變壓器繞組直流電阻數(shù)據(jù)異常的原因分析及對策

周剛，胡正茂，戚中譯，胡春波，楊鄭磊，陳明華

(國網(wǎng)浙江省電力公司嘉興供電公司，浙江 嘉興 314000)

變壓器繞組直流電阻數(shù)據(jù)異常的原因分析及對策

周剛，胡正茂，戚中譯，胡春波，楊鄭磊，陳明華

(國網(wǎng)浙江省電力公司嘉興供電公司，浙江 嘉興 314000)

變壓器繞組的直流電阻可反映出繞組接頭焊接質(zhì)量的好壞、繞組有無匝間短路、分接開關(guān)是否良好、導(dǎo)線是否斷股等情況，是變壓器在大修、預(yù)試和改變分接開關(guān)位置后必不可少的試驗項目，也是故障后的重要檢查項目。本文闡述了變壓器繞組直流電阻測量原理，并提出變壓器繞組直流電阻數(shù)據(jù)異常時的應(yīng)對方案，以嘉興供電局35kV步云變3號主變、35kV棲真變1號主變?yōu)槔?，對試驗測試過程中出現(xiàn)的高壓側(cè)直流電阻超標(biāo)故障的問題進(jìn)行了詳細(xì)分析處理，取得了比較滿意的結(jié)果。文章提出了試驗中應(yīng)注意的幾個問題，具有一定的工程使用價值。關(guān)鍵詞：變壓器；繞組；直流電阻；分級開關(guān)

1 引言

測量變壓器繞組直流電阻是出廠、交接和預(yù)防性試驗的基本項目之一，也是變壓器故障后的重要檢查項目[1-2]。目的是檢查繞組焊接質(zhì)量和繞組有無匝間短路；分接開關(guān)位置是否良好及其實際位置與指示是否相符；引出線有無斷裂、松動；并股線并繞的繞組有無斷股等。然而目前，變壓器分接開關(guān)引起變壓器事故率有逐年上升的趨勢[3]，這對分接開關(guān)的運行可靠性提出了更高的要求，如何準(zhǔn)確的處理繞組直流電阻數(shù)據(jù)異常的問題顯得尤為重要。本文結(jié)合工程實際，對變壓器分級開關(guān)數(shù)據(jù)異常的原因進(jìn)行了深度的剖析，提出了在現(xiàn)場試驗過程中解決變壓器分級開關(guān)數(shù)據(jù)異常問題的解決方案，具有一定的工程使用價值。

2 變壓器繞組直流電阻測量原理

測量直流電阻的原理如圖1所示[4]。

圖1 直流電阻測量原理圖

圖中U為直流電源，S為開關(guān)，L為繞組電感，R代表所測的直流電阻，當(dāng)直流電壓U加于被測繞組瞬間，由于電感中的電流不能突變，流過電感L的電流為零，電阻中也無電流通過，全部電壓加在電感的兩端。隨著時間推移，電流不斷增大，直到到達(dá)一個穩(wěn)定值。由此可得到測量回路的過渡過程中的回路方程如式(1)、式(2)所示：

(1)

(2)

式中，U為直流電源電壓，R為繞組的直流電阻，L為繞組的電感，i為通過繞組的直流電流，τ為電路的時間常數(shù)，等于回路電感與電阻的比值，即：

(3)

電路的時間常數(shù)決定了電路達(dá)到穩(wěn)定時間的長短，τ越大，達(dá)到穩(wěn)定的時間越長。由于大型變壓器的電路時間常數(shù)值比小容量變壓器的時間常數(shù)大得多，因此大型變壓器達(dá)到穩(wěn)定的時間會相當(dāng)長。故在進(jìn)行直流電阻測量時，應(yīng)特別注意選擇合適的測量儀器和測量方法才能保證測量的準(zhǔn)確性。

3 變壓器繞組直流電阻數(shù)據(jù)異常時的應(yīng)對方案

變壓器繞組直流電阻的測量是變壓器在大修、預(yù)試和改變分接開關(guān)位置后必不可少的試驗項目，也是故障后的重要檢查項目。因此，該項試驗必須精心操作，盡量減少測量誤差。

直流電阻及其不平衡率對綜合判斷變壓器繞組的故障具有重要的意義。電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，變壓器的直流電阻不平衡率ΔR%如式(4)所示：

(4)

式中，Rmax、Rmin、Rave分別表示直流電阻測量值的最大值、最小值及平均值。

對于1.6MVA 以下的變壓器，其相間差不平衡率不大于三相平均值的4% 、線間差別不大于2%；1.6MkVA 以上變壓器有中性點引出時不平衡率相間差別不大于三相平均值的2%，無中性點引出時線間差別不大于1%。

