0 引言
變壓器繞組的直流電阻試驗包括變壓器出廠、安裝、交接及預防性試驗，能有效發(fā)現(xiàn)變壓器線圈的選材、焊接、連接部位松動、缺股、斷線等隱患。變壓器直流電阻測試值需要換算到與出廠同一溫度下進行比較，初值差不超過±2%為合格。變壓器繞組直流電阻與繞組溫度密切相關，換算溫度每偏差1 ℃，直流電阻換算值將偏差 0.5% 左右，初值差超過2% 即可判定變壓器狀態(tài)異常，因此準確測量變壓器繞組溫度是變壓器直流電阻測試過程中*重要的因素。
現(xiàn)場測試過程中往往選擇變壓器油溫表作為繞組平均溫度，將測試直阻換算到出廠油溫與出廠值進行比較。因油溫表不能準確反映變壓器繞組平均溫度，造成換算到出廠溫度下直流電阻值初值差偏差巨大。同時直流電阻測試過程中繞組發(fā)熱也會增減測試誤差。亟需一種能夠準確獲取變壓器繞組平均溫度的方法來解決上述問題。
1 變壓器直流電阻測試原理
直流電阻測試過程中被試品等效于電感 L1和電阻R1串聯(lián)，如圖1所示。
合上開關K1，直流電壓E1加于被測繞組兩端，電流表 A1測試流過被試品的電流，電壓表 V1測試被試品兩端的電壓。由于流過電感L1中的電流不能突變，
所以電源接通瞬間，流過 L1的電流為零，R1中也無電流流過，因此，電阻上沒有壓降，此時全部外施電壓加在電感的兩端。設流過繞組電流為i，則：
E=i×R+Ldi/dt （1）
i = E/ ( R × (1 - e-τ/T)) （2）
式中：τ=L1/R1為回路時間常數(shù)。因此 i 含由 1 個直流分量和 1 個衰減分量組成。當 τ=0 時，i=E/R、R=E/i。電流達到穩(wěn)定的時間取決于 τ 的大小。τ 越大，時間越長；τ越小，時間越短[1]。
2 常規(guī)變壓器直流電阻測試存在的問題
2.1 測試方法
某 500 kV 變電站交接試驗，需測試 1、2、3 號變壓器直流電阻。以測試 1 號變壓器高壓繞組直流電阻為例，如圖2所示，HA為1號變壓器 A相高壓套管，
OA為1號變壓器A相中性點套管；HB為1號變壓器 B相變壓器高壓套管，OB為1號變壓器B相中性點套管；HC為1號變壓器C相高壓套管，OC為1號變壓器C相
中性點套管。以測試1號變壓器A相高壓繞組直流電阻為例，拆除變壓器一次側所有外部接線，直流電阻測試儀的測試線 U1（電壓測試線）、I1（電流測試線）接HA頂端接線端子，測試線U2（電壓測試線）、I2（電流測試線）接OA頂端接線端子，操作直流電阻測試儀測試1號變壓器 A相高壓繞組直流電阻值。同樣的方法測試1號變壓器 B、C兩相高壓繞組直流電阻。
2.2 存在問題
按照變壓器油溫表示數(shù)，將變壓器直流電阻測試值換算到與出廠值同溫度下的直流電阻值，計算初值差和三相互差，測試結果如表1所示。1號主變C相初值差達到了3.53%；2號主變A相初值差達到了-2.66%，2號主變C相初值差達到了3%；3號主變A相初值差達到了-3.26%，C相初值差達到了3.79%，均超過規(guī)程要求的不超過±2% 的規(guī)定。1 號主變?nèi)嘀g的互差達到4.80%；2號主變?nèi)嘀g的互差達到5.49%；1號主變?nèi)嘀g的互差達到6.93%，均超過規(guī)程要求不超過±2%的規(guī)定[2]。3組變壓器共9相，其中5相直阻測試值初值差超標，三組主變?nèi)嗷ゲ罹瑯薣3]。初步判斷三組變壓器試驗，間隔數(shù)小時，繞組溫度差異大，油溫表不能準確反映繞組平均溫度是造成測試紙超差的主要原因[4]。
3 同場、同構、同溫、同流測試法
3.1 測試方法
在變電站內(nèi)，三相主變溫度場相同、結構相同，因此三相主變繞組溫度相同。以測量變壓器1 三相高壓繞組為例，改進測試接線如圖 3 所示。拆 除 1 號 變 壓 器 一 次 側 所 有 外 部 接 線 ，將 套 管OA、HB 和 套 管 OB、HC 頂 端 接 線 端 子 用 10 mm2銅線短接；電流輸出線 I1 接套管 HA 頂端接線端
