CN209264824U - 一种三通道带助磁20a变压器直流电阻测试电路 - Google Patents

一种三通道带助磁20a变压器直流电阻测试电路 Download PDF

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文峰
邢懿
王德贺
张英
马新惠
娄方桥
汤晓霞
符玉珊
王瑞果
吴冕之
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Abstract

本实用新型公开了一种三通道带助磁20A变压器直流电阻测试电路，包括测Rab电路、测Rbc电路和测Rca电路；测Rab电路为：电流I+极连接到a相绕组和b相绕组共同连接一端，a相绕组另一端分别连接到c相绕组一端，b相绕组和c相绕组另一端均连接到A相绕组一端，A相绕组另一端连接到B相绕组一端，B相绕组另一端连接到电流I‑极，电压表V+端连接在a相绕组和b相绕组共同连接一端，V‑端连接在b相绕组和c相绕组共同连接一端，电流I+极和电流I‑极间连接有电流表；同理可得测Rbc电路和测Rac电路，所述电流表和电压表构成测试仪。本实用新型可缩短充电电流的稳定时间，加快测量速度，有效解决了测试中存在的“两快一慢”问题，提高了工作效率。

Description

一种三通道带助磁20A变压器直流电阻测试电路
技术领域
本实用新型涉及一种三通道带助磁20A变压器直流电阻测试电路，属于变压器绕组直流电阻的测量技术领域。
背景技术
变压器绕组直流电阻的测量可以检查绕组接头的焊接质量，绕组匝间有无短路，绕组或引出线有无断裂，分接开关各个位置的接触状况及位置指示准确度，确定绕组平均温升，多股导线并绕的绕组是否有断股等情况。
变压器绕组的电感大、电阻小，绕组的时间常数较大，测试时当接通直流电源后充电电流要经过一个较长的暂态过程才能达到稳定，因此测量绕组直流电阻时间较长。对于高压大容量变压器，测量一个电阻值有时需要数十分钟甚至数小时，尤其测量低压侧绕组直流电阻时耗时长、效率低。近年生产的高压大容量变压器的铁心多采用三相五柱式结构，低压绕组呈三角形联结。测量时，并联绕组存在互感，在其内产生环流，使得充电时间相当漫长。传统方法测量大型变压器低压绕组直流电阻时，测量一个阻值大约需要 40min，有时甚至1h以后数据仍不稳定，且误差较大，可能给设备状况造成误判。因此研究变压器绕组直流电阻快速测量的方法和手段具有重要意义。
现有的助磁法测量低压绕组的直流电阻时，同一铁心柱上高、低压绕组的电流方向必须一致，才能起到助磁的作用，即高、低压绕组产生的磁通只能相加而不能抵消，以免影响测量的速度和精度。图2为直流电阻测量仪用助磁法测量变压器低压绕组直流电阻的接线图：测Rab时，高压绕组B接仪器接头+I，A、C短路接低压绕组b的电流线，从b引出电位线接仪器接头 +V，从低压绕组a引出电流线接-I，引出电位线接-V；同理，测Rbc时，高压C接仪器+I，A、B短路接低压c电流线，从c引出电位线接仪器+V，从b引出电流线接-I，从b引出电位线接-V；测Rca，高压A接仪器+I， B、C短路接低压a电流线，从a引出电位线接仪器+V，从c引出电流线接-I，从c引出电位线接-V。
助磁法虽然大大缩短了测量低压绕组直流电阻的时间，提高了工作效率，但是仍然存在一些问题，比如测量时间仍有进一步压缩的空间，在测量中存在“两快一慢”的问题，有一相绕组的测量时间明显长于其他两相，充电电流难以稳定，使测量数据缺乏可靠性。
助磁法的改进
传统助磁法中剩磁的影响
铁磁材料的磁化曲线表明，其磁化过程呈现磁滞现象，即磁场强度H消失后，磁通密度B并不为零，而是有一剩余值，即剩磁。对同一铁磁材料，磁场强度H愈大，剩磁愈大。由于大型变压器的铁心都采用磁化特性很“硬”的冷轧钢硅钢片，其剩磁现象较为严重。
助磁法测量低压绕组的直流电阻时，铁心的励磁状态几乎达到饱和，磁场强度H较大，当充电电流被切除后，铁心中仍存在较大的剩磁，将对后续测量影响很大。因此，测量绕组直流电阻过程中，应充分利用对测量有利的剩磁，避免剩磁的不利影响，即使测量时三相三铁心柱中的磁通方向尽可能与前次测量产生的剩磁方向相同。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：提供一种三通道带助磁20A变压器直流电阻测试电路，以解决现有技术中存在的问题。
