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摘要：根据变压器的工作原理，讨论了使用助磁法测量变压器绕组直流电阻的试验方法。分析了该试验方法的原理和特点。
关键词：电气试验 变压器 直流电阻测试 助磁法
一、前言：
近年来1000MW机组逐渐增多，在大容量机组增多的同时，大容量的电气设备也在逐渐增多。在对三相一体1170MVA变压器进行低压绕组直流电阻测量时，因为变压器容量很大，经过长时间测量仍旧无法得到准确的测试结果。为解决这一问题，经过研究与探讨我们使用了助磁法进行试验。
二、测量变压器绕组直流电阻的工作原理：
进行变压器绕组直流电阻测量时，变压器绕组可以视为被测绕组的电感L与其绕组电阻R串联的等值电路，等值电路图见图1。
图1 变压器绕组直流电阻测量充电电路原理图
图中：R－绕组电阻；L－绕组电感；EN－试验用恒流源
当直流电压EN加于被测绕组时，由于电感中的电流不能突变，所以直流电源刚接通的瞬间，也即t＝0时，L中的电流为零，电阻中也无电流。因此，电阻上没有压降，此时全部外施电压加在电感的两端。在测量过程中，充电电流是随时间变化的，其变化曲线见图2。
由上图可以看出，变压器绕组中的电流不是稳定值，而是由零逐渐增大到稳定值。在t1与t2时刻绕组直流电阻的实测值Rt1与Rt2是不相等的，并且与绕组实际直流电阻R之间有很大的差别，会出现较大的误差。为了减小误差，就要让充电电流值尽快达到稳定。要使电流达到完全稳定需要的时间是无限长的，无法在试验过程中实现，因此我们只能做到让充电电流达到基本稳定。只要充电电流达到了基本稳定，我们就能得出比较准确的直流电阻值。
备注：Rt1＝U/I1
Rt2＝U/I2
R＝U/I∞
三、使用助磁法测量绕组直流电阻的工作原理：
变压器的铁心是由铁磁材料组成，因此变压器绕组存在很大电感，且变压器电压等级越高、容量越大绕组的电感就越大。这就导致直流电阻测量时充电电流稳定所需要的时间越长。以上现象用公式表示为：T＝Lm / R 。式中：T为充电时间常数，Lm为绕组电感，R为电阻。根据公式可以看出，减小时间常数T可以采用两种途径，一是增大测量回路电阻R；一是减小回路的电感Lm。我们所采用的助磁法的原理就是减小回路的电感。
变压器的高压侧绕组与低压侧绕组的匝数比一般为十到数十倍，那么在相同磁势情况下，其励磁电流就相差十到数十倍。在测量低压绕组的电阻时，如果仅在所测量的低压绕组中通一直流电流，使铁心达到饱和减小电感所需要的电流将比较大，时间也很长，如果变压器容量很大在现场将很难做到。由于在相同磁通的条件下，高压绕组的励磁电流比低压绕组要小十到数十倍，所以测量时可将被测的低压绕组和其所在相的高压绕组串联供电，由高、低压绕组共同给铁心励磁，这样会大大减小铁心磁饱和所需要的励磁电流和充电时间。试验接线图见图3：
图3 助磁法测量变压器绕组直流电阻接线图
四、使用助磁法测量绕组直流电阻的注意事项：
1.保证测试线夹与绕组引线接触良好，消除氧化层及脏污的影响。
2.变压器绕组的电感很大，由于铁芯磁导率是随磁场强度大小而变的非线性参数，因此需要一个比较大的充电电流来提高铁芯的磁通密度，使铁芯饱和，由此降低磁导率。在试验时应尽量提高测试电流，提高绕组直流电阻上的压降，这样会提高测试灵敏度，减小测量误差。
3.变压器三相绕组在磁路上存在联系，前一相的充电电势必和后两相的感应电势相反。根据愣次定律和法拉第电磁感应定律，此感应电势产生的感应电荷必将影响其充电电流，从而导致测量的电阻发生变化。因此对变压器绕组直流电阻的多次试验接线的顺序应按照相同接线顺序进行测试，否则会使测量数据有较大的分散性，测量数据呈没有规律的变化。
4.变压器在安装后的滤油过程中，绝缘油沿着油箱外壁和箱体流动，因为有摩擦作用，会在绕组中产生剩余电荷，并且变压器绕组在进行绝缘测试及高压侧绕组直流电阻测试等电气试验时也会因放电不完全而产生一些剩余电荷或者剩磁。在测量低压侧绕组直流电阻时，此电荷产生的电势会阻碍试验仪器的充电电流对变压器绕组充电。因此，测试直流电阻前应将被试绕组短接接地≥10分钟，以对绕组充分放电。
5.在使用助磁法进行试验时，应按照接线图进行接线，保证电流与电压回路的畅通，同时也应保证电流方向一致。
6.使用助磁法测试完一个直流电阻后变压器铁心会达到饱和状态，在进行下一次测试时仪器可能会发出电流回路不通的提示，如经过检查接线无误，应将仪器复位后重新进行测试，反复几次就可以解决这一问题；
7.使用助磁法进行试验后绕组放电时间较长，但应耐心等待。每次测试完成后应将绕组充分放电后方可进行换线工作，否则容易发生电击伤人事故。
五、结束语：
通过对使用助磁法测量变压器绕组直流电阻这一试验方法的研究和探讨，可以看出助磁法拥有缩短试验时间、提高工作效率、减小测量误差等优点，是适合现场试验的一种简单可靠的试验方法，该试验方法完全能够满足大容量变压器低压侧绕组直流电阻测试的需要，希望上述总结能为以后的变压器直流电阻测试工作提供帮助！
参考文献：
[1]GB 50150-2016.电气装置安装工程电气设备交接试验标准；
[2]GBJ148-90.电力变压器、油浸电抗器、互感器施工及验收规范；
[3]保定天威保变有限公司.变压器试验技术；
[4]李建明，朱康.高压电气设备试验方法(第二版)，中国电力出版社，2001。
论文作者:单祥,王燕英
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第36期
论文发表时间:2018/6/8
标签：绕组论文; 电阻论文; 变压器论文; 电流论文; 测量论文; 电感论文; 测试论文; 《建筑学研究前沿》2017年第36期论文;