如何测变压器直流电阻

变压器直流电阻测量是评估设备绕组导体质量、接头连接状态及内部潜在缺陷的关键诊断手段。本文系统阐述测量的核心原理、主流方法如电压降法及电桥法，详解操作流程、安全规范、数据解读与温度换算，并针对常见故障提供分析思路，旨在为电力从业者提供一套完整、规范且实用的现场测试指南。

       在电力系统的庞大网络中，变压器扮演着能量传输与电压转换的核心角色，其健康状态直接关系到电网的稳定与安全。对变压器绕组直流电阻的测量，虽是一项基础性试验，却是洞察设备内部状况不可或缺的“听诊器”。这项测试能够有效发现绕组导体的材质缺陷、焊接或螺栓连接的接触不良、匝间短路以及分接开关的潜在问题。本文将深入探讨变压器直流电阻测量的方方面面，从基本原理到实战技巧，为您呈现一份详尽的作业指南。

       一、 理解测量背后的根本目的与意义

       测量直流电阻，首要目的是检查绕组的完整性。绕组由铜或铝导线绕制而成，其电阻值在出厂时已有明确规定。通过测量实际值并与出厂值、历次试验值以及相同型号变压器相同绕组的数值进行比较，可以判断导线是否存在断股、截面不均或材质不纯等问题。其次，它是评估电气连接质量的关键。绕组内部焊点、引出线与套管的连接、分接开关的触头接触等，任何连接处的松动或氧化都会导致接触电阻增大，从而在直流电阻测量中表现为阻值异常增大或三相不平衡。最后，这项测试是诊断诸如匝间短路等严重故障的辅助手段。虽然直流电阻对少数匝的短路不敏感，但严重的短路仍会导致电阻值的可观测变化。

       二、 掌握直流电阻测量的基本原理

       其原理基于欧姆定律。在变压器绕组的两端施加一个稳定的直流电压，测量流经绕组的直流电流，通过计算电压与电流的比值，即可得到绕组在该状态下的直流电阻值。然而，变压器绕组是一个巨大的电感线圈，在接通直流电源的瞬间，电流不会立即稳定，而是经历一个从零开始缓慢上升的充电过程，这个过程被称为“电感充磁”。同时，绕组匝间、层间及对地存在分布电容，会带来短暂的充电电流。电感与电容的共同作用，使得测试回路中的电流需要较长时间才能达到稳定状态，这是变压器直流电阻测量区别于普通电阻测量的最大特点，也直接决定了必须采用特定的方法和仪器才能获得准确结果。

       三、 认识主流测量方法的优劣与选择

       传统上，测量方法主要分为电压降法和电桥法。电压降法原理直接，通过稳压电源和精密的电压表、电流表进行测量计算。其优点是原理简单直观，但在面对大型变压器时，需要大容量稳压电源来克服电感的影响，且等待电流稳定的时间极长，效率低下，现已较少作为独立方法用于现场。电桥法，特别是直流双臂电桥，因其采用比较测量原理，能有效消除引线电阻和接触电阻的影响，在测量低值电阻（如1欧姆以下）时具有很高精度，曾是实验室的经典工具，但其操作繁琐，同样受制于电感充磁时间长的问题。

       四、 现代数字式直阻测试仪的核心优势

       目前现场测量的绝对主流是专用数字式直流电阻测试仪。这类仪器集成了恒流源、高精度模数转换器及微处理器。其核心优势在于采用“恒流源”技术，能输出稳定可调的直流电流，有效对抗电感带来的电流波动。更重要的是，现代仪器普遍内置了“快速测量”或“消磁”算法。它们通过智能控制电流的施加与断开方式，或采用反向电流法，主动抵消绕组中的磁通，从而将需要等待电流稳定的时间从数小时乃至数十小时缩短到几分钟甚至几十秒，极大地提高了测试效率。

       五、 测试前的周密准备工作

       充分的准备是安全、准确完成测量的前提。首先，必须执行完善的安全措施。将被测变压器与电网完全隔离，高低压侧均应可靠断开，并经验电、放电、挂接接地线。其次，需详细记录变压器的铭牌数据，包括型号、容量、电压等级、接线组别，以及当前分接开关的位置。清洁变压器套管或绕组引出线的接线端子，确保接触良好。根据变压器绕组的大致电阻范围（可参考出厂报告或经验值）和测试仪器的量程，选择合适的测试电流档位。通常，测试电流宜选择能使绕组产生足够压降（便于测量）但又不超过绕组额定电流的百分之十。同时，准备精度合格的温度计，用于测量绕组或油面温度。