本实用新型采取的技术方案为：一种三通道带助磁20A变压器直流电阻测试电路，包括测Rab电路、测Rbc电路和测Rca电路；
测Rab电路为：电流I+极连接到a相绕组和b相绕组共同连接一端，a 相绕组另一端分别连接到c相绕组一端，b相绕组和c相绕组另一端均连接到A相绕组一端，A相绕组另一端连接到B相绕组一端，B相绕组另一端连接到电流I-极，电压表V+端连接在a相绕组和b相绕组共同连接一端，V-端连接在b相绕组和c相绕组共同连接一端，电流I+极和电流I-极间连接有电流表；
测Rbc电路为：电流I-极连接到b相绕组和c相绕组共同连接一端，b相绕组另一端连接到a相绕组一端，a相绕组和c相绕组另一端均连接到并联的A相绕组和B相绕组的一端，并联的A相绕组和B相绕组的另一端连接到 C相绕组一端，C相绕组另一端连接到电流I+极，电压表V+端连接在a相绕组和c相绕组共同连接一端，V-端连接在b相绕组和c相绕组共同连接一端，电流I+极和电流I-极间连接有电流表；
测Rac电路为：电流I+极连接到a相绕组和c相绕组共同连接一端，b 相绕组另一端连接到a相绕组一端，a相绕组和c相绕组另一端均连接到并联的A相绕组和B相绕组的一端，并联的A相绕组和B相绕组的另一端连接到C相绕组一端，C相绕组另一端连接到电流I+极，电压表V+端连接在a相绕组和c相绕组共同连接一端，V-端连接在b相绕组和c相绕组共同连接一端，电流I+极和电流I-极间连接有电流表；
所述电流表和电压表构成测试仪。
本实用新型的有益效果：与现有技术相比，本实用新型测量Rab时铁心三相三铁心柱中的磁通方向与三相同测法测量高压侧绕组直流电阻时完全相同，测量Rbc和Rca时铁心三相三铁心柱中的磁通方向都有两相与前次测量相同，因此，利用剩磁作用，就可缩短充电电流的稳定时间，加快测量速度，测试时间得到进一步缩短，有效解决了测试中存在的“两快一慢”问题，提高了工作效率。
附图说明
图1是磁通密度、导磁系数与磁场强度之间的关系；
图2是助磁法方案A的原理接线图；
图3是助磁法方案B的原理接线图；
图4是本实用新型的助磁法方案C的原理接线图；
图5是助磁法方案C的铁心中的磁通方向。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本实用新型进行进一步介绍。
实施例：如图4-5所示，一种三通道带助磁20A变压器直流电阻测试电路，包括测Rab电路、测Rbc电路和测Rca电路；
测Rab电路为：电流I+极连接到a相绕组和b相绕组共同连接一端，a 相绕组另一端分别连接到c相绕组一端，b相绕组和c相绕组另一端均连接到A相绕组一端，A相绕组另一端连接到B相绕组一端，B相绕组另一端连接到电流I-极，电压表V+端连接在a相绕组和b相绕组共同连接一端，V-端连接在b相绕组和c相绕组共同连接一端，电流I+极和电流I-极间连接有电流表；
测Rbc电路为：电流I-极连接到b相绕组和c相绕组共同连接一端，b相绕组另一端连接到a相绕组一端，a相绕组和c相绕组另一端均连接到并联的A相绕组和B相绕组的一端，并联的A相绕组和B相绕组的另一端连接到 C相绕组一端，C相绕组另一端连接到电流I+极，电压表V+端连接在a相绕组和c相绕组共同连接一端，V-端连接在b相绕组和c相绕组共同连接一端，电流I+极和电流I-极间连接有电流表；
测Rac电路为：电流I+极连接到a相绕组和c相绕组共同连接一端，b 相绕组另一端连接到a相绕组一端，a相绕组和c相绕组另一端均连接到并联的A相绕组和B相绕组的一端，并联的A相绕组和B相绕组的另一端连接到C相绕组一端，C相绕组另一端连接到电流I+极，电压表V+端连接在a相绕组和c相绕组共同连接一端，V-端连接在b相绕组和c相绕组共同连接一端，电流I+极和电流I-极间连接有电流表；
所述电流表和电压表构成测试仪。
助磁法测量原理：助磁法是通过减小绕组电感的方法实现低压侧绕组直流电阻的快速测量的。变压器绕组的电感L其中K＝0.4π×10-6H/m，n为绕组匝数，s为铁心截面，l为铁心回路长度，μ为导磁系数。
