干式變壓器的直流電阻測(cè)試方法研究

陳炫宏 高陽(yáng)

摘 要：變壓器的直流電阻的測(cè)量是變壓器生產(chǎn)以及出廠所必須測(cè)試的項(xiàng)目之一，在直流電阻的測(cè)量過(guò)程中主要包括平衡橋法、壓降法和三相繞組同時(shí)加壓法。平衡電橋法測(cè)試方法較為局限，只能測(cè)得相對(duì)穩(wěn)定的物理量，在現(xiàn)實(shí)中不適合廣泛應(yīng)用; 壓降法是根據(jù)歐姆定律對(duì)直流電阻進(jìn)行測(cè)量，由于電阻受溫度以及電流不平衡率的影響，需要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)，所以仍然需要改進(jìn);三相繞組同時(shí)加壓法在以上的基礎(chǔ)上，通過(guò)楞次定律，降低電流所造成的磁通，進(jìn)而降低壓降法中的時(shí)間常數(shù)，達(dá)到穩(wěn)定測(cè)量的目的。

關(guān)鍵詞：平衡電橋法;壓降法;繞組加壓法

1 引言

在變壓器的制造過(guò)程中，包括半成品以及成品的出廠試驗(yàn)安裝和后續(xù)電力部門檢測(cè)，變壓器繞組的直流電阻測(cè)量是其中的重要測(cè)量項(xiàng)目，通過(guò)測(cè)量可以檢測(cè)出變壓器線圈是否出現(xiàn)偷工減料、焊接連接部位是否出現(xiàn)松動(dòng)等隱患。與此同時(shí)，直流電阻的測(cè)量也對(duì)后續(xù)變壓器繞組的電流密度研究起到重要作用。其測(cè)量電阻的方法主要包括： 平衡橋法、壓降法。 在以上兩種的綜合分析基礎(chǔ)上，本文重點(diǎn)分析了基于三相繞組同時(shí)加壓的直流電阻測(cè)量方法。

2 平衡電橋法

電橋在電學(xué)量和非電學(xué)量中得到了廣泛的應(yīng)用，主要是通過(guò)電位比較法來(lái)測(cè)量的常用儀器。在用途分類方面主要包括平衡電橋和非平衡電橋;在電源分類方面主要包括直流電橋和交流電橋;在結(jié)構(gòu)分類方面包括單臂電橋和雙臂電橋。在中小型變壓器的直流電阻測(cè)量中主要采用的是直流平衡電橋法，其測(cè)量方法準(zhǔn)確、方便。 在測(cè)量之前應(yīng)先預(yù)測(cè)出變壓器繞組的電阻值，如果電阻值大于1歐姆則通常采用單臂電橋法，反之則采用雙臂電橋法。在采用雙臂電橋接線時(shí)，電位樁頭要接在電流樁頭的下面，并且靠近被測(cè)電阻。測(cè)量時(shí)，將電橋倍率按鈕調(diào)節(jié)合適位置，同時(shí)將不被測(cè)的線圈短路且接地，之后接通電源直到充足電時(shí)閉合檢流計(jì)開(kāi)關(guān)，并且快速調(diào)整測(cè)量臂，使檢流計(jì)的指針指向檢流計(jì)的零刻度線位置，然后緩慢調(diào)節(jié)測(cè)量臂， 使之平穩(wěn)停留在零位置，此時(shí)記錄下電阻的大小。 測(cè)量結(jié)束后，先停止檢流計(jì)的測(cè)量再打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，以上可知，被測(cè)線圈的電阻值為所測(cè)測(cè)量臂的電阻值和倍率數(shù)相乘。