當(dāng)直流電阻測得的數(shù)據(jù)發(fā)生異常時，主要從以下四個方面考慮：

(1)要首先考慮有無測量誤差(如外引線是否有連接，試驗引線是否過長或太細(xì)，接觸是否良好、電橋內(nèi)電池電壓足不足等)；

(2)直流電阻阻值受溫度影響較大，所以，必須換算至同一溫度(一般以 20 ℃為準(zhǔn)，R20=(T+20)/(T+t)，TCu=235)進(jìn)行對比、且一般以上層油溫為依據(jù)；

(3)目前使用的三相配電變壓器，高壓繞組采用 Y 形接線，阻值超標(biāo)時，也可按下列公式將線電阻換算成相電阻，如式(5)，以便找出缺陷相；

(5)

(4)分接開關(guān)接觸不良，造成阻值偏高較為普遍，如開關(guān)不清潔、電鍍脫落、彈簧壓力不足、受力不均、以及過電壓時觸點有積碳等，都將會造成阻值偏高。這時，應(yīng)將分接開關(guān)蓋打開，往返轉(zhuǎn)動幾次，一般可消除。

4 直流電阻數(shù)據(jù)異常情況

近年來，變壓器繞組直流電阻數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常的情況時有發(fā)生，以嘉興供電公司35kV步云變3號主變、35kV棲真變1號主變?yōu)槔?，大修、預(yù)試中，測得變壓器繞組高壓側(cè)直流電阻的阻值超標(biāo)。具體情況如下：

(1) 35kV步云變3號主變試驗情況

步云變3號變壓器，型號SZ9-12500/35，接線組別YNd11，額定容量12500kVA，額定電壓35000/10500，35kV側(cè)為有載分接開關(guān)，使用3395型變壓器直阻測試儀進(jìn)行測試。試驗時測得直流電阻數(shù)據(jù)低壓線圈直流電阻都正常，而高壓線圈直流電阻數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常(高壓側(cè)運行檔位第三檔)，高壓線圈測試結(jié)果如表1所示。

表1 35kV步云變3號高壓線圈直流電阻測量數(shù)據(jù)

(2)35kV棲真變1號主變試驗情況

棲真變1號變壓器，型號SZ9-20000/35，接線組別YN，yn0-d11，額定容量20000kVA，額定電壓35000/10500，35kV側(cè)為有載分接開關(guān)，使用3395型變壓器直阻測試儀進(jìn)行測試。試驗測得直流電阻數(shù)據(jù)結(jié)果表明，低壓線圈直流電阻都正常，而高壓線圈直流電阻各檔位之間數(shù)據(jù)超標(biāo)，高壓線圈測試結(jié)果如表2所示。

表2 35kV棲真變1號高壓線圈直流電阻測量數(shù)據(jù)

5 處理方案

(1)35kV步云變3號主變原因分析及處理

經(jīng)檢查試驗接線正確、引線接觸良好，可以排除測量誤差。從直流電阻數(shù)據(jù)分析，直流電阻阻值超標(biāo)最大的檔位是運行檔第三檔，同時出現(xiàn)不平衡率超標(biāo)的檔位出現(xiàn)在第一檔至第三檔，其他檔位數(shù)據(jù)又合格，因此線圈引出線的抱箍沒有松動，問題應(yīng)該出在分接開關(guān)的接觸面上。經(jīng)向運行人員了解后得知，該變壓器在運行中經(jīng)常在第一擋至第三檔之間切換，恰好與數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題的檔位相符，因此我們認(rèn)為是分接開關(guān)接觸不良引起阻值超標(biāo)。直接原因是帶負(fù)載切換時產(chǎn)生的過電壓在分接開關(guān)的觸點上產(chǎn)生了積碳，造成接觸不良。我們把分接開關(guān)檔位于切換幾十次后發(fā)現(xiàn)直流電阻阻值均明顯變小，且相間不平衡率已在合格范圍內(nèi)。測試結(jié)果如表3所示。

表3 故障處理后35kV步云變3號高壓線圈直流電阻測量數(shù)據(jù)

