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SFZY-40A直流電阻快速測試儀【廠家直供】 說明書
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經(jīng)驗庫

如何測量變壓器線圈的直流電阻？

       測量變壓器繞組直流電阻的目的是：檢查繞組接頭的焊接質(zhì)量和繞組有無匝間短路現(xiàn)象；電壓分接開關(guān)的各個位置接觸是否良好及分接的實際位置是否相符；引出線有無斷裂，多股導(dǎo)線并繞組是否有斷股等情況。變壓器在大修時或改變分接頭位置后，或者出口故障短路后，需要測量繞組連同套管一起的直流電阻。測量方法如下。

       （1）電流、電壓表法。又稱電壓降法，其原理是在被測電阻中通以直流電流，測量該電阻上的電壓降，根據(jù)歐姆定律即可算出被測電阻值。由于電流表和電壓表的內(nèi)阻對測量結(jié)果會產(chǎn)生影響，所以它們被接入測量電路的方式應(yīng)慎重考慮。

       （2）平衡電橋法。它是一種采用電橋平衡的原理來測量直流電阻的方法，常用的平衡電橋有單臂和雙臂電橋兩種。測量變壓器的直流電阻時，應(yīng)在變壓器停電并拆去高壓引線后進(jìn)行。對大型大容量電力變壓器，因RL串聯(lián)電路的充電時間常數(shù)τ很大，使得每次測量需很長時間來等候電流、電壓表指示穩(wěn)定，因而工作效率很低，常采用特殊儀器（如恒流電源）來代替試中的電源，這樣可大大縮短測試時間。測量變壓器線圈直流電阻的標(biāo)準(zhǔn)是：對于1600kVA以上變壓器，各相繞組電阻相互間的差別不應(yīng)大于三相平均值的2%，無中性點引出線的繞組，線間差別不應(yīng)大于三相平均值的1%，對于1600kVA及以下的變壓器，相間差別一般不大于三相平均值的4%，線間差別一般不大于三相平均值的2%，與以前相同部位測得值比較，其變化不應(yīng)大于2%。

快速測量變壓器繞組直流電阻的新方法

       摘要：針對變壓器繞組的特性，提出了一種在過渡過程中測取其直流電阻的新方法，該方法具有簡單、快速、準(zhǔn)確的特點。同時進(jìn)行了模擬試驗，并給出了以單片機(jī)為核心的智能儀器實現(xiàn)方案。

       關(guān)鍵詞：變壓器直流電阻快速測量單片機(jī)

       1前言

       電力">電力變壓器在制造、大修后，交接和預(yù)防性試驗中以及繞組平均溫升的測定和故障診斷等都必須進(jìn)行繞組直流電阻的測量，以對電力變壓器的特性進(jìn)行分析與判斷[1]。特別在預(yù)防性試驗中，試驗人員希望快速測出繞組的直流電阻并接近于實際運行狀態(tài)下的直流電阻值。但在實際測量中，由于變壓器的繞組具有很大的電感和微小的電阻，其固有時間常數(shù)t=L/R很大，采用常規(guī)的電橋法或直流壓降法測量，常常需要較長的時間才能達(dá)到平衡，從而無法實現(xiàn)快速測量[2]。盡管以后采取增大回路電阻的電路突變法、短路去磁法等方法來加快電路電流達(dá)到穩(wěn)定值的時間，雖然有所改善，但效果不大，不能從根本上實現(xiàn)快速測量?，F(xiàn)研究出一種新的快速測量方法，該方法簡易可靠，易于擴(kuò)展。現(xiàn)介紹如下供參考。

       2新方法的基本原理

       電力變壓器繞組可等效為一個電感和電阻R的串聯(lián)回路。繞組直流電阻的基本測量電路圖見圖1所示。合上開關(guān)K，回路電壓方程式為:E=L（di/dt） iR?？紤]到開關(guān)的非理想性，設(shè)合上開關(guān)后電壓E的時刻為t=0，此時電路中的瞬

       由式（5）可見，測量變壓器繞組直流電阻時不管電路狀態(tài)如何,只需依次測取式（5）中的i(t1)、i(t2)、i(t3)，在電源電勢E已知的條件下即可得到R的值。因此可使測量時間任意的短,以實現(xiàn)快速測量電力變壓器繞組的直流電阻R。

