伏安法测量直流电阻的分析

测量直流电阻的主要目的，检查电气设备导电回路、绕组匝间短路等情况。直流电阻测量是很多变电一次设备在交接、大修以及带有电压分接开关的设备改变分接开关位置后必不可少的试验项目，也是发生故障后的重要检查项目。

一、常规四端钮伏安法测量直流电阻分析

通常采用的测量直流电阻的常规方法，是应用四端钮伏安法测量原理，在试品两端各加一个电流端钮 C1、C2，通过它们在测量电阻时对试品输入电流；在试品两端再各加一个电压端钮 P1、P2，通过它们在测量电阻时对试品进行电压取样，然后通过对电压量和电流量进行直接计算求得直流电阻值。该测量方法在实际应用中，对测量结果影响较为明显的因素有下列几个方面：

1.测量引线电阻的影响。测量引线的材料成分不同、导电系数不同而电阻不同，此外引线材料的纯度、长度、截面积等都能决定测量引线的电阻，引线的电阻串联引入测量回路以后，不可避免地就会成为直流电阻的测量值的一部分。

2.接触电阻的影响。测量端钮与被试品之间的接触电阻大小取决与测量端钮与被试品之间的接触压力；接触面积的大小，都会增大接触电阻。一般情况下，测量端钮中电流端钮与被试品的接触情况对直流电阻的测量值的影响较为显著。

3.其他影响因素。测量时的环境温度或试品本身温度的高低、测量时通过试品电流值的大小、大型感性试品中剩磁以及试品表面的残余电荷的影响等，都使直流电阻的测量产生误差。

现场工作中，测量结果产生较大误差的因素主要是测量引线电阻和接触电阻，本文中主要研究消除以上针对测量引线电阻和接触电阻这两方面影响因素的测量方法。

四端钮伏安法测量直流电阻时，在试品两端各有一个“电流端钮+电压端钮”组合。加于试品的一端时，测量引线的电阻和接触电阻属于串联关系。假设在试品首端的一个测量元件上的测量引线电阻和接触电阻串联的总的误差电阻为R1，在试品末端的一个测量元件上的测量引线电阻和接触电阻串联的总的误差电阻为R2，试品本身的直流电阻为Rs，试品的首端为A，试品的末端为B。

在常规的四端钮伏安法测量方法中，由于首端的测量元件误差电阻R1、末端的测量元件误差电阻为R2与试品本身的直流电阻为Rs因为串联在一起，而导致最终计算得到的试品的直流电阻值出现误差。

二、八端钮伏安法测量直流电阻

在现场实际测量中，试验人员为了努力减少试品两端的测量元件误差电阻R1和R2对测量结果的影响，常常会采取很多措施，比如拆除与试品连接的全部线夹及紧固螺栓、打磨测量接触面、增大测量元件与试品的接触面积和接触压力等等措施，然后进行反复测量以最大限度地减小这种误差。这些措施在现场实施中，因为拆、接设备引线经常会耗费大量的时间和人力，而且若工作人员干活不细心，还会在引线连接部位留下安全隐患，效果不很理想。时间较紧张的抢修工作需要直流电阻测量时，还经常因测量误差大而出现失误，影响到上级部门的检修决策。鉴于此，如何能够彻底消除测量引线电阻和测量元件与试品的接触电阻对直流电阻测试结果的影响，提高直流电阻测量的准确度，是很多试验工作者迫切需要解决的一个问题。

本人经研究，认为可在四端钮伏安法测量的基础上，再增加一套四端钮。具体测量步骤为：在试品两端各增加一个测量元件，定义原来的测量元件为第一对测量元件，后来增加的测量元件为第二对测量元件，定义第二对测量元件的试品首端为C，定义第二对测量元件的试品末端为D。增加的试品首端的第二对测量元件误差电阻为R3、末端的第二对测量元件误差电阻为R4。这就使R3、R4分别与R1、R2形成并联关系后再与Rs形成串联关系.

实际测量电路按照以上要求连接完成后，我们始终在测量回路中加上一个直流电流量，依次进行如下步骤：

第一步，使B、D两端悬空，然后在A、C两端施加电流进行测量，测量出电阻Ru，得到第一个算术方程式为：

R1+R3=Ru （1）

第二步，使A、C两端悬空，然后在B、D两端施加电流进行测量，测量出电阻Rv，得到第二个算术方程式为：

R2+R4=Rv （2）

第三步，使C、D两端悬空，然后在A、B两端施加电流进行测量，测量出电阻Rw，得到第三个算术方程式为：

R1+Rs+R2=Rw （3）

第四步，使C、B两端悬空，然后在A、D两端施加电流进行测量，测量出电阻Rx，得到第四个算术方程式为：

R1+Rs+R4=Rx （4）

第五步，使 A、D两端悬空，然后在C、B两端施加电流进行测量，测量出电阻Ry，得到第五个算术方程式为：

R3+Rs+R2=Ry （5）

第六步，使 A、B两端悬空，然后在C、D两端施加电流进行测量，测量出电阻Rz，得到第六个算术方程式为：

R3+Rs+R4=Rz （6）

把以上测量中所得到的六个算术方程式联立求解，可得如下结果：

Rs=Rw+Rx+Ry+Rz-2（Ru+Rv）/4 （7）

以上六次测量可看出， 各测量元件的误差电阻R1、R2、R3、R4对试品真实值电阻Rs的影响，在这六个算术方程式的联立求解过程中被完全抵消，从而能够得到试品电阻Rs的准确测量结果。

三、八端钮伏安法测量直流电阻的缺点

因需要不同的测量回路中多次通断测量电流，考虑目前国内现有的测量装置的状况，采用上述测量方法，势必使测量工作变得有些繁琐，而且因为上述测量方法中从第3到第6个步骤中多次通断测量电流，还有可能在一些感性试品中产生剩磁，导致测量出现新的误差。

四、八端钮伏安法测量直流电阻的应用前景

根据本人所了解的情况，以目前国内测量仪器的制造水平，完全能够很容易地做到在不间断测量电流的情况下，实现上述测量方法中从第三个到第六个步骤中的测量。这样看来，由于消除了测试元件误差电阻的影响，在实际测量工作中应用该方法时，不需要拆除以后再恢复试品外部的连接线夹、紧固螺栓等附件，不需要对测试钳与试品的连接部位进行专门处理，即可直接对试品实施测量。这种测量方法不但能够满足现场试验人员提高直流电阻测量的准确度的愿望，还可以节省时间和人力，避免了万一因为工作人员干活不细心而在设备的引线连接部位留下安全隐患，从真正意义上提高直流电阻测量的工作效率。