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[摘要] 为全面的掌握变压器的运行特性，分析判断变压器内部结构的不正常因素，介绍直流电阻测试对变压器故障的有效分析判断。
[关键词] 变压器直流电阻分析判断
一、变压器的结构及作用
在电力系统中，变压器是用来改变交流电压大小、向电力系统或用户输送功率的一个重要设备，它是利用电磁感应原理工作的。了解它的结构、特性、对电能的经济传输、灵活分配和安全使用具有重要意义。
变压器的结构原理：绝大部分的变压器都由两个(或两个以上) 相互绝缘的绕组套在一个共同的铁心上，它们之间只有磁的耦合，但没有电气的直接联系，简单的结构图如下：
图(a)为单相绕组变压器 图(b)为三相绕组变压器
二、直流电阻测试的方法、要求及故障原因分析判断
（一）直流电阻的测试方法有两种:
（1）电源电压法:电源电压表法又称电压降法。电压降的测量原理，是在被测绕组中通过以直流电流，因而在绕组的电阻上产生电压降，测量出通过绕组的电流及绕组上的电压降，根据欧姆定律，即可算出绕组的直流电阻。
（2）平衡电桥法：应用电桥平衡的原理来测量绕组直流电阻的方法称为电桥法。常用的直流电桥，有单臂电桥及双臂电桥两种。
根据要求，10欧以下的电阻值用双臂电桥（QJ44型）或直流电阻测试仪，电阻值在10欧以上的用单臂电桥（QJ23型）。三相变压器绕组在各出线的地方进行测试，测试的直流电阻应为每相绕组的相电阻，在无中性点引出的三相变压器中测出的线电阻应换算成相电阻，换算公式如下：
当绕组为Y型接线时，各相直流电阻为
式中ra、rb、rc——每相绕组相电阻；
RAB、RBC、RAC——两相间的线电阻。
当三相电阻平衡时，则有
当绕组为△型接线时，各相直流电阻为
式中ra、rb、tc——每相绕组相电阻；
RAB、RBC、RAC——两相间的线电阻。
当三相电阻平衡时，则有
（二）变压器直流电阻的要求及故障原因分析判断
从测试结果如何去判断变压器的故障呢？根据电力行业标准，《电力设备预防性试验规程》中对变压器绕组所测直流电阻的要求：
(1)1.6MVA以上的变压器，各相绕组电阻相互间的差别不应大于三相平均值的2%，无中性点引出的绕组，线间差别不应大于三相平均值的1%；
(2)1.6MVA及以下的变压器，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)与以前相同部位测量得值比较，其变化不应大于2%。
若测得的三相电阻不平衡值超过标准时，可能有以下几种故障原因分析判断：
①分接头接触不良，一般表现为一两个分接头的电阻偏大，而且三相之间不平衡，这主要是分接头不清洁，电镀层脱落，弹簧压力不够等造成的；固定在箱盖上的分接头可能在箱盖上紧时因箱盖受力不均造成接触不良。
②焊接不良，由于引线和绕组焊接处接触不良造成电阻偏大，或者多股并绕绕组其中1～2股没焊上，此时电阻偏大较多；
③三角形接线其中一相断线，此时测出的三相电阻都将比正常值大得多，没断线的两相为正常值 的1.5倍，而断线相线端的电阻为正常值的3倍；
④变压器套管的导电杆和引线接触不良；
⑤在制造时三相绕组使用的导线规格，牌号不同。
三、典型举例
下面举例说明如何利用直流电阻的测试来分析判断变压器的故障。
例：分接开关调档未到位，造成接触不良的诊断
如所测的一主变压器型号为S11-4000/35，接线组别为Yd11，是广西柳州特种变压器有限责任公司2007年11月的产品，2008年7月按入运行，并未出现明显故障现象，2009年12月1日年检对该变压器进行电气预防性实验时，在分接开关未动时(原在额定档Ⅲ档高压侧)测得三相绕组直流电阻如表：
相位 AB BC AC
阻值 2.13 2.38 2.49
从所测数据通过运算后可知，高压侧B相额定档位置直流电阻偏大，三相阻值不平衡，相互间的差别大于平均值的2%，误差为3.46%。怀疑变压器油有问题，取油样进行油化验，油无异，再次进行直流电阻测量，2009年12月15日复测数值如表：
相位 AB BC AC
阻值 2.289 2.469 2.228
2009年12月17日复测数值如表：
