【正文】 2s 的時(shí)間使 1i 電流達(dá) 到預(yù)定值，因此在 84s時(shí)完成充放電，隨后斷開(kāi) K1，閉合 K，斷開(kāi) K2 在 0 40s,42 82s 及 84 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 閉合，在 40 42s， 82 84s 及 之后斷開(kāi)；開(kāi)關(guān) K1在 0 85s 閉合，此后斷 開(kāi)；開(kāi)關(guān) K在 0 85s 斷開(kāi)，此后閉合。由表 35 可知所加電源大小對(duì)測(cè)量誤差影響較大，測(cè)量時(shí)應(yīng)根據(jù)被測(cè)變壓器的參數(shù)選擇合適的電源。圖中 E=25V、 R1=? 、 R2=? 、 L1=100H、L2=、 M=。 t= 時(shí)，信號(hào)發(fā)生器 Step 使開(kāi)關(guān) k 閉合后瞬間，電流立即達(dá)到某一值 ，隨 后迅速達(dá)到穩(wěn)定。xR ,? 誤差 39。由表 37可知，所加電源大小對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響可以忽略。動(dòng)態(tài)測(cè)量法不需等到電流穩(wěn)定，因此大大縮短了測(cè)量時(shí)間。但由二階振蕩法的計(jì)算公式可知，若采樣點(diǎn) 并非導(dǎo)數(shù)為零點(diǎn)，則誤差將會(huì)很大，因此對(duì)采樣時(shí)間要求很嚴(yán)格。根據(jù)同一化算法的計(jì)算公式可得串入電阻 R0=100? ，回路所加電源電壓為 E=100V。 采用兩點(diǎn)法求 數(shù)值微分的公式為 d |d 111 I ( t + Δ t) I ( t )I ( t) tt Δ t? 由第二章中基于同一化原理的測(cè)量方法一節(jié)中的推論 2可知，將式（ 238）上下同時(shí)除以dd 1I(t)|tt 后，利用此公式計(jì)算繞組直流電阻時(shí)可消除微分計(jì)算所帶來(lái)的誤差，使測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度更高。只要找出其中準(zhǔn)確度最高的采樣點(diǎn)，華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 即可應(yīng)用于各種不同的試品測(cè)量中，且測(cè)量時(shí)間大大縮短。 仿真結(jié)果 圖 316 電阻 R 兩端電壓 U1 仿真曲線 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 表 310 采樣間隔 t? 對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響 E=50V ， R=20? ， Rx=? ， L=200H 1t ， s 2t ， s 3t ,s 1U ,V 2U ,V 3U ,V t? ,s xR? ,? 39。 三點(diǎn)法 圖 315 “三點(diǎn)法”測(cè)量電路圖 “三點(diǎn)法”測(cè)量電路圖如圖 315所示，圖中參數(shù)設(shè)置如下： E=50V ， R=20? ， Rx=? ， L=200H。xR ,? 39。 圖 313 基 于同一化原理的測(cè)量方法電路圖 仿真結(jié)果 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 圖 314 回路電流仿真曲線 表 39從采樣位置、采樣間隔兩個(gè)方面分析了采樣時(shí)間對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響，并且得出了最佳采樣時(shí)間。圖中參數(shù)設(shè)置如下： Rx=? L=100H。xR ,? 誤差 39。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 二階振蕩法 圖 311 二階振蕩法仿真線路圖 利用二階振蕩法進(jìn)行仿真測(cè)量時(shí)，參數(shù)設(shè)置如下 ： E=100V， C=1F， Lx=100H ， Rx= ? ， Rn= ? 。由表 36可知，在保證測(cè)量準(zhǔn)確度范圍內(nèi)電阻 取值越小，誤差越小。xR ,? 誤差 39。因此開(kāi)關(guān)閉合瞬間短路電流就能迅速 穩(wěn)定到某一值，根據(jù)電流穩(wěn)定值，即可計(jì)算出一次側(cè)繞組的直流電阻 R1 的值。