直流電阻測試儀/快速測量變壓器 電力變壓器在制造、大修后,交接和預(yù)防性試驗(yàn)中以及繞組平均溫升的測定和故障診斷等都必須進(jìn)行繞組直流電阻的測量,以對電力變壓器的特性進(jìn)行分析與判斷。特別在預(yù)防性試驗(yàn)中,試驗(yàn)人員希望快速測出繞組的直流電阻并接近于實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)下的直流電阻值。但在實(shí)際測量中,直流電阻測試儀由于變壓器的繞組具有很大的電感和微小的電阻,其固有時(shí)間常數(shù)t=L/R很大,采用常規(guī)的電橋法或直流壓降法測量,常常需要較長的時(shí)間才能達(dá)到平衡,從而無法實(shí)現(xiàn)快速測量。盡管以后采取增大回路電阻的電路突變法、短路去磁法等方法來加快直流電阻測試儀電路電流達(dá)到穩(wěn)定值的時(shí)間,雖然有所改善,但效果不大,試驗(yàn)變壓器不能從根本上實(shí)現(xiàn)快速測量。現(xiàn)研究出一種新的快速測量方法,該方法簡易可靠,易于擴(kuò)展,F(xiàn)介紹如下供參考。 2 新方法的基本原理 直流電阻測試儀/ 快速測量變壓器電力變壓器繞組可等效為一個(gè)電感和電阻R的串聯(lián)回路。直流電阻測試儀繞組直流電阻的基本測量電路圖見圖1所示。合上開關(guān)K,回路電壓方程式為:E=L(di/dt)+iR。考慮到開關(guān)的非理想性,設(shè)合上開關(guān)后電壓E的時(shí)刻為t=0,此時(shí)電路中的瞬 由式(5)可見,測量變壓器繞組直流電阻時(shí)不管電路狀態(tài)如何, 只需依次測取式(5)中的i(t1) 、i(t2)、i(t3),在電源電勢E已知的條件下即可得到R的值直流電阻測試儀。因此可使測量時(shí)間任意的短,以實(shí)現(xiàn)快速測量電力變壓器繞組的直流電阻R。 本方法的突出優(yōu)點(diǎn)是,從根本上排除了電路的穩(wěn)定狀態(tài)對測量的影響,可zui大限度地實(shí)現(xiàn)快速測量。這是其它測量方法無法達(dá)到的,它克服了傳統(tǒng)測量方法所需電源容量大及串入電阻、電容等附加測量元件對測量準(zhǔn)確度的影響。 3 新方法的模擬試驗(yàn) 根據(jù)上述原理,使用Y/D(Z)型工頻試驗(yàn)變壓器和HT-1712F型直流穩(wěn)壓電源進(jìn)行了模擬試驗(yàn)。試驗(yàn)中利用串聯(lián)在測試電路中的取樣電阻來取得電流信號,電源電壓取為2.02V,取樣電阻R5=3.11Ω。用TDS-220型示波器錄取試驗(yàn)波形(見圖2所示)。 式中: US1、US2、US3分別為式(5)式中的i(t1)、i(t2)、i(t3)相對應(yīng)的取樣電阻上的電壓。利用示波器所取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理,可以得到A值與時(shí)間的 數(shù)字電橋 對應(yīng)關(guān)系,見圖3。 顯然,i=Us/Rs,據(jù)此比較式(6)與式(5)可得: R=Rs·E·A……(7) 即A值與R值僅相差一系數(shù)。蓄電池容量測試儀比較圖3與圖2可見值直流電阻測試儀,當(dāng)時(shí)間經(jīng)過約0.4s,即電源電壓達(dá)到穩(wěn)定后,A值幾乎不變,求得這一段中A的平均值為0.525(V-1),從而由式(7)求得R=3.298Ω,去除取樣電阻后為0.188Ω(這當(dāng)中還包含有接觸電阻)。這一結(jié)果與使用CA10型號速測儀測得的結(jié)果(0.180Ω)十分接近,說明了式(5)的正確性與可行性。