子，I2 接套管 OC 頂端接線端子；電壓測試線 U1接 HA 頂端接線端子，U2 接 OA 頂端接線端子，電壓測試線 U3 接 HB 頂端接線端子，U4 接 OB 頂端
接線端子，電壓測試線 U5 接 HC 頂端接線端子，U6 接 OC 頂端接線端子。操作變壓器直流電阻測試儀，輸出電流I1→HA→OA→HB→OB→HC→OC→I2 流回變壓器直流電阻測試儀。電壓測量端子 U1、U2 測量繞組 HA - OA 的直流電阻；U3、U4 測量繞組 HB - OB 的直流電阻；U5、U6 測量繞組 HC - OC 的直流電阻。因為 1 號變壓器 A、B、C 三相結構相同、熱場相同，因此繞組平均溫度也相同。整個試驗過程 1 號變壓器 A、B、C 三相串聯(lián)，同時升流、同時測試，整個測試過程 1 號變壓器三相繞組平均溫度相同。依據(jù) GB1094.2 7.3.2，可通過測量直流電阻值確定繞組平均溫度。因此可以通過測量 1 號變壓器 A 相繞組直流電阻的方法換算 1 號變壓器 A 相繞組平均溫度 t1。公式（3）為同一銅制繞組不同溫度下的直流電阻換算公式，變壓器繞組出廠平均溫度和出廠直流電阻為已知量，實測直流電阻為已知量，依據(jù)公式（3）可求出 1 號變壓器 A 相繞組平均溫度。1 號變壓器 B、C 相繞組平均溫度與 1 號變壓器 A 相繞組平均溫度相同。變壓器繞組平均溫度具體測試流程如圖 4 所示。一次接線測試同時獲得三相變壓器的測試數(shù)據(jù)，測試一組 500 kV 變壓器直流電阻僅需 0.5 h。
R1=R2×（235+t1）（/ 235+t2） （3）
式中：R1為 t1溫度下的直流電阻；R2為 t2溫度下的直流 電 阻 ；t1 為 繞 組 的 平 均 溫 度 ；t2 為 繞 組 的 平 均溫度。
3.2 測試效果分析
某 500 kV 變電站交接試驗，采用同場、同構、同溫、同流測試法測試 1、2、3 號變壓器高壓繞組直流電阻，測試數(shù)據(jù)如表 2 所示，三組變壓器初值差在0.07%～0.13%之間，三相互差均小于0.5%，遠小于規(guī)程要求的初值差和三相之間互差不超過±2%的規(guī)定。
3.3 試驗效果驗證
3.3.1 變壓器油充分循環(huán)測試法
開啟變壓器所有油泵，變壓器油充分循環(huán)，縮小變壓器各個部位溫度差。在變壓器5面每個面選擇9個測點，用紅外測溫儀測試 45個測點溫度。在 45個測點*高和*低溫度差小于0.5 ℃且持續(xù)時間大于半小時，認為主變表面溫度與主變繞組溫度一致。用45 個測點平均溫度作為變壓器繞組平均溫度，測試
變壓器繞組直流電阻值。由于需要等待變壓器油充分循環(huán)，測試一組 500 kV 變壓器直流電阻平均需要4.5 h。
3.3.2 效果驗證
為驗證四同測試法的可靠性，同步對比采用變壓器油充分循環(huán)測試法（下文簡稱充分循環(huán)測試法）測試三組變壓器高壓繞組直流電阻。測試結果如表 3
所示。四同測試法與油充分循環(huán)測試法相比互差在0.13%～0.13%之間。儀器的測試精度為±0.2%，即四同測試法與油充分循環(huán)測試法相比，互差僅為變壓器直流電阻測試儀的精度偏差，二者測試精度一致[5]。
4 結語
獲取變壓器繞組平均溫度，是準確測量變壓器直流電阻的關鍵。常規(guī)方法采用變壓器油溫表作為變壓器繞組平均溫度，測試數(shù)據(jù)偏差較大。變壓器油充分循環(huán)法要求變壓器自身帶有油泵，且測試時間長不適合現(xiàn)場使用。同場、同構、同溫、同流測試法徹底解決，其它測試方法測試準確度低、測試效率低的缺點，取得以下有益效果：一是準確獲取變壓器繞組平均溫度，相比常規(guī)測試方法，測試初值差由 3.79% 降低為0.13%，三相之間互差由 6.93% 降低為 0.33%；二是提升測試效率相比變壓器油循環(huán)測試法一組500 kV變壓器測試時間由 4.5 h降低為 0.5 h，效率提升了 8倍。可作為變電站現(xiàn)場直流電阻測試標準方法進行推廣。