       本方法的突出優(yōu)點是，從根本上排除了電路的穩(wěn)定狀態(tài)對測量的影響，可最大限度地實現(xiàn)快速測量。這是其它測量方法無法達(dá)到的，它克服了傳統(tǒng)測量方法所需電源容量大及串入電阻、電容等附加測量元件對測量準(zhǔn)確度的影響。

       3新方法的模擬試驗

       根據(jù)上述原理，使用Y/D（Z）型工頻試驗變壓器和直流穩(wěn)壓電源進(jìn)行了模擬試驗。試驗中利用串聯(lián)在測試電路中的取樣電阻來取得電流信號，電源電壓取為2.02V，取樣電阻R5=3.11Ω。用TDS-220型示波器錄取試驗波形。

       式中:US1、US2、US3分別為式（5）式中的i(t1)、i(t2)、i(t3)相對應(yīng)的取樣電阻上的電壓。利用示波器所取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算處理,可以得到A值與時間的對應(yīng)關(guān)系。

       顯然，i=Us/Rs，據(jù)此比較式（6）與式（5）可得:R=Rs·E·A……(7)

       即A值與R值僅相差一系數(shù)。比較圖3與圖2可見，當(dāng)時間經(jīng)過約0.4s，即電源電壓達(dá)到穩(wěn)定后，A值幾乎不變，求得這一段中A的平均值為0.525(V-1)，從而由式（7）求得R=3.298Ω，去除取樣電阻后為0.188Ω（這當(dāng)中還包含有接觸電阻）。這一結(jié)果與使用CA10型號速測儀測得的結(jié)果（0.180Ω）十分接近，說明了式（5）的正確性與可行性。由圖3可見，測量所需時間不足1s，達(dá)到了快速測量的目的。

       雖然模擬試驗所采用的是工頻試驗變壓器與實際的電力變壓器的特性不盡相同，但能反映基本實質(zhì)過程。實際中的電力變壓器繞組直流電阻為mΩ級，可能會出現(xiàn)由于取樣電阻值的微小變化而引起測取的直流電阻存在較大的誤差，從而影響測量準(zhǔn)確度。所以在實際測量中應(yīng)采用準(zhǔn)確度高、頻帶寬的電流傳感器，而盡量避免采用取樣電阻。如果電流信號過小還應(yīng)當(dāng)在取樣/保持電路之前加放大器以放大信號滿足測量的需要。

       4新方法的具體實現(xiàn)

       綜上rn所述，新方法是依次測取式（5）中的各電流值，并進(jìn)行一定的計算，另外還需進(jìn)行一定的分析比較以提高測量準(zhǔn)確度。

       單片機(jī)內(nèi)含定時/計數(shù)器，并能進(jìn)行一定量的計算，完全能滿足上述要求，選用單片機(jī)制作的智能儀器還具有簡單、可靠、易于擴(kuò)展的優(yōu)點。圖4示出實現(xiàn)新方法以單片機(jī)為核心的智能儀器，以實現(xiàn)直流電阻的快速測量。

       圖中，單片機(jī)數(shù)據(jù)處理部分主要完成從A/D轉(zhuǎn)換器讀入并存儲數(shù)據(jù)（即式（5）中的各電流值），利用式（5）進(jìn)行計算并存儲所得結(jié)果，分析、比較計算所得數(shù)據(jù)，對有效數(shù)據(jù)進(jìn)行平均得出最終結(jié)果以及將最終結(jié)果轉(zhuǎn)化為BCD碼以供顯示等。單片機(jī)的控制部分主要是定時以控制采樣/保持電路和A/D轉(zhuǎn)換器的工作，控制單片機(jī)讀入A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果和顯示所得結(jié)果等。單片機(jī)采用圖5所示的程序流程。

       圖5單片機(jī)程序流程

       5結(jié)語

       經(jīng)過理論推導(dǎo)和模擬試驗得出了一種快速測量電力變壓器繞組直流電阻的新方法，并初步簡要介紹了智能儀器系統(tǒng)中單片機(jī)的功能和程序流程及實現(xiàn)方法，對電力部門測量變壓器繞組直流電阻有積極推動作用。

       這種新方法具有以下的特點:

       (1)在現(xiàn)場試驗測量中，可以實現(xiàn)快速測量;

       (2)不需要大容量電源，可減輕試驗設(shè)備重量和體積，從而降低了試驗成本;

