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[摘 要 ]变压器是一种特殊的电机，它利用电磁感应原理实现交流电能的变换，只变换而不能产生电能，一二次侧维持能量守恒。直流电阻测量时，在绕组的被试端子间通以直流，非被试绕组开路，由于被测绕组中有电感，测量回路中电流逐渐达到稳定。变压器中铁心的磁导率很高，而电力变压器绕组的电感很大为数百亨至数千亨，而直流电阻很小最小至数百微欧，导致直流电路中电流稳定的时间比较长。
[关键词]联结组别;空载电流;变压器试验;直流电阻
[中图分类号]TM41 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2020）07–00–02
[Abstract]Transformer is a kind of special motor， which uses the principle of electromagnetic induction to realize the conversion of alternating current energy. It can only transform but not produce electric energy， and the primary and secondary sides maintain energy conservation. When measuring the DC resistance， DC is applied between the tested terminals of the winding， and the non tested winding is open circuit. Due to the inductance in the measured winding， the current in the measurement loop gradually reaches a stable value. The permeability of the iron core in the transformer is very high， while the inductance of the power transformer winding is very large， ranging from hundreds to thousands of henges， while the DC resistance is very small and the minimum is hundreds of micro ohm， which leads to the long time of current stability in the DC circuit.
[Keywords]connection group; no load current; transformer test; DC resistance
在变压器出厂试验中需要进行各种型式试验和例行试验、特殊试验，不仅能检测出变压器质量的缺陷和问题，还能发现许多电气参数和不同变压器结构之间的关系，这对今后变压器的设计提供了巨大的技术参考与技术支持，为电力事业的发展提供了动力。被试变压器具备试验条件，准备做焊线试验。在做低电压空载试验时，发现该产品各相空载电流的规律与以往产品不同。为确保产品质量，对该产品做出判断。
1 试验概述
以一台产品容量为180000 kVA的变压器为例，电压等级为220 kV，联结组别为YNyn0d11的三相三绕组变压器。在半成品试验焊线试驗中，首先进行低电压空载试验，加电方式为单相加电，分别为：ab端子加电短路bc端子;bc端子加电短路ac端子;ca端子加电短路ab端子。
2 试验结果
按照试验规定，分别给每相施加220V电压，测量各相的空载电流如下：
ab端子加电，短路bc端子空载电流为：0.9592
bc端子加电，短路ac端子空载电流为：0.6585
ac端子加电，短路ab端子空载电流为：0.6464
结果比较为ab端子加电，短路bc端子空载电流最大，通过对空载电流数据的初步判断这个规律不符合YNyn0d11的联结组别规律。
3 试验结果分析
试验数据规律具体分析如下：