相位 AB BC AC
阻值 2.02 2.17 1.925
从数据分析该变压器高压侧分接开关在额定档位置时，三相直流电阻值不平衡，相互间的差别大于平均值的2%。误差仍然在3.3%至3.46%之间，但是按行业最低标准，该变压器可投入运行，投入运行后无明显故障现象。
2010年8月20日对该主变绝缘油进行油质色谱分析，结果为烃类总含量为33.53ppm，无乙炔气体，氢气含量为13.3ppm，均未达油中溶解气体含量引起注意值。
2010年12月23日年检时对该变压器进行了电气预防性实验，再次对该变压器绕组进行直流电阻测量，测量结果如下表：
高压侧 AB/2.15 BC/2.25 AC/1.820
低压侧 ao/0.110 bo/0. 110 co/0. 115
从所测数据分析（每次测量的电阻值都是换算到同一温度后的数值），该变压器低压侧合格，高压侧三相相互间的误差值为6.09%，且与2009年同期测量比较，有较大变化，说明该变压器高压侧绕组有问题，如脱焊、断股、分接开关接触不良等原因，并对其绝缘电阻、直流耐压泄漏值，介损值进行测量后，决定对该变压器进行吊芯检查处理。吊芯前的准备工作是充分的，并已确定故障侧为高压侧绕组，于2011年4月25日进行吊芯，吊芯后发现三相分接开关接头均已松动，造成分接开关接触不良，经处理后复测数据如下表：
分接开关位置 AB BC AC 实验温度T(0C)
Ⅰ 2.596 2.574 2.559 33
Ⅱ 2.359 2.409 2.389 33
Ⅲ 2.108 2.162 2.109 33
Ⅳ 2.024 2.001 1.923 33
Ⅴ 1.744 1.768 1.743 33
从所测数据分析，变压器高压侧分接开关经处理后，各档位的三相直流电阻不平衡度符合要求，未超出规定值的2%，故障排除，变压器恢复正常工作。
四、结束语
为了确保电能的安全可靠的传输，变压器的安全运行就极其重要，如何及时全面地掌握变压器的运行特性及分析判断变压器内部结构的不正常因素，直流电阻的测试最直观、最直接分析判断出变压器故障，为变压器的安全经济运行提供准确可靠的保证，直流电阻的测试也是变压器内部故障查找分析判断的最快捷方法。
[关键词] 变压器直流电阻分析判断
一、变压器的结构及作用
在电力系统中，变压器是用来改变交流电压大小、向电力系统或用户输送功率的一个重要设备，它是利用电磁感应原理工作的。了解它的结构、特性、对电能的经济传输、灵活分配和安全使用具有重要意义。
变压器的结构原理：绝大部分的变压器都由两个(或两个以上) 相互绝缘的绕组套在一个共同的铁心上，它们之间只有磁的耦合，但没有电气的直接联系，简单的结构图如下：
图(a)为单相绕组变压器 图(b)为三相绕组变压器
二、直流电阻测试的方法、要求及故障原因分析判断
（一）直流电阻的测试方法有两种:
（1）电源电压法:电源电压表法又称电压降法。电压降的测量原理，是在被测绕组中通过以直流电流，因而在绕组的电阻上产生电压降，测量出通过绕组的电流及绕组上的电压降，根据欧姆定律，即可算出绕组的直流电阻。
（2）平衡电桥法：应用电桥平衡的原理来测量绕组直流电阻的方法称为电桥法。常用的直流电桥，有单臂电桥及双臂电桥两种。
根据要求，10欧以下的电阻值用双臂电桥（QJ44型）或直流电阻测试仪，电阻值在10欧以上的用单臂电桥（QJ23型）。三相变压器绕组在各出线的地方进行测试，测试的直流电阻应为每相绕组的相电阻，在无中性点引出的三相变压器中测出的线电阻应换算成相电阻，换算公式如下：
当绕组为Y型接线时，各相直流电阻为
式中ra、rb、rc——每相绕组相电阻；
RAB、RBC、RAC——两相间的线电阻。
当三相电阻平衡时，则有
当绕组为△型接线时，各相直流电阻为
式中ra、rb、tc——每相绕组相电阻；
RAB、RBC、RAC——两相间的线电阻。
当三相电阻平衡时，则有
（二）变压器直流电阻的要求及故障原因分析判断
从测试结果如何去判断变压器的故障呢？根据电力行业标准，《电力设备预防性试验规程》中对变压器绕组所测直流电阻的要求：
(1)1.6MVA以上的变压器，各相绕组电阻相互间的差别不应大于三相平均值的2%，无中性点引出的绕组，线间差别不应大于三相平均值的1%；
