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1、大容量变压器直流电阻测试方法的研究与改进涣叽i式技市(辽宁科技大学电信学院,鞍山114051)丁瑞昕l摘要:目前生产系统中运行的大容量变珏器数目极大试验盏流电阻耗时耗力,鼠试.验数据不准确,安全系数低严萋影晌供电可靠性.针对以上问题,本文介绍了大窑量变压器岛磁设备,配台恒流源使用,以达到快速,有效,离精度地测量齑流电阻的目的.jI荧键镯:矗漉电阻;测试;助磁设备I.j在以往的大容量变压器回路直流电阻测试中,传统的测量方法按使用仪器可分为电桥法和降压法;按电源的配备可分为恒压源法和恒流源法;按测量接线可分为单刀直入法,同相串联法,串串并并法等.以上各种方法共同的缺点是费时费工.例如:如果采用QJ
2、44型电桥测量一型号为sFPs29150000/220的150MVA的变压器高压侧直流电阻,AO相测试需55分钟,BO相为42分钟,CO相为50分钟,没在短时问测出三相直流电阻,供电可靠性得不到保证,并且一定要断电测量,给电厂的经济效益造成一定损失.针对以上问题,我们设计了大容量变压器助磁设备,配合恒流源使用,以达到快速,有效,高精度地测量直流电阻的目的.2.1测量原理测量变压器直流电阻与测量一般电阻不同,变压器具有巨大的电感,其值可达数百至上千亨;直流电阻大约在0.01n至1Q左右.变压器等效电路可为电感与电阻的串联电路,如图1.图1变压器等效电路t=0时合上开关,过渡过程方程为甜:+R.f
3、(t用经典法或三要素法可得尺u(1一一L式中:回路的时间常数,.一RR测量回路的电阻(Q)I一被测绕组的电感(H)Jr()=电流稳态值由上述式子可以计算不同时刻的电流值表1不同时刻的电流值(2)钡IJi式技市(1)自动控制电流源技术,无须手动切换电流档;(2)测量速度快,对于测量有载调压器高压星型侧可不用断电,不用倒线,一次加电可测完所有分接点三相电阻值.低压侧可采用20A大电流方式.整个过程可大大缩短测量时间,提高工作效率.(3)测量接线在试验过程中可不必改动,完全通过助磁箱开关在助磁箱内部转换完成.2.3举例说明进行高压侧测量,测量之前可一次将高压侧四个测试钳和低压侧三个测试钳全部接好,测
4、量高压侧和中压侧绕组时,将测试插头直接接到三相测量f0r2r3r4r5ri/I(00)0o63i0866i095io.98i0995i由此表可见:充电电流增长的快慢完全取决于回路的时间常数,电流达到基本稳定能满足测量要求通常要在接通电路5以后.对大型电力变压器的绕组而言,电感大而电阻小,即使加上电桥的=电阻,整个回路的R仍很大,给测量工作带来极大困难,因此要想减小时间常数,就要减小电感L.2.2技术实现方案如果采用恒流源加助磁的方法就可以减少电感.具体思路如下:当测量低压侧绕组直流电阻时,使高压绕组通以励磁电流.此法等效于在低压绕组中加大电流,这样可使铁芯磁通密度过饱和,因而绕组呈现的电感就会
5、急剧下降.用此法可减小时间常数,以达到快速测量的目的.本装置可以与恒流源配合使用,即恒流源加助磁.设计此装置的创新点在于:式三相连续功能,将助磁箱开关置于高压侧状态,此时低压侧被短路,有助于高压侧充电.测量大容量变压器直流电阻,采用恒流源加助磁的方法,是国内外先进技术,可快速,准确地测量出直流电阻.本装置结构简单,思路独特,采用先进电子技术,运用电工学的基本理论,把复杂设备简单化,小型化,实用化.此设备采用高速A/D转换器及程控电流源技术,就可以满足测量效果及高度自动化测量功能,还可以完成三回路同步测量同时显示.可配合国际最先进的电子测量技术使用.因其拥有简单而巧妙的电路结构,所以布局科学合理
6、,操作简单,数据准确.改变试验设备,采用高智能化设计,数字化仪器,可以减少试验人数,增大安全性,增加精确度,主要是减少测试时间.涣叫i式技市新旧试验方法在变电所实验中,对220kV三相五柱变压器直流电阻试验进行了对比,实验时间缩短50分钟,且空载试验设备完全可以满足电力系统变压器试验的所有技术要求.应用助磁箱加恒流源方法测量直流电阻,简单有效,且数据可靠,它直接缩短了变电所停电试验时间,增加了售电量,创造了很直观的经济效益.本文的创新点为:测量大电感小电阻采用恒流源加助磁方法,缩短了测量的时间.(上接第34页)可提高灵敏度1倍左右,还可以提高传感器测量的线性特性.由式(5)可知,要想提高传感器
7、的灵敏度,可以在满足使用要求的情况下减小横截面积.但要考虑横截面积减小时,其抗弯能力减弱,对横向干扰的敏感程度增加.为了解决这一矛盾,在测量小集中力时,可以采用空心圆筒或承弯膜片,因为相对于实心圆柱体,空心圆筒在同样横截面积情况下,横向刚度大,横向稳定性好.另外,弹性圆柱体的高度对传感器的精度和动态特性都有影响,当高度与外径的比值大于1时,沿其中间断面上的应力状态和变形状态与其端面上作用的载荷性质和接触条件无关,在实际应用中,一般采用圆柱体的高度为外径的2倍.薯.|_曩董t毫l哇豫毫.5蹙|_|使用应变式传感器测量力时,可以采用轮辐结构弹性元件来减小非线性误差,提高灵敏度,其结构如图5所示.轮
8、辐式测力传感器由轮圈,轮轱,轮辐条和应应变片图5采用轮辐结构的应变式力传感器变片组成.轮辐条成对且对称地连接轮圈和轮轱,当外力作用在轮轱的上端面或者下端面时,矩形轮辐条就产生平行四边形变形,形成与外力成正比的切应变,8片应变片与辐条水平中心成45度角,分别粘贴在四根辐条的正反两面,并接成差动全桥测量电路,当被测力作用在轮轱端面上时,沿辐条对角线缩短方向的应变片受压,电阻值减小,沿辐条对角线伸长方向的应变片受拉,电阻值增加,并且电桥的输出电压与被测力之问具有良好的线性特性.且由于是按照剪切力作用原理设计的,力作用点位置的精度对传感器测量精度影响不大.轮辐和轮圈的刚度很大,因此过载能力很强,线性测量范围比较宽.