由公式Ni=ΦRmRm=l/μA得知，Φ=Ni/Rm=Ni×μA，得出结论：当N与A是定值的情况下，磁通与电流成正比，磁路越长，电流越大。（F：磁路的磁势;i：电流;Φ：磁通;Rm：磁路的磁阻;l：磁路长度;μ：磁导率;A：磁路的截面积）。由以上可以分析出正确的空载电流关系是ab和bc加电时空载电流应该近似相等，ac加电时的空载电流要比其它两个要大，通过对试验数据的判断，完全不符合空载电流的分布原理，试验数据更像是YNyn0d1的分布。下面还可以通过直流电阻的测量更进一步的分析论证，通过直流电阻的原理更能清楚的了解变压器连接组别的关系。
先了解一下变压器直流电阻的测量原理和方法，直流电阻的测量方法有伏安法和电桥法。在利用伏安法测量直流电阻时，电压测量线和电流测量线是独立的，不能用一根测量线代替，如果采用一根测量线代替，电压信号将不是取于被试电阻的两端，测量值将包括测量线的内阻，对于大容量的变压器来说，其电阻值较小，测量线的电阻将无法忽略，故电压电流测量线应该独立分开。电桥法是根据比较原理，将被测直流电阻和标准电阻去比较，得到被测直流电阻的测量方法。
根据被测直流电阻的大小，可以用单臂电桥或双臂电桥来测量变压器绕组的直流电阻。单臂电桥用于测量直流电阻较大时，通常指被测直流电阻大于10Ω，而双臂电桥用于测量直流电阻较小的情况，被测电阻小于10Ω时。因为电桥不直接检测被测电阻的数值，而指检测表示被测直流电阻和标准电差值的电流，因此可以使用灵敏度较高的电流检测仪器，保证测量结果的准确度。但这一方法有固有的缺点时需要调节平衡电桥的平衡，调节可变电阻达到电流指示仪器指示为0，指示仪器的灵敏度越高，调节指0的时间越长，因此测试时间长，在温升时使用非常困难，测得的直流电阻换算的标准规定的参考温度75 ℃。 直流电阻的测量是发现问题的一个重要方法，它不仅是检查绕组导线连接处焊接和机械连接的好坏，也是检查引线与套管，引线与分接开关的连接是否良好，引线与引线之间的焊接和机械连接是否良好的重要手段。
通过对直流电阻测量原理的分析（如图1所示），在测量直流绕组时，电阻是绕组端子上的电压除以绕组中通过的电流，得到绕组上的电压U是U=E-iRa=iR+L（i）di/dt。在电流稳定前，通过绕组的电流i小于稳定时的I;并且L比较大，di/dt项不等于0，电压U在电流未稳定前大于稳定后的值，电流i小于稳定后回路中的电流I，所以在电流没有稳定前得到的绕组电阻值要比稳定后的电阻值大。在接通直流电源后，开始电流较小，激磁安匝小，铁心中的磁通密度低，铁心的磁导率很高，因此激磁线圈的电感大，电流增长很慢，随着电流增大，激磁安匝增加，铁心磁通密度增加，铁心磁导率下降，激磁线圈的增量电感下降，电流增长比较快，以后电流进一步增大，铁心磁密接近饱和，磁导率下降，增量电感将进一步下降，同时电流变化接近方程解的稳定值的部位，电流增加非常缓慢，当E足够大时，达到稳态时间短，当E不够大时，达到稳态的时间也长。
在三相五柱铁心变压器测量D联接绕组的直流电阻时，三相五柱铁心有3个励磁磁动势，共5个磁路，且铁轭内的磁通不等于铁心柱内的磁通。由于磁密在磁路各部分内不同，各部分磁路的励磁历史不同，各部分铁心磁路的磁导率μ和剩磁Br可以各不相同，在安匝变化时，除D联接绕组电路中的电流分布有过渡过程外，在5个磁路中还有一个磁通分布改变的过渡过程。由于这一原因，三相五柱铁心变压器测量直流电阻时的稳定时间较三相三柱变压器的稳定时间还要长。这需要采取缩短测量时间的措施，并多采用助磁法，一般采用图2所示的直阻测量方法以缩短测量时间，以ac相为例助磁法。
在加电初始，铁心处于磁中性状态，即B=H=O铁心没有剩磁，回路中电流增加，磁感应强度B随之缓慢上升，继之B随H迅速增长电流达到稳定后，B到达饱和值BS;在电阻测量结束，断开电流后，磁感应强度B并不沿起始磁化曲线恢复到“O”点，而是沿另一条新的曲线SR下降，当H=O时，B不为零，而保留剩磁Br。如果第二次用相同大小的电流测量时，励磁极性相同，则铁心中磁通密度将有Br上升到和第一次大小相同的稳态磁通密度。当磁场反向从O逐渐变至-HD时，磁感应强度B消失，说明要消除剩磁，磁通密度变化将不同于直流电源极性相同的情况，极性相反时铁心磁密有Br向相反的方向变化。此过程绕组电感很大，电路的时间常数很大。所以用同一稳态电流测量变压器直流电阻，由于通电前铁心的初始状态Br不同，电路中的过度过程是不一样的，因此在用同一稳态电流测量变压器电阻时过度过程所需要的测试时间是不同的。