       (3)無需減小時間常數(shù)τ，提高了測量準(zhǔn)確度;

       (4)采用了以單片機(jī)為核心的智能儀器系統(tǒng)，可進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析、顯示，進(jìn)一步提高了測量準(zhǔn)確度;

       (5)智能儀器系統(tǒng)簡單、可靠，測量過程能自動完成，不需要人工干預(yù);

       (6)易于擴(kuò)展,可方便實現(xiàn)其他功能，如人機(jī)對話、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)通訊;通過修改程序，還能實現(xiàn)其他的功能等。

如何檢定直流電阻測試儀以及誤差的分析

       過去一般檢定直流電阻測試儀，是采用大功率模直流電阻標(biāo)準(zhǔn)電阻器，對其進(jìn)行檢定。檢定接線復(fù)雜，而且檢定過程中直流電阻測試儀輸出的直流電流通過調(diào)制轉(zhuǎn)換成小電流，再由固定阻值的直流標(biāo)準(zhǔn)電阻產(chǎn)生不同的電壓輸出，模擬不同阻值的大功率電阻，但始終無法消除波紋給檢測結(jié)果帶來的影響。經(jīng)過幾年的探索研究，研制了有源大功率直流電阻器，用其做為標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行檢定直流電阻，接線簡便，同時能夠消除大電流引起的發(fā)熱和波紋影響，使檢測結(jié)果更精確，而且也大大縮短檢定時間，提高了工作效率。

       1 大功率電阻標(biāo)準(zhǔn)電阻器

       大功率電阻標(biāo)準(zhǔn)電阻器大體上可分為三大類：大功率微電阻標(biāo)準(zhǔn)電阻器、大功率模擬直流標(biāo)準(zhǔn)電阻器、有源大功率標(biāo)準(zhǔn)直流電阻器。

       1．1大功率微電阻標(biāo)準(zhǔn)電阻器

       大功率微電阻標(biāo)準(zhǔn)電阻器，由多個電阻串聯(lián)構(gòu)成，見圖l。作為標(biāo)準(zhǔn)直流電阻檢定直流電阻時?輸出的大電流在電阻器各端形成不同的分壓，由此測得不同阻值的直流電阻。盡管此標(biāo)準(zhǔn)電阻為實物電阻，能夠反映直流電阻測量儀測量的真實情況。但由于其為充油電阻，體積大，發(fā)熱高，穩(wěn)定性很難保證。因此，逐步被大功率模擬直流標(biāo)準(zhǔn)電阻器所取代。

       1．2大功率模擬直流標(biāo)準(zhǔn)電阻器

       大功率模擬直流標(biāo)準(zhǔn)電阻器，是將直流電阻測試儀輸出的直流電流通過調(diào)制解調(diào)器轉(zhuǎn)換成小電流，由固定電阻值產(chǎn)生壓降，作為電壓輸出，以此模擬不同阻值的大功率直流電阻，見圖2。該標(biāo)準(zhǔn)電阻器工作范圍較寬，準(zhǔn)確度較高，穩(wěn)定性也很好；但接線端子過多，接線比較復(fù)雜，試驗中始終存在波紋對檢測的影響。

       1．3有源大功率直流標(biāo)準(zhǔn)電阻器

       有源大功率標(biāo)準(zhǔn)直流電阻器它的組成是采用1個固定阻值的大功率直流標(biāo)準(zhǔn)電阻器和l臺精密電子變壓箱共同構(gòu)成。實際上精密電子變壓箱與大功率直流電阻構(gòu)成1個四端電阻。C1、C：為電流端，P。、P2為電壓端。從C卜C：端輸人大功率直流電流f，通過高穩(wěn)定的大功率直流定值標(biāo)準(zhǔn)電阻rl產(chǎn)生壓降毗。即先將大電流變換為小電壓，避免了大電流給測量帶來的發(fā)熱現(xiàn)象。而且，高精密電子變壓箱通過低通濾波又抵消了波紋的影響，確保了檢定的準(zhǔn)確。因此，有源大功率直流標(biāo)準(zhǔn)電阻器，是目前用于校準(zhǔn)直流電阻測試儀比較理想的儀器。