測(cè)量時(shí)對(duì)各個(gè)開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)時(shí)間要求也較高。xR ,? 誤差 39。圖中 E1=36V， E2=12V， Rx=1? ， Lx=1000H，R=15? ， L=50H， r=? .起始狀態(tài)時(shí) K 斷開(kāi)， K2 閉合，信號(hào)發(fā)生器 Timer 使開(kāi)關(guān) K1閉合，當(dāng)回路電流 i 達(dá)到預(yù)定電流 （ 12()E E R? ） 時(shí)， Timer3 控制開(kāi)關(guān) K2 斷開(kāi) 2s，2s 后電流 1i 的值達(dá)到 （ ()xiL L L? ） ，此時(shí)再閉合 K2，進(jìn)入下一次充放電過(guò)程。()x x xR R R? ,% 100 10 25 390 100 20 54 430 200 20 25 180 結(jié)論：由圖 36可知開(kāi)關(guān) K1斷開(kāi)后回路電流迅速達(dá)到穩(wěn)定，當(dāng)斷開(kāi)時(shí)間足夠準(zhǔn)確時(shí)，電流穩(wěn)定時(shí)間僅為幾十秒，與傳統(tǒng)測(cè)量方法相比大大較少了測(cè)量時(shí)間。 仿真結(jié)果 圖 36 高壓充電低壓測(cè)量法與傳統(tǒng)測(cè)量方法的仿真曲線比較 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 表 33 開(kāi)關(guān) K1斷開(kāi)時(shí)間對(duì)電流穩(wěn)定時(shí)間及測(cè)量準(zhǔn)確度的影響 E1=100V， E2=10V， Rx=? ， Lx=100H 開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)間 ,ts 電流穩(wěn)定時(shí)間 0,ts 穩(wěn)定電流 I,A 電阻測(cè)得值 39。由表 32可知串入電阻阻值越大，電流穩(wěn)定時(shí)間越短，但電阻阻值改變時(shí)，對(duì)測(cè)量誤差影響較大，因此對(duì)于不同的變壓器應(yīng)選擇合適的串入電阻。()x x xR R R? ,% 9 81 10 64 11 88 表 32 串入電阻 0R 大小對(duì)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)間及測(cè)量誤差的影響 E=100V ， Rx=? ， Lx=100H R0,? 開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)間 ,ts 電流穩(wěn)定時(shí)間 0,ts 穩(wěn)定電流 I,A 電阻測(cè)得值 39。起始狀態(tài)時(shí) K2 閉合， t= 時(shí)信號(hào)發(fā)生器 Step 使開(kāi)關(guān) K1 閉合。由仿真波形可以看出在自然情況下，變壓器衰減時(shí)間常數(shù)很大，繞組充電電流達(dá)穩(wěn)定電流的 %需 1300秒左右。由于 SIMULINK 環(huán)境使用戶擺脫了深?yuàn)W數(shù)學(xué)推演的壓力和繁瑣編程的困擾，因此用戶在此環(huán)境中 會(huì)產(chǎn)生濃厚的探索興趣和活躍的思維，感悟出新的真諦 [25]。從建模角度講，這既適用于自上而下（ Topdown）的設(shè)計(jì)流程（概念、功能、系統(tǒng)、子系統(tǒng)、直至器件），又適用于自下而上（ Bottumup） 的逆程設(shè)計(jì)。 SIMULINK 是 MATLAB 軟件的擴(kuò)展，它是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模和仿真的一個(gè)軟件包，它與 MATLAB 語(yǔ)言的主要區(qū)別在于，其 與用戶交互的接口是基于 Windows 的模型化圖形輸入，其結(jié)果是使得用戶可以把更多的精力投入到系統(tǒng)模型的構(gòu)建上，而非語(yǔ)言的編程上。利用 “ 三點(diǎn)法 ” 在 1t 、 2t 、 3t 時(shí)刻分別測(cè)取 0R 兩端的電壓值 1u 、 2u 、3u ，并使 2 1 3 2t t t t t? ? ? ? ?