浅析变压器绕组直流电阻反电动势抑制方案

　　摘要：变压器是电力系统组成中最重要一部分，变压器的作用是多方面的，不仅能通过升高电压的方式减少电能在传输过程中的损耗，还能够降低为各级电压以满足用电需求。对于变电站而言，需要使用诸多不同种类的变压器来满足电网的正常运行。变压器的运行状态在一定程度上决定了国家电网的安全与稳定，尤其是对于造价昂贵、工艺复杂的大型变压器，其可靠性更是尤为重要。为了防止变压器重大事故的发生，《DL/T 596-2015 电力设备预防性试验规程》规定 变压器绕组的直流电阻测试是变压器在交接、大修后必不可少的试验项目，也是故障后的重要检查项目。

　　关键词：变压器;反电动势;抑制方案

　　反电动势形成原理

　　电感电气特性能够抑制线圈中电流的变化。通电时，电能转化为磁能，电磁铁产生恒定的磁场。断电时，电能不再供应，电磁铁线圈失电，电流迅速下降反电动势电压，磁场失去能量来源，磁场逐渐消失，此时磁场由恒定状态变为变化状态。

　　根据电磁定律，当磁场变化时，附近的导体会产生感应电动势，其方向符合法拉第定律和楞次定律，与原先加在线圈两端的电压正好相反。这个电压就是反电动势。

　　电感两端的电压公式V=L(dI/dt)中，

　　电感两端电压与电感和流过它的电流的变化率成正比;与流过它的时间的变化率成正比，说明断开越快，反电动势越大。这也可以用能量守恒定律来解释。通电时，电能转化为磁能，断电时，贮存的磁能转化为电能。

　　问题是，既然能量守恒，那么这些能量最终到哪里去了呢?这就是能量释放问题，也正是这个问题，造成了反电动势的危害。在变压器直流电阻测量中，绕组的电感很大，约为数百至数千亨，容量越大电感也更大大，产生很大的反电动势，反电动势对设备带来巨大的冲击，甚至烧坏设备。为了克服反电动势伤害，我们接下讨论变压器直流电阻测试中反电动势抑制方案。

　　测量变压器绕组直流电阻的基本原理反电动势抑制方案

　　测量变压器绕组直流电阻的基本原理是恒流源通过控制接通及切换电路，施加在绕组上，采样模块采集其支路上的电流和绕组上的电压即可算出直流电阻。电力变压器绕组可等效于一个被测绕组电感 L与电阻 R 串联的等值电路 。 绕组的电感很大，约为数百至数千亨，而直流电阻较小，并且变压器的容量越大，电压等级越高，电感与电阻的比值就越大 [3] 。

　　当直流电压 E N 加于被测绕组，由于电感中的电流不能突变， 所以直流电源刚接通的瞬间， 即 t=0时， L 中的电流为零，电阻中也无电流，因此，电阻上没有压降，全部外施电压加在电感的两端。 测量回路(忽略回路引线电阻)的过渡过程应满足。

　　u=iR+Ldi/dt( 1 )

　　i=E NR( 1-e -t/τ ) ( 2 )

　　式( 1 )、( 2 )中，

　　E N 为外施直流电压， V ;

　　R为绕组的直流电阻， Ω ;

　　L 为绕组的电感， H ;

　　i 为通过绕组的直流电流， A 。

　　电路达到稳定时间的长短，取决于 R 与 L 的比值，即 τ=L/R ， τ 称为该电路的时间常数，即 τ 越大，达到稳定的时间越长。 稳定后即可得到直流电阻。

　　测量数据稳定后需换相或切断恒流源，由于 绕组的电感很大，约为数百至数千亨，产生很大的反电动势。反电动势刚好与恒流源相反，采取三层抑制方案，第一层通过D1对C2充电，临时储能;第二层通过D8单向性恒流源电路(Q1，R15，D5,R18A和R18B)放电;第三层当反电动势超过75V,75V放电管起作用释放能量。

　　电力论文范例：配电工程中变压器的选择及安装

　　现场应用

　　三重反电动势抑制方案流直流电阻测量仪里，对十来个220kV变电站主变和二个500kV变电站主变进行测试，高压侧和中压侧YN三相同测，测试完成，自动计算三相不平衡率。对低压D连接方式设计了有助磁功能，针对铁芯五柱低压角接变压器绕组的测试，采用高低压串激磁的方法进行测试，系统内部自动连结绕组的助磁回路，可快速准确测试低压绕组的直流电阻。

　　结论

　　试验结果表明，对220kV变电站和二个500kV变电站不同容量的变压器进行测试，数据正确 ，仪器稳定，三重保护方案起到重要作用，对于实际应用，具有一定的应用价值。

　　参考文献：

　　[1]周刚, 胡正茂, 戚中译,等. 变压器绕组直流电阻数据异常的原因分析及对策[J]. 电气开关, 2016, 54(005):102-104.

　　[2]陈潇一,欧阳秀爽,李朋. 电力变压器绕组直流电阻测试影响因素及抑制措施研究[J]. 智慧电力(12):31-34.

　　[3]罗馨璇, 杨全仁. 浅谈变压器的绕组直流电阻试验[C]// 2015年云南电力技术论坛论文集(上册). 0.

　　作者：杨红伟 李达 阮昱川 保昕晨 许鑫