大容量变压器绕组直流电阻测量接线极性探究

刘大源

（大唐南京发电厂，江苏南京 210046）

广泛用于电力生产的大容量变压器，多采用三相双绕组Y/Δ 接线。大容量变压器的绕组直流电阻测量是必做的试验项目之一。通过测量绕组直流电阻，可以检查绕组接头焊接不良、匝间绝缘不良、分接头移位、绕组引出线折断等异常情况。大容量变压器低压侧测量直流电阻时，会因接线方法问题，造成测试时间过长的现象。为了有效提高试验人员的工作效率，需要对大容量变压器Δ 接线低压侧直流电阻测试方法进行探究。

1 变压器绕组直流电阻测量原理

变压器绕组近似为大电感元件，可以等效为直流电阻R和绕组电感L。令某一时刻流过绕组的电压、电流为u、i，则：

其中，t是时间；τ是时间常数。

当绕组储能完成后，通过计算可得到直流电阻R。一般情况下在测量时间为5～6τ时，直流电阻测试值趋近稳定值[1]。采用变压器直流电阻测试仪具有稳定恒流源，有利于绕组直流电阻的快速测量[2]。

以一台反极性三相双绕组Y/Δ 变压器为例，如图1所示，Y 侧A 相直流电阻测试时，需要将测试仪正负两组线分别接至A 相出线端和中性点处。若施加在A 相绕组两端的电压为UA，则稳定后三相绕组内的电流IA、IB、IC分别为

图1 测量变压器Y侧绕组直流电阻接线图

此时铁芯内部磁场仅由A 相感应生成。通过对A 相的彻底放电，即可实现变压器铁芯内部大量剩磁的消除。

如图2 所示，Δ 侧a、c 两相直流电阻测试时，需要将测试仪的正极线接至a 相、负极线接至c 相。若施加在a 相绕组两端的电压为U，则稳定后三相绕组内的电流Ia、Ib、Ic分别为

图2 测量变压器Δ侧绕组直流电阻接线图

令三相绕组相等，则

根据空心长直螺线管中心点磁感应强度公式：

a 相铁芯柱内部磁感应强度最高，b、c 两相磁感应强度相对较弱。假设不存在漏磁的情况，磁场完全仅在铁芯之中，则有：

经过变压器直流电阻测试仪放电后，b、c 两相的铁芯柱内剩磁相对较少，a 剩磁相对较高。若此为升压变压器，由于低压侧Δ 型接法且直流电阻小，则测试电流高，铁芯剩磁相对较大。因剩磁造成测试时间的影响，换相测量直流电阻时间增长或减小。因此需要对Δ 型低压侧直流电阻的测试接线极性顺序进行分析。

2 测试方法分析

假设rac测试结束后，不进行放电过程，直接进入rab的测量。接线图见图3。测量rac时，a 相接仪器正极、c 相接仪器负极。在进行rab的测量时，有两种情况：a 相接仪器正极、b 相接仪器负极；a 相接仪器负极、b 相接仪器正极。假设测量rac时，回路电流稳定后Ibc=2.5（A）。则在由a 相切换至b 相瞬间，各绕组的瞬间电流大小为

图3 测量变压器Δ侧绕组直流电阻rab接线图

当a 相接仪器正极、b 相接仪器负极，测量变压器直流电阻rab。测试接线如图3所示。在rab的测量结束后：

列写rb支路的一阶电路电流全响应方程，则有

将式（11）、式（12）代入式（13），得到方程I1（t）

当a 相接仪器负极、b 相接仪器正极，测量变压器直流电阻rba，测试接线如图4所示。在rba的测量结束后

图4 测量变压器Δ侧绕组直流电阻rba接线图

将式（11）、式（15）代入式（13），得到方程I2（t）

分别绘制方程|i1（t）|和|i2（t）|的曲线如图5所示。

图5 两种接线方式下的电流值曲线

当t=5τ时，|I1（5τ）|=5-2.5 ·e-5，|I2（5τ）|=5-7.5·e-5，得|I1（5τ）|>|I2（5τ）|。

当t=6τ时，|I1（6τ）|=5-2.5 ·e-6，|I2（6τ）|=5-7.5·e-6，得|I1（6τ）|>|I2（6τ）|。

根据曲线对比所示，|I1（t）|较|I2（t）|的曲线更快收敛于5 A 线。因此换相后采用a 相接仪器正极、b 相接仪器负极的方法，收敛更快，更利于节省测试时间。

在换相测试后，应当保持测试回路电流的极性，更利于节省测试时间。Δ 侧绕组的测试过程如表1所示，直流电阻r下标顺序代表接线极性。测试过程应按照表1纵向顺序进行。

表1 Δ侧绕组直流电阻测试接线顺序表

3 试验验证及补充说明

取已运行多年的变压器，进行直流电阻测试。变压器的型号铭牌如表2所示。

表2 油浸式三相变压器铭牌

变压器高压侧为Y 接法，低压绕组为Δ 接法，变压器直流电阻测试仪采用20 A 档进行测量。采用三种不同的测量接线方式进行低压侧直流电电阻的测量。

方式一：低压绕组按照rab、rbc、rca测量顺序；

方式二：低压绕组按照rab、rcb、rca测量顺序；

方式三：低压绕组按照rab、rcb、rca测量顺序，配合高压绕组助磁法[3]。

变换不同的测试方法，测量直流电阻数值，并记录测量时间，测量数据如表3所示。

表3 直流电阻测量结果

根据表3数据可知，在进行Δ 侧绕组直流电阻测量时，每次切换接线，均保持一相接线极性不变。同时结合助磁法进行测量，更有利于减少测量时间。若出现直流电阻测试时间过长的状况，需要及时调整测量方法及接线，检查试验仪器的性能和试验线的完好程度。

4 结束语

在进行低压绕组直流电阻测量时，考虑接线极性能够有效减少测量时间。采用不同试验方法对220 kV变压器进行绕组直流电阻测试，试验结果与理论分析计算结果一致。在试验前还应做好各项准备工作，避免因测试环境问题，造成较大的测量误差。