当磁场按HS→O→HD→-HS→O→HD?→HS次序变化，相应的磁感应强度B则沿闭合曲线SRDS?R?D?S变化，这闭合曲线称为磁滞回线。所以，当铁磁材料处于交变磁场中时（如变压器中的铁心），将沿磁滞回线反复被磁化→去磁→反向磁化→反向去磁。在此过程中要消耗额外的能量，并以热的形式从铁磁材料中释放，这种损耗称为磁滞损耗。应该说明，当初始态为H=B=O的铁磁材料，在交变磁场强度由弱到强依次进行磁化，可以得到面积由小到大向外扩张的一簇磁滞回线（如图2所示），这些磁滞回线顶点的连线称为铁磁材料的基本磁化曲线，由此可近似确定其磁导率，因B与H非线性，故铁磁材料的μ不是常数而是随H而变化。
对低压绕组直流电阻的测量，确定bc的直流电阻阻值最大，而其他两相的阻值基本相同，这也就基本确定了bc的磁路最长，和低电压空载的数据相吻合，验证了上面所做出的判断，其变压器结构为YNyn0d1的形式。
用匝比仪进一步验证，以YNyn0d1的联结组别测量得到正确数据。
4 结论
经工艺验证，该产品确实应该为YNyn0d1的联结组别，并经试验分析，该产品各相的空载电流规律符合YNyn0d1的联结组别特征，产品检验合格。这说明发现问题后能够充分注意发生问题的点，用相关的检测方法和以往经验尽快解决问题，保证试验的顺利进行，更好的保证产品质量，提高生产效率。
参考文献
[1] 胡启凡.变压器试验技术[M].中国电力出版社，2010.
[2] 谷友增.浅析变压器直流电阻测量方法及问题处理[J].中国化工贸易，2014（35）：110-111.
[3] 王亚楠.一起变压器绕组直流电阻测试案例分析[J].科技创新与应用，2012（19）：64-65.
[4] 李柱峰.測量变压器绕组直流电阻中发现问题的分析及处理[J].制造业自动化，2010，32（4）：180-182.
[5] 孙俊劲.变压器直流电阻测试数据的几种不平衡及其处理方法[J].商品与质量·建筑与发展，2014（4）：101.
[关键词]联结组别;空载电流;变压器试验;直流电阻
[中图分类号]TM41 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2020）07–00–02
[Abstract]Transformer is a kind of special motor， which uses the principle of electromagnetic induction to realize the conversion of alternating current energy. It can only transform but not produce electric energy， and the primary and secondary sides maintain energy conservation. When measuring the DC resistance， DC is applied between the tested terminals of the winding， and the non tested winding is open circuit. Due to the inductance in the measured winding， the current in the measurement loop gradually reaches a stable value. The permeability of the iron core in the transformer is very high， while the inductance of the power transformer winding is very large， ranging from hundreds to thousands of henges， while the DC resistance is very small and the minimum is hundreds of micro ohm， which leads to the long time of current stability in the DC circuit.