(2)1.6MVA及以下的变压器，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)与以前相同部位测量得值比较，其变化不应大于2%。
若测得的三相电阻不平衡值超过标准时，可能有以下几种故障原因分析判断：
①分接头接触不良，一般表现为一两个分接头的电阻偏大，而且三相之间不平衡，这主要是分接头不清洁，电镀层脱落，弹簧压力不够等造成的；固定在箱盖上的分接头可能在箱盖上紧时因箱盖受力不均造成接触不良。
②焊接不良，由于引线和绕组焊接处接触不良造成电阻偏大，或者多股并绕绕组其中1～2股没焊上，此时电阻偏大较多；
③三角形接线其中一相断线，此时测出的三相电阻都将比正常值大得多，没断线的两相为正常值 的1.5倍，而断线相线端的电阻为正常值的3倍；
④变压器套管的导电杆和引线接触不良；
⑤在制造时三相绕组使用的导线规格，牌号不同。
三、典型举例
下面举例说明如何利用直流电阻的测试来分析判断变压器的故障。
例：分接开关调档未到位，造成接触不良的诊断
如所测的一主变压器型号为S11-4000/35，接线组别为Yd11，是广西柳州特种变压器有限责任公司2007年11月的产品，2008年7月按入运行，并未出现明显故障现象，2009年12月1日年检对该变压器进行电气预防性实验时，在分接开关未动时(原在额定档Ⅲ档高压侧)测得三相绕组直流电阻如表：
相位 AB BC AC
阻值 2.13 2.38 2.49
从所测数据通过运算后可知，高压侧B相额定档位置直流电阻偏大，三相阻值不平衡，相互间的差别大于平均值的2%，误差为3.46%。怀疑变压器油有问题，取油样进行油化验，油无异，再次进行直流电阻测量，2009年12月15日复测数值如表：
相位 AB BC AC
阻值 2.289 2.469 2.228
2009年12月17日复测数值如表：
相位 AB BC AC
阻值 2.02 2.17 1.925
从数据分析该变压器高压侧分接开关在额定档位置时，三相直流电阻值不平衡，相互间的差别大于平均值的2%。误差仍然在3.3%至3.46%之间，但是按行业最低标准，该变压器可投入运行，投入运行后无明显故障现象。
2010年8月20日对该主变绝缘油进行油质色谱分析，结果为烃类总含量为33.53ppm，无乙炔气体，氢气含量为13.3ppm，均未达油中溶解气体含量引起注意值。
2010年12月23日年检时对该变压器进行了电气预防性实验，再次对该变压器绕组进行直流电阻测量，测量结果如下表：
高压侧 AB/2.15 BC/2.25 AC/1.820
低压侧 ao/0.110 bo/0. 110 co/0. 115
从所测数据分析（每次测量的电阻值都是换算到同一温度后的数值），该变压器低压侧合格，高压侧三相相互间的误差值为6.09%，且与2009年同期测量比较，有较大变化，说明该变压器高压侧绕组有问题，如脱焊、断股、分接开关接触不良等原因，并对其绝缘电阻、直流耐压泄漏值，介损值进行测量后，决定对该变压器进行吊芯检查处理。吊芯前的准备工作是充分的，并已确定故障侧为高压侧绕组，于2011年4月25日进行吊芯，吊芯后发现三相分接开关接头均已松动，造成分接开关接触不良，经处理后复测数据如下表：
分接开关位置 AB BC AC 实验温度T(0C)
Ⅰ 2.596 2.574 2.559 33
Ⅱ 2.359 2.409 2.389 33
Ⅲ 2.108 2.162 2.109 33
Ⅳ 2.024 2.001 1.923 33
Ⅴ 1.744 1.768 1.743 33
从所测数据分析，变压器高压侧分接开关经处理后，各档位的三相直流电阻不平衡度符合要求，未超出规定值的2%，故障排除，变压器恢复正常工作。
四、结束语
为了确保电能的安全可靠的传输，变压器的安全运行就极其重要，如何及时全面地掌握变压器的运行特性及分析判断变压器内部结构的不正常因素，直流电阻的测试最直观、最直接分析判断出变压器故障，为变压器的安全经济运行提供准确可靠的保证，直流电阻的测试也是变压器内部故障查找分析判断的最快捷方法。