       六、 规范连接测试线路的要点

       正确接线是获得真实数据的基础。对于数字式测试仪，通常采用四端法接线。仪器会提供电流输出端子（标为I+、I-）和电压测量端子（标为U+、U-）。应将电流线（较粗）连接在电压线的外侧。具体而言，先将仪器的I+和U+端子用导线短接后，共同接至绕组的一端；再将仪器的I-和U-端子用导线短接后，共同接至绕组的另一端。这样做的目的是让电压测量回路避开电流线及其接触点的压降，直接测量绕组两端的真实电压。所有接线必须牢固、接触面积大，使用仪器配套的专用夹钳效果更佳。测试线应尽可能短而粗，并相互绞合或远离，以减少杂散干扰。

       七、 执行测量操作的标准流程

       接线检查无误后，方可开始测量。开启测试仪电源，根据屏幕提示或菜单设置，输入或选择正确的测试电流档位。确认参数后，启动测试。仪器会自动完成电流输出、数据采样和计算过程。在此期间，操作人员应监视仪器状态，确保无异常声响或报警。待仪器显示读数稳定并自动锁定结果后，记录该绕组的电阻值。完成一个绕组的测量后，必须遵循仪器的操作指引，通常需要先按下“放电”或“复位”按钮，等待仪器内部储能充分释放、显示安全指示后，再断开测试线，以防绕组储存的电感能量反冲损坏仪器或引发电击危险。然后，再转至下一相绕组进行测试。

       八、 不可忽视的温度测量与换算

       金属导体的电阻随温度升高而增大，这是一个必须校正的因素。标准要求将测量得到的直流电阻值统一换算到参考温度（通常油浸式为75摄氏度，干式为115摄氏度）下的数值，才能进行有效的比较。因此，在测量电阻的同时，必须准确测量绕组的温度。对于油浸式变压器，通常以顶层油温作为绕组温度的良好近似。将温度计插入温度计座或紧贴油箱壁测量油面温度。记录该温度值，然后使用公式进行换算。换算公式为：R2 = R1 (T + K) / (t + K)，其中R2是换算到参考温度T（如75℃）下的电阻，R1是在测量温度t（单位℃）下测得的电阻，K是常数（铜导线取235，铝导线取225）。现代测试仪大多具备自动温度换算功能，只需输入测量温度即可。

       九、 关键数据分析与判断标准

       获得换算后的电阻值后，需进行三项核心比较。首先是“相间差”比较：对于三相变压器，任意两相绕组的直流电阻之差，不应大于三相平均值的百分之二（对于1600千伏安及以下变压器，可放宽至百分之四；对于有中性点引出的绕组，线间电阻差要求可放宽至百分之一）。其次是“线间差”比较。最后是与“历史数据”比较：本次测量值（换算后）与出厂值、上次预试值的差别，一般不应超过百分之二。若超出允许范围，则表明可能存在缺陷。

       十、 针对有载调压变压器的特殊测试步骤

       对于配备有载分接开关的变压器，直流电阻测量还需涵盖所有分接位置。这是检验分接开关各档位触头接触是否良好的直接方法。测试时，应在每一个分接位置下，分别测量各相绕组的直流电阻。操作分接开关时，应使用电动机构或手摇机构按规定圈数正反转动，以确保触头到位。测量完成后，应绘制“电阻-分接位置”曲线，正常情况下，各相曲线应平滑、平行。若某一分接位置的电阻值明显偏大或出现突变，则极有可能对应档位的开关触头存在接触不良、烧蚀或错位。

       十一、 测量中常见异常现象与故障分析

       若测量发现电阻值异常增大，可能的原因包括：绕组引线与套管导杆或分接开关连接处螺栓松动、焊接不良；分接开关触头接触压力不足、表面氧化或存在油污；绕组导线存在断裂或严重的匝间短路（但后者更可能伴随电阻减小）。若电阻值异常减小，则需警惕是否存在严重的匝间短路或绕组内部不同并联支路间存在非正常连接。若三相电阻严重不平衡，但各相自身与历史数据相比变化不大，则可能是变压器套管电流互感器的二次绕组未短路接地或存在其他外部回路影响，需检查测试接线与外部状态。