[Keywords]connection group; no load current; transformer test; DC resistance
在变压器出厂试验中需要进行各种型式试验和例行试验、特殊试验，不仅能检测出变压器质量的缺陷和问题，还能发现许多电气参数和不同变压器结构之间的关系，这对今后变压器的设计提供了巨大的技术参考与技术支持，为电力事业的发展提供了动力。被试变压器具备试验条件，准备做焊线试验。在做低电压空载试验时，发现该产品各相空载电流的规律与以往产品不同。为确保产品质量，对该产品做出判断。
1 试验概述
以一台产品容量为180000 kVA的变压器为例，电压等级为220 kV，联结组别为YNyn0d11的三相三绕组变压器。在半成品试验焊线试驗中，首先进行低电压空载试验，加电方式为单相加电，分别为：ab端子加电短路bc端子;bc端子加电短路ac端子;ca端子加电短路ab端子。
2 试验结果
按照试验规定，分别给每相施加220V电压，测量各相的空载电流如下：
ab端子加电，短路bc端子空载电流为：0.9592
bc端子加电，短路ac端子空载电流为：0.6585
ac端子加电，短路ab端子空载电流为：0.6464
结果比较为ab端子加电，短路bc端子空载电流最大，通过对空载电流数据的初步判断这个规律不符合YNyn0d11的联结组别规律。
3 试验结果分析
试验数据规律具体分析如下：
由公式Ni=ΦRmRm=l/μA得知，Φ=Ni/Rm=Ni×μA，得出结论：当N与A是定值的情况下，磁通与电流成正比，磁路越长，电流越大。（F：磁路的磁势;i：电流;Φ：磁通;Rm：磁路的磁阻;l：磁路长度;μ：磁导率;A：磁路的截面积）。由以上可以分析出正确的空载电流关系是ab和bc加电时空载电流应该近似相等，ac加电时的空载电流要比其它两个要大，通过对试验数据的判断，完全不符合空载电流的分布原理，试验数据更像是YNyn0d1的分布。下面还可以通过直流电阻的测量更进一步的分析论证，通过直流电阻的原理更能清楚的了解变压器连接组别的关系。
先了解一下变压器直流电阻的测量原理和方法，直流电阻的测量方法有伏安法和电桥法。在利用伏安法测量直流电阻时，电压测量线和电流测量线是独立的，不能用一根测量线代替，如果采用一根测量线代替，电压信号将不是取于被试电阻的两端，测量值将包括测量线的内阻，对于大容量的变压器来说，其电阻值较小，测量线的电阻将无法忽略，故电压电流测量线应该独立分开。电桥法是根据比较原理，将被测直流电阻和标准电阻去比较，得到被测直流电阻的测量方法。
根据被测直流电阻的大小，可以用单臂电桥或双臂电桥来测量变压器绕组的直流电阻。单臂电桥用于测量直流电阻较大时，通常指被测直流电阻大于10Ω，而双臂电桥用于测量直流电阻较小的情况，被测电阻小于10Ω时。因为电桥不直接检测被测电阻的数值，而指检测表示被测直流电阻和标准电差值的电流，因此可以使用灵敏度较高的电流检测仪器，保证测量结果的准确度。但这一方法有固有的缺点时需要调节平衡电桥的平衡，调节可变电阻达到电流指示仪器指示为0，指示仪器的灵敏度越高，调节指0的时间越长，因此测试时间长，在温升时使用非常困难，测得的直流电阻换算的标准规定的参考温度75 ℃。 直流电阻的测量是发现问题的一个重要方法，它不仅是检查绕组导线连接处焊接和机械连接的好坏，也是检查引线与套管，引线与分接开关的连接是否良好，引线与引线之间的焊接和机械连接是否良好的重要手段。
通过对直流电阻测量原理的分析（如图1所示），在测量直流绕组时，电阻是绕组端子上的电压除以绕组中通过的电流，得到绕组上的电压U是U=E-iRa=iR+L（i）di/dt。在电流稳定前，通过绕组的电流i小于稳定时的I;并且L比较大，di/dt项不等于0，电压U在电流未稳定前大于稳定后的值，电流i小于稳定后回路中的电流I，所以在电流没有稳定前得到的绕组电阻值要比稳定后的电阻值大。在接通直流电源后，开始电流较小，激磁安匝小，铁心中的磁通密度低，铁心的磁导率很高，因此激磁线圈的电感大，电流增长很慢，随着电流增大，激磁安匝增加，铁心磁通密度增加，铁心磁导率下降，激磁线圈的增量电感下降，电流增长比较快，以后电流进一步增大，铁心磁密接近饱和，磁导率下降，增量电感将进一步下降，同时电流变化接近方程解的稳定值的部位，电流增加非常缓慢，当E足够大时，达到稳态时间短，当E不够大时，达到稳态的时间也长。
