变压器绕组直流电阻解析

摘 要：变压器绕组直流电阻测量是变压器试验项目中比较重要的试验之一。从变压器的制造开始，变压器直流电阻测量就被变压器厂家作为控制质量的参考依据。在电力企业变压器安装、运行和维护时，绕组直流电阻测量是变压器试验项目中比较重要的一个试验项目。对绕组直流电阻进行研究分析具有重要意义。

关键词：绕组直流电阻；平均温度；三相不平衡

变压器作为电力生产中比较重要的生产设备，从制造开始，运输、安装、运行和维护每个环节，都需要对变压器进行高压试验来监控和维修。测量绕组直流电阻的目的主要是检查变压器的以下几个方面：①绕组导线连接处有无焊接或机械连接不良的现象。②引线与套管、引线与分接开关的连接是否良好，引线与引线的焊接或机械连接是否良好。③导线的电阻率是否符合要求。④变压器绕组温升是根据绕组温升试验前的冷态电阻和温升试验后断开电源瞬间热态电阻计算得到的，所以温升试验需测量直流电阻。⑤绕组直流电阻是否平衡。⑥绕组直流电阻测量结果用来作为计算负载损耗的基本数据。

1 变压器绕组直流电阻的温度因素

根据物理学中导体导电能力与温度之间的关系，绕组的直流电阻和温度是相关的。

（1）电阻温度换算公式：

R2=R1*（T+t2）/（T+t1）

t1――绕组温度

T――电阻温度常数（铜线取235，铝线取225）

t2――换算温度（75 ℃或15 ℃）

R1――测量电阻值

R2――换算电阻值

（2）在温度变化范围不大时，纯金属的电阻率随温度线性地增大，即ρ=ρ0（1+αt），式中ρ、ρ0分别是t℃和0℃的电阻率 ，α称为电阻的温度系数。多数金属的α≈0.4%。由于α比金属的线膨胀显著得多（温度升高 1℃，金属长度只膨胀约0.001%），在考虑金属电阻随温度变化时 ， 其长度 l和截面积S的变化可略，故R = R0 （1+αt），式中和分别是金属导体在t℃和0℃的电阻。

因此测量绕组直流电阻时必须测量绕组的温度，温度测量的准确度直接影响绕组直流电阻测量结果的准确度。生产维护中以20℃为准，将所有测量数据都换算到20℃进行数据比较。测量变压器温度之前，变压器应该在恒定的环境温度下静止不少于3h。虽然变压器一般有不少于两个温度计，这样测得的温度仍然不够准确。绕组励磁对油温造成一定的温差，绕组上中下部油温存在差异。所以应该在成本与条件允许的条件下将温度传感器置于绕组上中下三个部位，在计算温度时取平均值。目前使用的绕组直流电阻测试仪只进行绕组计算，应该升级测量仪器的处理单元使用一些具有一定运算能力的单片机，将电阻温度换算公式集成到仪器的处理单元中，并且在每次试验之前将试验温度输入测量仪器之中。这样可以便于试验人员对历史数据进行比较，做出判断，对设备给出试验结论。方便试验人员的同时，还可以避免由于人工计算而产生的错误。

2 缩短测量时间

为了提高用户对企业的满意度和对电力能源的特殊需要，公司对供电质量和停电时间有严格的控制。要求尽可能的短时间停电，这样就要求现场工作人员尽量缩短工作时间。变压器的绕组在直流激磁时电感大，直流电路达到电流稳定时间比较长，特别是测量三相五柱铁心的大型变压器。国内外的技术人员进行了多年的工作，已有了一定的进展。缩短测量时间经常采用的方法有以下几种方法：（1）减小时间常数法，在线性电路中可以通过增加电路内串联电阻的方式来减小线路的时间常数，从而缩短测量时间；（2）恒流源法直流电阻测量装置，恒流源可以通过在测试线路内提高电压来提高稳定电流值，测试时间能够缩短；（3）绕组串联法，可以通过将高压绕组和低压绕组串联来保持两个绕组中电流对铁心的励磁方向相同，励磁安匝数提高使铁心饱和以减小铁心的电感，以此缩短测试时间；（4）感应电动势法，可以在电源接通很短的时间内测出数据。

3 直流电阻测量的程序和数据分析

3.1 直流电阻测量仪器测量电流选择

根据被测变压器的容量、直流电阻值、额定电流、绕组联结，选择测量直流电阻的电流，最大测量直流电阻的电流不大于10%被试绕组额定电流，通常可用3%至10%被试绕组额定电流作为测量直流电阻使用的电流值。试验数据因电流较大更准确一些，但测试电流不能大于12%额定电流。测试电流要考虑测试设备的电压和电流容量，电流大时，需要高电压，不超过设备输出电压。大型变压器测试电流不能太小，达不到铁心饱和的目的，将延长测试的时间。在试验设备容量较小时，可选择不同方法减小测试时间。

3.2 测量结果判断

《规程》规定：（1）1.6MVA以上的变压器，各相绕组直流电阻相互间差别（相间差）不应大于三相平均值的2%；无中性点引出的绕组直流电阻相互间的差别（线间差）不应大于三相平均值1%。（2）1.6MVA以下的变压器，相间差别一般不大于三相平均值的4%；线间差别一般不大于三相平均值的2%。（3）测得值与以前相同部位测得值比较，其变化不应大于2%。

三相不平衡或测量数据与（出厂试验数据）相差太大，有以下几个原因：（1）变压器套管中导电杆和引线接触不良，造成接头发热现象，利用红外影像技术可以进一步确定故障位置。（2）分接开关接触不良，可能是分接开关内脏污、电镀层脱落、弹簧压力不够等原因造成的分接头电阻偏大，三相电阻不平衡。（3）大容量变压器螺旋间导线互移引起相间绕组电阻不平衡。（4）引线和绕组焊接处焊接不良造成三相不平衡。（5）人为原因，由于选取了不适当的试验方法造成了试验数据的直流电阻三相不平衡。

参考文献：

[1]胡启凡主编.变压器试验技术[M].保定天威保变电器股份有限公司组编.-北京：中国电力出版社，2009.

[2]刘学军主编.继电保护原理[M].2版.北京：中国电力出版社，2007.

[3]成，许维宗等译.美国变压器维护协会文[M].变压器维护指南，1981.

[4]李金海.误差理论与测量不确定度评定[M].北京：中国计量出版社 ，2003.

作者简介：刘涛（1984―），男，黑龙江齐齐哈尔人，2008年毕业于八一农垦大学电气工程及其自动化专业，助理工程师。