，則經(jīng)推導(dǎo)可得變壓器繞組的直流電阻 xR 為 2 1 30022 1 32 ( )x u u uR E R Ru u u????? （ 260） 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 由式（ 260）可知，只要等時(shí)間間隔測(cè)取采樣電阻 0R 兩端的電壓值，即可用“三點(diǎn)法”求出變壓器 繞組的 直流電阻 xR 的值 [24]。當(dāng)直流 電源施加于被測(cè)繞組 兩端時(shí)，從開(kāi)關(guān)閉合 時(shí)刻開(kāi)始，電流 ??it 隨時(shí)間 t按指數(shù)規(guī)律變化 ? ? 0 1 ti t I e ?????????? （ 248） 式中： ? 是電路的時(shí)間常數(shù)； 0I 是電路的穩(wěn)定 電流。 因?yàn)?函數(shù) (1 )tye???? 與函數(shù) tye??? 的導(dǎo)數(shù)只差一個(gè)符號(hào)，所以上述結(jié)論及推論 仍適用 于函數(shù) (1 )tye???? 。 二、 計(jì)算方法的誤差分析 圖 213所示回路的 電流為： 1 ti I e ?????????? （ 245） 由式（ 238）求出的直 流電 阻 R 的準(zhǔn)確度主要決定 于式（ 245）中電流對(duì)時(shí)間的兩個(gè)導(dǎo)數(shù)值的準(zhǔn)確 度，而后者與 微分的解算方法有關(guān)，一般采用離散采樣的數(shù)值微分法來(lái) 近似求解。因此，提出了通過(guò)改變電源電壓及 串 入 電阻的阻值， 從而 達(dá)到不論試品參數(shù)如何， 其回路 充電 電流曲線完全一樣（總回路的時(shí)間常數(shù) ? 和 穩(wěn)態(tài)電流 I 完全相同），從而提高測(cè)量準(zhǔn)確 度的原理， 即 為“同一化”原理。又因繞組 電感 兩端電壓 ? ?LxU L di dt? ，當(dāng) 0di dt? 時(shí)， LU =0，所以消除了電感 的影響，可以 實(shí)現(xiàn) 直流電阻 的 快速測(cè)量 [22]。人們采取了很多措施 來(lái)減小時(shí)間常數(shù) ,但 都不能使充電電流一次跳變到穩(wěn)定值 ,為解決 這些問(wèn)題 ,考慮到變壓器工作時(shí)的去磁作用 ,將一般采用的一階動(dòng)態(tài)電路改接為 二階動(dòng)態(tài)電路 ,提出了 一種與靜態(tài)測(cè)量法相對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)測(cè)量法 ,即可以 提高測(cè)量速度的二階振蕩法。而本方法所采取的有效措施將這種不利因素轉(zhuǎn)化為有利因素，消除了響應(yīng) 中自由分量的影響 [20]。 當(dāng)時(shí)間 0t ?? 時(shí)（即 K剛閉合的瞬間）， 回路 充電電流為： ? ?1 10 Ui RR? ? ? （ 228） 可見(jiàn)， K 閉合后的瞬間，充電電流發(fā)生了跳變，這正是由于短路繞組中電流的去磁作用所導(dǎo) 致 的 。 短路去磁 測(cè)量法正是根據(jù)這一原理得到 的，其中變壓器利用耦合繞組的電路模型來(lái)表示， 將 低壓側(cè)接成短路。 短路去磁法 以最大限度實(shí)現(xiàn)了快速充磁。1 2 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 所以繞組的磁鏈和電流一定 發(fā)生跳變。 當(dāng) 1K 閉合、 2K 置 上 位 使 L導(dǎo)通 時(shí)，電流 121 ( ) (1 )R tLEEi t eR ???? （ 212） 式中， t 為 暫態(tài)過(guò)程的維持 時(shí)間，時(shí)間常數(shù) 1 LR? ? .當(dāng) 15t ?? 時(shí)，可以認(rèn)為暫態(tài)過(guò)程基本 上結(jié)束。 實(shí)際上，由于儀表等因素的影響是不可能做到的，變壓器由于 鐵芯磁滯回環(huán)的作用，電流下降時(shí)要比電流上升 時(shí)的電感小得多，因此 在測(cè)試時(shí)，應(yīng) 該 在充電電流略大于穩(wěn)定電流（通常可取 ??? ）時(shí)進(jìn)行電路突變，這樣仍可以 達(dá)到快速測(cè)量的目的 [17]。 