在三相五柱铁心变压器测量D联接绕组的直流电阻时，三相五柱铁心有3个励磁磁动势，共5个磁路，且铁轭内的磁通不等于铁心柱内的磁通。由于磁密在磁路各部分内不同，各部分磁路的励磁历史不同，各部分铁心磁路的磁导率μ和剩磁Br可以各不相同，在安匝变化时，除D联接绕组电路中的电流分布有过渡过程外，在5个磁路中还有一个磁通分布改变的过渡过程。由于这一原因，三相五柱铁心变压器测量直流电阻时的稳定时间较三相三柱变压器的稳定时间还要长。这需要采取缩短测量时间的措施，并多采用助磁法，一般采用图2所示的直阻测量方法以缩短测量时间，以ac相为例助磁法。
在加电初始，铁心处于磁中性状态，即B=H=O铁心没有剩磁，回路中电流增加，磁感应强度B随之缓慢上升，继之B随H迅速增长电流达到稳定后，B到达饱和值BS;在电阻测量结束，断开电流后，磁感应强度B并不沿起始磁化曲线恢复到“O”点，而是沿另一条新的曲线SR下降，当H=O时，B不为零，而保留剩磁Br。如果第二次用相同大小的电流测量时，励磁极性相同，则铁心中磁通密度将有Br上升到和第一次大小相同的稳态磁通密度。当磁场反向从O逐渐变至-HD时，磁感应强度B消失，说明要消除剩磁，磁通密度变化将不同于直流电源极性相同的情况，极性相反时铁心磁密有Br向相反的方向变化。此过程绕组电感很大，电路的时间常数很大。所以用同一稳态电流测量变压器直流电阻，由于通电前铁心的初始状态Br不同，电路中的过度过程是不一样的，因此在用同一稳态电流测量变压器电阻时过度过程所需要的测试时间是不同的。当磁场按HS→O→HD→-HS→O→HD?→HS次序变化，相应的磁感应强度B则沿闭合曲线SRDS?R?D?S变化，这闭合曲线称为磁滞回线。所以，当铁磁材料处于交变磁场中时（如变压器中的铁心），将沿磁滞回线反复被磁化→去磁→反向磁化→反向去磁。在此过程中要消耗额外的能量，并以热的形式从铁磁材料中释放，这种损耗称为磁滞损耗。应该说明，当初始态为H=B=O的铁磁材料，在交变磁场强度由弱到强依次进行磁化，可以得到面积由小到大向外扩张的一簇磁滞回线（如图2所示），这些磁滞回线顶点的连线称为铁磁材料的基本磁化曲线，由此可近似确定其磁导率，因B与H非线性，故铁磁材料的μ不是常数而是随H而变化。
对低压绕组直流电阻的测量，确定bc的直流电阻阻值最大，而其他两相的阻值基本相同，这也就基本确定了bc的磁路最长，和低电压空载的数据相吻合，验证了上面所做出的判断，其变压器结构为YNyn0d1的形式。
用匝比仪进一步验证，以YNyn0d1的联结组别测量得到正确数据。
4 结论
经工艺验证，该产品确实应该为YNyn0d1的联结组别，并经试验分析，该产品各相的空载电流规律符合YNyn0d1的联结组别特征，产品检验合格。这说明发现问题后能够充分注意发生问题的点，用相关的检测方法和以往经验尽快解决问题，保证试验的顺利进行，更好的保证产品质量，提高生产效率。
参考文献
[1] 胡启凡.变压器试验技术[M].中国电力出版社，2010.
[2] 谷友增.浅析变压器直流电阻测量方法及问题处理[J].中国化工贸易，2014（35）：110-111.
[3] 王亚楠.一起变压器绕组直流电阻测试案例分析[J].科技创新与应用，2012（19）：64-65.
[4] 李柱峰.測量变压器绕组直流电阻中发现问题的分析及处理[J].制造业自动化，2010，32（4）：180-182.
[5] 孙俊劲.变压器直流电阻测试数据的几种不平衡及其处理方法[J].商品与质量·建筑与发展，2014（4）：101.