HDZR变压器绕组直流电阻测试仪试验原理与方法

  变压器绕组直流电阻的检测是一项很重要的试验项目，在《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》（GB 50150-2006）中试验次序排在变压器试验项目的第二位。规程规定它是变压器大修时、无载开关调级后、变压器出口短路后和1～3年1次等必试项目，在变压器的所有试验项目中是一项较为方便而有效的考核绕组纵绝缘和电流回路连接状况的试验，它能够反映绕组匝间短路、绕组断股、分接开关接触状态和导线电阻的差异和接头接触不良等缺陷故障，也是判断各相绕组直流电阻是否平衡、调压开关档位是不是正确的有效手段。长期以来，绕组直流电阻的测量一直被认为是考查变压器纵绝缘的主要手段之一，有时甚至是判断电流回路连接状况的唯一办法。

  在中、小型变压器的实际测量中，大多采用直流电桥法。双臂电桥的测量步骤如下：测量前，首先调节电桥检流计机械零位旋钮，置检流计指针于零位。接通测量仪器电源，具有放大器的检流计应操作调节电桥电气零位旋钮，置检流计于零位。接入被测电阻时，双臂电桥的电压桩头要靠近被测电阻，电流桩头要接在电压桩头的上面。测量前，应先估计被测线圈的电阻值，将电桥倍率选钮置于适当位置，将非被测线圈短路并接地，然后打开电源开关充电，待充足电后按下检流计开关，迅速调节测量臂，使检流计指针向检流计刻度中间的零位线方向挪动，进行微调，待指针平稳停在零位上时记录电阻值，此时，被测线圈电阻值＝倍率数×测量臂电阻值。测量完毕，先放开检流计按 钮，再放开电源开关，以免在测量具有电感的直流电阻时其自感电动势损坏检流计。

  变压器绕组是由被测绕组的电感L和其电阻R组成的复杂电路。测直流电阻是在绕组的被试端子间通以直流，待瞬变过程结束、电流达到稳定后，记录电阻值及绕组温度。而此电路达到稳定时间的长短，取决于L与R的比值，即τ＝L/R，τ称为该电路的时间常数，理论计算当t=6τ时，电流已达稳定值的99.75%，为减少误差充电时间应大于6τ。随着变压器容量的增大，电感较大、电阻较小，电感可达到数百亨，时间常数较大。例如一台大型变压器，高压绕组电感为100H，电阻为0.4Ω，这时τ＝100/0.4=250s，t=6τ时，则需3.3h。因此，测量大型变压器的直流电阻需要很长的时间，特别是五柱铁芯和低压绕组为三角形连接的大型变压器，如果仍如中小型变压器那样，用几伏电压的小容量电池作为测量电源，则电流达到稳定的时间长达数小时至十多小时，这不仅太费时间，并且不可以保证测量准确度。测直流电阻的核心问题是将自感效应降低到最小程度，缩短测量时间。为解决这一个问题分为以下两种方法。

  (1)助磁法。助磁法是迫使铁芯磁通迅速趋于饱和，以此来降低自感效应可缩短时间常数。

  2)采用恒压恒流源法的直阻测量仪。在测量低压绕组时可把高、低压侧串联起来通电流测量，采用同相位和同极性的高压绕组助磁。由于高压绕组的匝数远比低压的多，借助于高压绕组的安匝数，使变压器铁芯饱和，降低电感，即可降低时间常数，达到快速测量的目的。现测量500kV 连云港伊芦变电所的TCP346TR 750/750/240MVA型YNad11变压器低压绕组直流电阻，当直接采用3381变压器电阻测试仪测量时，电阻达到了13mΩ，与厂家值差距很大（厂家值为9.5 mΩ），且时间长达2小时。而在使用该仪器测量时同时采用高、低压绕组串联通电流的助磁法，时间则缩短为30－40min。测试回路图如下：

  (2)消磁法。消磁法与助磁法相反，力求使通过铁芯的磁通为零。使用的方法有两种。

  1)零序阻抗法。该方法仅适用于三柱铁芯YN连接的变压器。它是将三相绕组并联起来同时通电，由于磁通需经气隙闭合，磁路的磁阻大幅度提升，绕组的电感随之减小，为此使测量电阻的时间缩短。

  2)磁通势抵消法。试验时除在被测绕组通电流外，还在非被测绕组中通电流，使两者产生在磁通势大小相等、方向相反而互相抵消，保持铁芯中磁通趋近于零，将绕组的电感降到最低限度，达到缩短测量时间的目的。

  变压器绕组的直流电阻测试是变压器在交接、大修和改变分接开关后，必不可少的试验项目。在通常情况下，用传统的方法（电桥法和压降法）测量变压器绕组以及大功率电感设备的直流电阻是一项费时费工的工作。为了改变这样的情况，缩短测量时间以及减轻测试人员的工作负担，华顶电力开发了直流电阻快速测试仪。它采用全新电源技术，具有稳定性很高，测量迅速、体积小巧、使用起来更便捷、测量精度高，数据重复性好等特点。是测量变压器绕组以及大功率电感设备直流电阻的理想设备。

  本测试仪采用典型的四线制测量法。以期提高测量电阻（尤其是低阻）的准确度。程控恒流源、程控前置放大器、A/D转换器构成了测量电路的主体。中央控制单元经过控制恒流源给外部待测负载施加一个恒定、高精度的电流，然后，将所获得的数据（包括测试电压、当前的测试电流等）做处理，得到实际电阻值。

  直阻仪的面板布局如上图所示，包括打印机、液晶显示器、键盘、电源插座和电源开关以及接线端子、接地端子。

  1. 开机预热:仪器开机,测试前必须预热几分钟以上, 以等待仪器内部线路电参数稳定后再来测试。

  2. 零点及清零: 当使用20mΩ和200mΩ两量程时,应先清零再进行测试,而在其它量程一般不必清零。

  HDZRC-20A变压器的直流电阻是变压器制造中半成品、成品出厂试验、安装、交接试验及电力部门预防性试验的必测项目，能有效发现变压器线圈的选材、焊接、连接部位松动、缺股、断线等制造缺陷和运行后存在的隐患。为满足变压器直流电阻快速测量的需要，我公司利用自身技术优势研制了变压器直流电阻测试仪。该仪器是集助磁法测试、三相测试（Yn，Y，△）和消磁功能于一体的新一代快速测试仪，是测量大型电力变压器直流电阻的理想设备。屏幕采用大屏幕高分辨率液晶显示屏，方便现场使用，具有中文菜单提示功能，操作简单便捷直观，一次接线完成所有直阻测试项目，测试速度快，准确度高，量程宽。

  2.1 对于星型接法且具有中性点引出线的绕组测试，仪器能采用三相同时测量的方式测试A0、B0、C0相的电阻，节省测试时间。且先测试A0相的数据，再三相同时测试，解决了三相同时测试时中性点引出线电阻不能测试的问题，使测试数据更接近单相测试值。

  2.2 对于Y型和△型的绕组测试，仪器可进行三相自动测试，并折算出三相不平衡率。

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