3 壓降法

壓降法也是測(cè)量變壓器線圈電阻的方法之一，其主要根據(jù)歐姆定律。測(cè)量過(guò)程中，通過(guò)測(cè)量線圈中通過(guò)的所施的電流以及線圈兩端的電壓，就可以得出繞組的直流電阻。在電壓表及電流表的選取方面，有一定的要求，電流表應(yīng)該選取內(nèi)阻較小的，電壓表應(yīng)該選取內(nèi)阻較大的，并且級(jí)別應(yīng)高于0.5。同時(shí)引線的界面要足夠大，對(duì)于所測(cè)的繞組，如果電感較大，應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行足夠的充電時(shí)間，同時(shí)，對(duì)繞組所通的電流不應(yīng)超過(guò)額定電流的五分之一。由于在電源接通后，電感電流從零開(kāi)始增加，一直增加到電源的電壓，然后回穩(wěn)到一個(gè)穩(wěn)定值，其消耗了一定的時(shí)間即過(guò)渡過(guò)程，從而造成了需要較長(zhǎng)的時(shí)間才測(cè)量出準(zhǔn)確的電阻值。而電路的時(shí)間常數(shù)t=L/R決定了過(guò)渡時(shí)間的長(zhǎng)短。電感值L隨著鐵芯磁導(dǎo)率的增高而逐漸增大，與此同時(shí)線圈的直流電阻數(shù)值很小，所以過(guò)渡時(shí)間t很大，通常，電流表和電壓表會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成相對(duì)誤差，由于時(shí)間常數(shù)的增加，電流需要很久的過(guò)程才能達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)，從而造成電阻的測(cè)量會(huì)消耗相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，所以壓降法在實(shí)際應(yīng)用時(shí)并不是很便利。

4 基于三相繞組同時(shí)加壓法的直流電阻測(cè)試方法

基于以上關(guān)于平衡電橋法和壓降法的介紹，本部分主要采用三相繞組同時(shí)加壓法對(duì)直流電阻進(jìn)行測(cè)試，因?yàn)樵谝陨蟽煞N的介紹中可以看出，平衡電橋測(cè)試方法相對(duì)局限，只能用于測(cè)量具有相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)的物理量。 而壓降法測(cè)試過(guò)程過(guò)長(zhǎng)，在變壓器繞組材質(zhì)的測(cè)量過(guò)程中并不是很便捷，影響工作效率。所以本文主要采用三相繞組同時(shí)加壓的方式進(jìn)行直流電阻的測(cè)量。

基于楞次定律的三相繞組同時(shí)加壓法即通過(guò)減小電感值來(lái)降低電路的時(shí)間常數(shù)，由于在產(chǎn)生電流的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生磁通，通過(guò)楞次定律可以將所產(chǎn)生的磁通通過(guò)鐵芯抵消掉使磁通為零，達(dá)到降低電感值的目的。從而提高工作效率。在測(cè)量的過(guò)程中，如之前部分所介紹的壓降法，由于繞組電阻的大小在溫度和直流電阻不平衡率等影響因素的存在從而導(dǎo)致測(cè)量電阻的時(shí)間較長(zhǎng)，主要是因?yàn)榫€圈中隨著電流不穩(wěn)定變化所產(chǎn)生的磁通，本節(jié)根據(jù)楞次定律，可以通過(guò)高導(dǎo)磁率的鐵芯抵消掉磁通從而降低L值，也就降低了電流變化的時(shí)間。變壓器三相繞組同時(shí)加電壓即在每相繞組中同時(shí)從零開(kāi)始通入電流，隨著電流的不斷增加，根據(jù)右手螺旋定則判斷每個(gè)鐵芯柱中所通過(guò)的磁通方向，抵消相互之間的作用，從而使鐵芯中通過(guò)的磁通為零，從而達(dá)到降低時(shí)間常數(shù)的目的，縮短整個(gè)測(cè)量過(guò)程。在很短的時(shí)間之內(nèi)便可以獲得穩(wěn)定的電流值，從而測(cè)出直流電阻值。

5 結(jié)論

變壓器直流電阻的準(zhǔn)確測(cè)量作為變壓器生產(chǎn)出廠以及后續(xù)檢修的必測(cè)項(xiàng)目之一，經(jīng)過(guò)以上分析，三相繞組同時(shí)加壓法是在平衡電橋和壓降法的基礎(chǔ)上根據(jù)楞次定律所測(cè)得的直流電阻值，平衡橋法較局限，壓降法所需時(shí)間較長(zhǎng)，三相繞組同時(shí)加壓平衡了以上兩種缺點(diǎn)，根據(jù)楞次定律對(duì)電流所產(chǎn)生的磁通進(jìn)行抵消，從而降低了不平衡性，使測(cè)量時(shí)間縮短，達(dá)到了穩(wěn)定測(cè)量的效果。

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