変圧器巻線抵抗試験

巻線抵抗試験の定義

トランスフォーマーの巻線抵抗試験は、抵抗を測定することでトランスフォーマーの巻線と接続の状態をチェックします。

トランスフォーマーの巻線抵抗測定手順

星型接続の巻線の場合、抵抗はライン端子と中性点端子の間で測定されます。

星型接続のオートトランスフォーマーの場合、高電圧側の抵抗はHV端子とIV端子の間、そしてIV端子と中性点の間で測定されます。

三角形接続の巻線の場合、巻線抵抗の測定はライン端子のペア間で行われます。三角形接続では個々の巻線の抵抗を別々に測定することはできませんので、巻線ごとの抵抗は以下の式で計算されます：

巻線ごとの抵抗 = 1.5 × 測定値

抵抗は周囲温度で測定され、設計値、過去の結果、および診断との比較のために75°Cでの抵抗に換算されます。

標準温度75℃での巻線抵抗

Rt = 温度tでの巻線抵抗

t = 巻線温度

一般的に、トランスフォーマーの巻線は絶縁液に浸漬され、紙の絶縁材で覆われているため、トランスフォーマーの巻線抵抗測定時に非励磁トランスフォーマーの実際の巻線温度を測定することは不可能です。その条件での巻線温度を計算する近似値が開発されています。

巻線の温度 = 絶縁油の平均温度

絶縁油の平均温度は、トランスフォーマーを非励磁にしてから3〜8時間後、上部と下部の油温の差が5℃未満になった時点で測定されるべきです。

抵抗は単純な電圧計・アンペアメータ法、ケルビンブリッジメータ、または自動巻線抵抗測定キット（オームメータ、好ましくは25Aキット）によって測定することができます。

電圧計・アンペアメータ法の注意点：電流は巻線の定格電流の15%を超えてはなりません。大きな値は巻線を加熱し、その温度と抵抗を変化させることで不正確さを引き起こす可能性があります。

注：トランスフォーマーの巻線抵抗の測定は各タップで行われるべきです。

電流電圧法による巻線抵抗の測定

トランスフォーマーの巻線抵抗は電流電圧法によって測定できます。この方法では、試験電流を巻線に注入し、それに応じて巻線間の電圧降下を測定します。オームの法則Rx = V ⁄ Iを適用することで、抵抗の値を簡単に決定することができます。

電流電圧法による巻線抵抗の測定手順

• 測定前に、トランスフォーマーは3〜4時間非励磁状態にしておくこと。これにより巻線温度が油温度と一致します。

• 測定は直流で行います。

• 観測誤差を最小限にするために、コアの磁化極性はすべての抵抗読み取り中に一定に保つべきです。

• 電圧計のリード線は電流リード線とは独立して配置し、電流回路のオン・オフ時に生じる高電圧から保護する必要があります。

• 電流と電圧が安定した値に達した後に読取りを行うべきです。場合によっては、巻線インピーダンスに応じて数分かかることがあります。

• 試験電流は巻線の定格電流の15%を超えてはなりません。大きな値は巻線を加熱し、それによって抵抗を変化させる可能性があります。

• 抵抗を表現する際には、測定時の巻線の対応する温度を抵抗値とともに記載する必要があります。以前述べたように、3〜4時間非励磁状態にすると、巻線温度は油温度と等しくなります。測定時の油温度は、トランスフォーマーの上部と下部の油温の平均として採用されます。

• 星型接続の三相巻線の場合、各相の抵抗はトランスフォーマーの2つのライン端子間の測定抵抗の半分になります。

• 三角形接続の三相巻線の場合、各相の抵抗はトランスフォーマーの2つのライン端子間の測定抵抗の0.67倍になります。

• この電流電圧法によるトランスフォーマーの巻線抵抗の測定は、各タップ位置での各ペアのライン端子に対して繰り返されるべきです。

ブリッジ法による巻線抵抗の測定

ブリッジ法の主な原理は、未知の抵抗を既知の抵抗と比較することに基づいています。ブリッジ回路の腕を通る電流がバランスすると、ガルバノメータの読みはゼロ偏向を示し、つまりバランス状態ではガルバノメータを通る電流はありません。

非常に小さな抵抗値（ミリオーム範囲）はケルビンブリッジ法によって正確に測定でき、より高い値の場合はウィートストンブリッジ法が使用されます。ブリッジ法による巻線抵抗の測定では、誤差が最小限に抑えられます。

ケルビンブリッジによる抵抗の測定

これらの方法によるトランスフォーマーの巻線抵抗測定における他のすべての手順は、トランスフォーマーの巻線抵抗の電流電圧法による測定と同じですが、抵抗の測定技術を除きます。

ウィートストンブリッジによる抵抗の測定