由圖3可見,測量所需時(shí)間不足1s,達(dá)到了快速測量的目的。 雖然模擬試驗(yàn)所采用的是工頻試驗(yàn)變壓器與實(shí)際的電力變壓器的特性不盡相同,接地電阻測試儀但能反映基本實(shí)質(zhì)過程。實(shí)際中的電力變壓器繞組直流電阻為mΩ級,可能會出現(xiàn)由于取樣電阻值的微小變化而引起測取的直流電阻存在較大的誤差,從而影響測量準(zhǔn)確度。所以在實(shí)際測量中應(yīng)采用準(zhǔn)確度高、頻帶寬的電流傳感器,而盡量避免采用取樣電阻。如果電流信號過小還應(yīng)當(dāng)在取樣/保持電路之前加放大器以放大信號滿足測量的需要。 4 新方法的具體實(shí)現(xiàn) 綜上所述,新方法是依次測取式(5)中的各電流值,并進(jìn)行一定的計(jì)算,另外還需進(jìn)行一定的分析比較以提高測量準(zhǔn)確度。 單片機(jī)內(nèi)含定時(shí)/計(jì)數(shù)器,并能進(jìn)行一定量的計(jì)算,完滿足上述要求,選用單片機(jī)制作的智能儀器還具有簡單、可靠、易于擴(kuò)展的優(yōu)點(diǎn)。圖4示出實(shí)現(xiàn)新方法以單片機(jī)為核心的智能儀器,以實(shí)現(xiàn)直流電阻的快速測量。 圖中,單片機(jī)數(shù)據(jù)處理部分相位伏安表 主要完成從A/D轉(zhuǎn)換器讀入直流電阻測試儀并存儲數(shù)據(jù)(即式(5)中的各電流值),利用式(5)進(jìn)行計(jì)算并存儲所得結(jié)果,分析、比較計(jì)算所得數(shù)據(jù),對有效數(shù)據(jù)進(jìn)行平均得出zui終結(jié)果以及將zui終結(jié)果轉(zhuǎn)化為BCD碼以供顯示等。單片機(jī)的控制部分主要是定時(shí)以控制采樣/保持電路和A/D轉(zhuǎn)換器的工作,控制單片機(jī)讀入A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果和顯示所得結(jié)果等。單片機(jī)采用圖5所示的程序流程。 圖5 單片機(jī)程序流程 5 結(jié)語 經(jīng)過理論推導(dǎo)和模擬試驗(yàn)得出了一種快速測量電力變壓器繞組直流電阻的新方法,并初步簡要介紹了智能儀器系統(tǒng)中單片機(jī)的功能和程序流程及實(shí)現(xiàn)方法, 高壓開關(guān)機(jī)械特性測試儀對電力部門測量變壓器繞組直流電阻有積極推動作用。 直流電阻測試儀/ 這種新方法具有以下的特點(diǎn): (1)在現(xiàn)場試驗(yàn)測量中,可以實(shí)現(xiàn)快速測量; 。2)不需要大容量電源,可減輕試驗(yàn)設(shè)備重量和體積,從而降低了試驗(yàn)成本; 。3)無需減小時(shí)間常數(shù)τ,提高了測量準(zhǔn)確度; 。4)采用了以單片機(jī)為核心的智能儀器系統(tǒng),可進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析、顯示,進(jìn)一步提高了測量準(zhǔn)確度; 。5)智能儀器系統(tǒng)簡單、可靠,測量過程能自動完成,不需要人工干預(yù); 。6)易于擴(kuò)展, 直流電阻測試儀可方便實(shí)現(xiàn)其他功能,介質(zhì)損耗測試儀如人機(jī)對話、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)通訊; 通過修改程序,還能實(shí)現(xiàn)其他的功能等。 |