增大回路電阻法 增大回路電阻法 的測(cè)量 原理電路如圖 22所示 K 1L xR xK 2RE 圖 22 增大回路電阻的電路突變法原理接線圖 圖 23 增大回路電阻的電路突變法充電電流曲線 它的 測(cè)量原理是使電路 從一種自然參數(shù)決定的過(guò)渡過(guò)程強(qiáng)制 改變 到另一種自然參數(shù)決定的過(guò)渡過(guò)程。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 減小電感的方法，通常是增 大測(cè)量電流使鐵心飽和 。對(duì)于具有大電阻大電感的變壓器，例 如試驗(yàn)變壓器 YDJ500，由于測(cè)量時(shí)間太長(zhǎng)，消耗功率大，準(zhǔn)確度低，因而 不宜用壓降法。 關(guān)鍵是電流表要有足夠 高的準(zhǔn)確度 才能保證電阻的測(cè)量精度。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第二章 電力變壓器直流電阻的測(cè)量方法 測(cè)量的基本原理 當(dāng)變壓器非被測(cè)繞組開(kāi)路時(shí)，被測(cè)繞 組可等效為一個(gè)電感 L和一個(gè)電阻 0R 的 串聯(lián)電路，見(jiàn)圖 21。 本論文研究的內(nèi)容及主 要工作 本文結(jié)合當(dāng)前國(guó)內(nèi)外電力變壓器直流電阻快速測(cè)量 方法發(fā)展的現(xiàn)狀，針對(duì)現(xiàn)有的電力變壓器繞組直流電阻測(cè)量方法存在的問(wèn)題，仿真分析并 綜合 出 常用的直流電阻快速測(cè)量方法的優(yōu)缺點(diǎn)。 ③保持充電回路時(shí)間常數(shù)不變 ，減小 穩(wěn)態(tài)電流 [10]。 雖然 電橋法準(zhǔn)確度較高、量程廣，但測(cè)量時(shí)平衡電橋需要 較長(zhǎng) 時(shí)間、 測(cè)量 效率低，而且無(wú)法觀察通過(guò)線圈的電流變化過(guò)程。 因此 , 確定正確的測(cè)量方法 , 選用 適當(dāng)?shù)臏y(cè)量設(shè)備 , 是保證測(cè)量繞組電阻準(zhǔn)確度的關(guān)鍵 [7]。實(shí)踐 指出 ， 斷電后 的首個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)必須 在三分鐘之內(nèi)測(cè)出， 這樣推算出的溫升數(shù)據(jù)才是準(zhǔn)確 的。電氣試驗(yàn)人員在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中 對(duì)此常常 感到無(wú)所適從，有時(shí)甚至?xí)龀鲎儔浩骶€圈 出現(xiàn)問(wèn)題的錯(cuò)誤判斷 [5]。假設(shè) 這是一個(gè)三相三繞組五抽頭的變壓器，則 一 共有 33 個(gè)電阻值需 要測(cè)量。 (六 )檢查繞組所用導(dǎo)線的規(guī)格是否符合設(shè)計(jì) , 三相繞組是否平衡 [2]。 (二 )檢查引線和 套管導(dǎo)電桿等載流部分 , 分接 開(kāi)關(guān)各個(gè)位置的接觸是否良好 。 the quality of welding wire and winding。此 外，由此而延長(zhǎng)的變壓器停運(yùn)時(shí)間 會(huì) 對(duì)電力系統(tǒng) 乃至國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成 巨大的損失 。 二○一一 年六月 題 目 ： 變壓 器繞組直流電阻的測(cè)量 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論文 ) ` 院 系 專業(yè)班級(jí) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 二○一一 年六月 題 目 ： 變壓器繞組直流電阻的測(cè)量 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 變壓器繞組直流電阻的測(cè)量 摘要 測(cè)量繞組 的 直流電阻， 可檢查變壓器繞組內(nèi)的焊接質(zhì)量；引線和繞組的焊接質(zhì)量；分接開(kāi)關(guān)、引出線和 套管等載流部分的接觸是否良好；三相電阻是否平衡。 變壓器通常露天放置， 長(zhǎng)時(shí)間在室外測(cè)試 尤其在夏季和嚴(yán)冬季節(jié)是很麻煩的一項(xiàng)工作。 關(guān)鍵詞 ：繞組直流電阻