       十二、 确保测量精度的环境与干扰应对

       测量环境对精度有直接影响。应尽量选择干燥、无强电磁干扰的场所进行。强大的工频电磁场（如邻近带电母线）可能在测试回路中感应出交流干扰电压，影响仪器的采样判断。遇到此情况，可尝试改变测试线的走向、将其绞合或使用屏蔽线，并确保仪器和变压器外壳良好接地。测试线自身的电阻和接触电阻虽已被四端法大幅削弱，但仍需保证连接点的洁净与紧固。对于超大容量变压器，其电感极大，即使使用快速测试仪，也可能需要较长的稳定时间，需耐心等待仪器指示稳定，不可过早读取数据。

       十三、 测试完毕后的收尾与记录归档

       全部测量完成后，必须确保测试仪器已完全放电。然后依次拆除所有测试线，先拆变压器端，再拆仪器端。恢复变压器原有的接线，并仔细检查是否有工具、导线遗留在现场。最后，拆除临时安全接地线（在确认所有工作结束后，按规程恢复永久接地）。整理测试数据，填写规范的试验报告。报告应清晰记录变压器铭牌信息、测试日期、环境条件、测量温度、各相原始测量值、换算至参考温度后的值、相间不平衡率、与出厂或上次数据的比较，以及测试人员、使用的仪器型号编号等信息，形成完整的设备档案。

       十四、 安全注意事项的再次强调

       安全是电力工作的生命线。测量直流电阻时，必须始终牢记：变压器必须处于完全停电、验电、接地状态。测试过程中，严禁触碰变压器套管、引线及测试线的裸露部分。操作分接开关时，需确认机构状态，防止机械伤害。使用测试仪时，严格遵守其操作规程，特别是放电环节。在高压变电所等复杂环境中工作时，需有专人监护，并设置明显的安全围栏和警示标识。

       十五、 仪器设备的日常维护与校验

       工欲善其事，必先利其器。直流电阻测试仪属于精密电子设备，需妥善保管，避免剧烈震动、潮湿和极端温度。定期使用标准电阻对仪器进行自检或送检，确保其测量精度在有效期内。测试线、夹钳等附件也应保持完好，绝缘无破损，接触点无氧化。良好的设备状态是获得可靠数据的硬件保障。

       十六、 结合其他试验进行综合诊断

       直流电阻测量是变压器状态评估的重要一环，但绝非唯一依据。当发现电阻数据异常时，应结合变压器的油色谱分析、绝缘电阻吸收比测量、绕组介损测量、空负载试验乃至频率响应分析等多种试验结果进行综合研判。例如，直流电阻异常伴有油中乙炔含量急剧升高，则很可能存在过热性故障；若伴有绝缘电阻下降，则可能涉及受潮或绝缘劣化。多维度的数据交叉验证，才能更精准地定位故障性质和位置。

       十七、 面向未来的技术发展趋势展望

       随着智能电网与在线监测技术的发展，变压器直流电阻的测量方式也在演进。已有研究致力于开发基于微弱注入信号的在线监测方法，试图在不影响变压器运行的前提下，实现对绕组电阻状态的趋势性监视。同时，测试仪器本身正朝着更高集成度、更智能化的方向发展，例如融合无线数据传输、自动生成报告、云平台数据管理等功能，并与物联网技术结合，使测试数据能更便捷地融入设备全生命周期管理系统中。

       十八、 于细微处见真章

       变压器直流电阻测量，这项看似基础常规的试验，实则蕴含着对设备深度检视的严谨逻辑。从每一次规范的接线、每一度精确的温度记录、到每一个经过慎重换算和对比的数据，都体现着电力工作者精益求精的专业精神。熟练掌握其原理、方法与判据，不仅能及时捕捉设备早期缺陷，防患于未然，更是保障电力系统安全、稳定、经济运行的重要基石。希望本文能成为您在现场工作中的实用参考，助力您更高效、更准确地完成这项关键诊断任务。