       2 有源大功率電阻器檢定系統(tǒng)及誤差分析

       2．1 有源大功率直流標(biāo)準(zhǔn)電阻器檢定系統(tǒng)設(shè)計

       有源大功率直流標(biāo)準(zhǔn)電阻器中的高精度電子變壓箱的電路主要是由模／數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、DSP、數(shù)／模轉(zhuǎn)換器DAC、放大、濾波電路和外部接口等組成，。從式，．=11．0rs／u；=／o-．中看出，在檢定中需要等效電阻值精準(zhǔn)的關(guān)鍵是電子變壓箱的變壓系數(shù)后精準(zhǔn)。電子變壓箱通過其系統(tǒng)的一系列濾波采樣能夠讀取精準(zhǔn)Ⅱ；，相對于UO、n；的誤差可以忽略不計。采用高分辨率的DAC和溫度系數(shù)不低于I肛V／"C的電壓參考源共同保障‰的準(zhǔn)確度。所以，理論上后的準(zhǔn)確度可以達(dá)到0．05%。

       2．2誤差分析

       有源大功率直流電阻器的直流標(biāo)準(zhǔn)電阻等級一般在0．01%，而高精度電子變壓箱的誤差主要來源于其中的數(shù)／模轉(zhuǎn)換器DAC，轉(zhuǎn)換帶來約lO斗V的誤差。因此，理論誤差應(yīng)不低于0．05%砍可面兩‘可而再矛一o．05%檢定直流電阻測試儀使用的有源大功率電阻器，在不同測量范圍的實際準(zhǔn)確度

       3 結(jié)束語

       3.1實驗表明：采用固定電阻值的大功率直流標(biāo)準(zhǔn)電阻與精密電子變壓箱構(gòu)成的有源大功率直流標(biāo)準(zhǔn)電阻器可有效避免校驗時大電流、大功率帶行堆焊處理(管子與鰭片同時堆焊)，堆焊區(qū)域為原焊縫上下各約50 mill。堆焊后打磨，使管子與堆焊層之間平滑過渡，過渡區(qū)域長度約20一25衄。

       目前部分電廠在該部位采用噴涂防磨涂層處理，但一般防磨涂層與基材結(jié)合達(dá)不到冶金結(jié)合的強(qiáng)度，加上涂層與管材膨脹系數(shù)的差異及熱阻的存在，防磨涂層容易形成分層鼓包脫落，在脫落處形成磨損。另外，防磨涂層給該區(qū)域磨損后焊接修補處理帶來極大不便。

       3.2根據(jù)爐膛四角第一根水冷壁管子容易磨損的特點，在夾角第一根水冷壁管兩側(cè)鰭片焊上Y型抓釘，再防磨澆注料將夾角兩側(cè)第一根水冷壁管包縛處理。當(dāng)然，此種方法會使?fàn)t內(nèi)容積稍微減小，受熱面對流、輻射傳熱量減小，鍋爐熱效率會受到一定的影響，但總之是利多弊少。

       3.3防磨澆注料應(yīng)選擇既耐磨又具有較強(qiáng)結(jié)合強(qiáng)度的材料，澆注應(yīng)請有資質(zhì)的專業(yè)施工隊伍進(jìn)行，嚴(yán)格按照要求保養(yǎng)，避免快速升溫升壓而降低其性能。檢查發(fā)現(xiàn)有局部澆注料脫落時，應(yīng)將原來澆注料盡量打掉，使之露出抓釘，對缺少抓釘?shù)牟课幌冗M(jìn)行補焊抓釘后再進(jìn)行澆注料修補。

       3.4運行人員應(yīng)不斷總結(jié)經(jīng)驗，合理配風(fēng)，保持適當(dāng)床壓，減少超負(fù)荷超煤量運行，使各項參數(shù)處于合理的范圍內(nèi)。

       3.5檢修維護(hù)人員要增強(qiáng)責(zé)任心，加強(qiáng)停爐檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時按工藝要求進(jìn)行處理，盡可能將事故消除在萌芽階段。

       3.6由于3臺鍋爐配2臺汽輪發(fā)電機(jī)，可以定期輪流停1臺鍋爐進(jìn)行檢查，這樣既可以平均利用3臺鍋爐，又可以及時檢查水冷壁磨損情況。

       3.7循環(huán)流化床鍋爐是高效環(huán)保型鍋爐，雖然存在受熱面磨損的缺點，但只要綜合考慮各方面的影響因素，并積極采取應(yīng)對措施，就一定能夠較大程度的減少磨損停爐事故，提高循環(huán)流化床鍋爐的可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性。