进一步实验验证，不可忽视的是，在变压器工作的过程中，一定要通过及时的检修对变压器故障进行预防。

参考文献：

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[2]江苏省电力工业局，江苏省电力试验研究所，北京，中国电力出版2004.1

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[5]王亮；电力变压器直流电阻快速测量的研究[D]；华北电力大学；2002年