(2) 35kV棲真變1號主變原因分析及處理

該表中數(shù)據(jù)不平衡率特別大，且每個檔位數(shù)據(jù)基本都超差了，具體到每一相的阻值又沒有體現(xiàn)出一定的規(guī)律，各相數(shù)據(jù)在不同的檔位時分別出現(xiàn)過最大值，整體表現(xiàn)出數(shù)據(jù)混亂?；究梢源_定在繞組-焊接點-引線-分接頭觸點-引線的整個回路中出現(xiàn)了接觸不良的狀態(tài)。由于沒有某一相阻值特別大或特別小，因此可以排除某相引線或繞組斷線或匝間短路的情況。從數(shù)據(jù)無法判斷分接開關(guān)是否有觸點積碳，因此我們先將檔位不斷切換后再次測量，數(shù)據(jù)仍舊不合格，與第一次的現(xiàn)象也基本一致，只是具體的阻值有所減小。這說明觸點上確實有積碳，但并不是數(shù)據(jù)超標(biāo)的主要原因。我們知道有載分接開關(guān)，是一種能在勵磁狀態(tài)下變換分接位置的電器裝置。有載分接開關(guān)調(diào)壓的基本原理，就是在變壓器繞組中引出若干分接頭后，通過它在不中斷負(fù)載電流的情況下，由一個分接頭切換到另一個分接頭，來改變有效匝數(shù)，即改變變壓器的電壓比，從而實現(xiàn)調(diào)壓的目的。有載分接開關(guān)在變換分接頭過程中，必須利用電阻實現(xiàn)過渡，以限制其過渡時的環(huán)流。通常采用的是電阻式組合型有載分接開關(guān)。由于電壓質(zhì)量要求運行中必須頻繁的調(diào)壓，會使觸頭之間的機械磨損、電腐蝕和觸頭污染嚴(yán)重，尤其是負(fù)荷電流較大的變壓器，電流的熱效應(yīng)會使彈簧的彈性變?nèi)?，動、靜觸頭之間的接觸壓力降低，接觸電阻增大，又使觸頭之間的發(fā)熱量增大。發(fā)熱加速了觸頭表面的氧化腐蝕和機械變形，并形成惡性循環(huán)，從而導(dǎo)致切換開關(guān)損壞。由以上分析，我們判斷很可能分接開關(guān)的觸點由于長時間過電壓，已經(jīng)出現(xiàn)了燒蝕。因此決定吊芯檢查，在現(xiàn)場吊芯后發(fā)現(xiàn)分接開關(guān)桶體及桶壁上的觸點已經(jīng)大面積燒蝕。證明了我們的判斷。

變壓器分接開關(guān)經(jīng)吊芯大修后，經(jīng)重新進(jìn)行試驗，棲真1號變壓器高壓線圈直流電阻各檔位之間數(shù)據(jù)合格。測試結(jié)果如表4所示。

表4 故障處理后35kV棲真變1號高壓線圈直流電阻測量數(shù)據(jù)

6 結(jié)論

變壓器繞組的直流電阻中，試驗測試過程中出現(xiàn)的高壓側(cè)直流電阻超標(biāo)故障的問題是多種多樣的，我們要針對測試的數(shù)據(jù)具體問題具體分析。同時從產(chǎn)品訂購、設(shè)備檢修、設(shè)備臺賬設(shè)備試驗四個方面嚴(yán)格把關(guān)，以減小因變壓器繞組直流電阻數(shù)據(jù)異常引起事故。

[1] 王俊，樸在林，戚壯，等.變壓器繞組直流電阻的測量方法及非故障性因素的試驗研究[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2010,41(4)：499-502.

[2] 管金云，劉原.變壓器繞組直流電阻快速測試方法[J]. 南華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2004,18(3)：88-91.

[3] 杜永濤，姜勇.變壓器直流電阻不平衡系數(shù)超標(biāo)原因分析[J].寧夏電力，2012(4)：21-24.

[4] 陳瀟一，歐陽秀爽，李朋.電力變壓器繞組直流電阻測試影響因素及抑制措施研究[J]. 陜西電力，2010(12)：31-34.

Analysis and Countermeasure on the Abnormal of Transformer Winding DC Resistance Data

ZHOUGang,HUZheng-mao,QIZhong-yi,HUChun-bo,YANGZheng-lei,CHENMing-hua

(State Grid Jiaxing Power Supply Company,Jiaxing 314000，China)

Several kinds of transformer defects such as turn-to-turn short circuit,poor contact,can be judged by the result of the winding direct current(DC)resistance test,which is the essential pilot project of transformer in the overhaul,pre-test and post-tap-changing position.The article describes measurement principle of the transformer winding DC resistance and proposed solutions to deal with the transformer winding DC resistance data when abnormality.Pose buyun 35kV 3#transformer,qizhen 35kV main#1 transformer as example,test failures on DC resistance test on the high side were detailed analysis and processing,and achieved satisfactory results.The article presents several issues should be paid attention to in the test,it has some use value engineering.

transformer;winding;DC resistance;grade switch

1004-289X(2016)05-0102-04

TM41

B

2015-09-18

周剛 (1966-)，男，浙江湖州人，高級技師，主要從事電力系統(tǒng)電氣試驗工作； 胡正茂(1975-)，男，浙江嘉興人，高級技師，主要從事電力系統(tǒng)電氣試驗工作； 戚中譯(1991-)，男，江西贛州人，碩士研究生，主要從事電力系統(tǒng)電氣試驗工作； 胡春波(1984-)，男，浙江嘉興人，助理工程師，主要從事電力系統(tǒng)變電運維工作； 楊鄭磊(1987-)，男，浙江嘉興人，助理工程師，主要從事電力系統(tǒng)變電運維工作。