由式(1)可知，变压器绕组的电感L决定于绕组的匝数、铁心的几何尺寸和导磁系数。对一台变压器来讲，n、s、l是已知并确定的，只有导磁系数μ是可变的。又已知磁通密度B、导磁系数μ与磁场强度H的关系曲线如图1所示。
由图1可见，当磁场强度H很大，磁通密度B趋于饱和时，导磁系数μ就大幅下降，又磁场强度：
H＝nl/I (2)
由公式(1)～(2)和图1可知，增大电流I，就能增大磁场强度H，减小导磁系数μ，进而减小绕组的电感L，从而达到减小时间常数τ以缩短测量时间的目的。但是过大的电流会使绕组温度上升，引起直流电阻随温度的不断变化，因此电流的增大有一定限度。要使变压器铁心的励磁状态达到饱和，低压绕组的电流通常需要在几十安培以上，而同一铁心柱上的高压绕组由于匝数是低压绕组匝数若干倍，电流仅需几安培就可使铁心励磁饱和。
电流方向与绕组产生的磁通方向符合右手螺旋定则，设经右手螺旋定则判定后三相三铁心柱中的磁通方向与充电回路中电流方向相同，则将图2中磁通方向标出如图所示。观察图2可见，前后两次测量中，三相绕组的磁通方向只有一相相同，而两相相反，如表1所示。因此，前次测量的剩磁必然阻碍后续测量时铁心中建立新的饱和励磁状态，延缓充电电流的稳定，减慢测量速度。
表1测量低压直阻时各方案铁心中的磁通方向
我们把图2所示测量低压绕组直流电阻的助磁法接线称为方案A，若高低压绕组的接线不变，仅将其回路电流方向改变，则得到如图3所示的接线图，作为助磁法方案B。测试时其各相磁通方向如表1所示。显然，方案 B跟方案A存在同样的问题，即剩磁造成测量速度的减慢。
另外，测量高压侧绕组直流电阻时，若采用三相同测方法，其测量原理接线如图4所示，图中箭头方向即回路中的电流方向，也即铁心中的磁通方向。
观察图3(a)和图4可见，两图中各相绕组的电流方向相同，即铁心中的磁通方向相同，因此，可先对高压侧绕组进行测量，利用测量高压绕组后铁心中的剩磁缩短低压绕组的测量时间。
测试方案A和B的不足，结合以上分析，现提出方案C，其原理接线如图4所示，首先采用方案B中测量Rab的接线方式测量Rab，然后采用方案A中测量Rbc的接线方式测量Rbc，最后采用方案B中测量Rca的接线方式测量Rca。测量时铁心中各相的磁通方向如表1所示，铁心中的磁通方向如图5所示。可见，测量Rab时铁心三相三铁心柱中的磁通方向与三相同测法测量高压侧绕组直流电阻时完全相同，测量Rbc和Rca时铁心三相三铁心柱中的磁通方向都有两相与前次测量相同，因此，利用剩磁作用，就可缩短充电电流的稳定时间，加快测量速度。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内，因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种三通道带助磁20A变压器直流电阻测试电路，其特征在于：包括测Rab电路、测Rbc电路和测Rca电路；
测Rab电路为：电流I+极连接到a相绕组和b相绕组共同连接一端，a相绕组另一端分别连接到c相绕组一端， b相绕组和c相绕组另一端均连接到A相绕组一端，A相绕组另一端连接到B相绕组一端，B相绕组另一端连接到电流I-极，电压表V+端连接在a相绕组和b相绕组共同连接一端，V-端连接在b相绕组和c相绕组共同连接一端，电流I+极和电流I-极间连接有电流表；
测Rbc电路为：电流I-极连接到b相绕组和c相绕组共同连接一端，b相绕组另一端连接到a相绕组一端， a相绕组和c相绕组另一端均连接到并联的A相绕组和B相绕组的一端，并联的A相绕组和B相绕组的另一端连接到C相绕组一端，C相绕组另一端连接到电流I+极，电压表V+端连接在a相绕组和c相绕组共同连接一端，V-端连接在b相绕组和c相绕组共同连接一端，电流I+极和电流I-极间连接有电流表；
测Rac电路为：电流I+极连接到a相绕组和c相绕组共同连接一端，b相绕组另一端连接到a相绕组一端， a相绕组和c相绕组另一端均连接到并联的A相绕组和B相绕组的一端，并联的A相绕组和B相绕组的另一端连接到C相绕组一端，C相绕组另一端连接到电流I+极，电压表V+端连接在a相绕组和c相绕组共同连接一端，V-端连接在b相绕组和c相绕组共同连接一端，电流I+极和电流I-极间连接有电流表；
所述电流表和电压表构成测试仪。
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