变压器绕组直流电阻数据异常的原因分析及对策

变压器绕组直流电阻数据异常的原因分析及对策
周刚;胡正茂;戚中译;胡春波;杨郑磊;陈明华
【摘要】变压器绕组的直流电阻可反映出绕组接头焊接质量的好坏、绕组有无匝间短路、分接开关是否良好、导线是否断股等情况,是变压器在大修、预试和改变分接开关位置后必不可少的试验项目,也是故障后的重要检查项目.本文阐述了变压器绕组直流电阻测量原理,并提出变压器绕组直流电阻数据异常时的应对方案,以嘉兴供电局35kV步云变3号主变、35kV栖真变1号主变为例,对试验测试过程中出现的高压侧直流电阻超标故障的问题进行了详细分析处理,取得了比较满意的结果.文章提出了试验中应注意的几个问题,具有一定的工程使用价值.
【期刊名称】《电气开关》
【年(卷),期】2016(054)005
【总页数】4页(P102-104,108)
【关键词】变压器;绕组;直流电阻;分级开关
【作者】周刚;胡正茂;戚中译;胡春波;杨郑磊;陈明华
【作者单位】国网浙江省电力公司嘉兴供电公司,浙江嘉兴314000;国网浙江省电力公司嘉兴供电公司,浙江嘉兴314000;国网浙江省电力公司嘉兴供电公司,浙江嘉兴314000;国网浙江省电力公司嘉兴供电公司,浙江嘉兴314000;国网浙江省电力公司嘉兴供电公司,浙江嘉兴314000;国网浙江省电力公司嘉兴供电公司,浙江嘉兴314000
【正文语种】中文
【中图分类】TM41
测量变压器绕组直流电阻是出厂、交接和预防性试验的基本项目之一，也是变压器故障后的重要检查项目[1-2]。

目的是检查绕组焊接质量和绕组有无匝间短路；分接开关位置是否良好及其实际位置与指示是否相符；引出线有无断裂、松动；并股线并绕的绕组有无断股等。

然而目前，变压器分接开关引起变压器事故率有逐年上升的趋势[3]，这对分接开关的运行可靠性提出了更高的要求，如何准确的处理绕组直流电阻数据异常的问题显得尤为重要。

本文结合工程实际，对变压器分级开关数据异常的原因进行了深度的剖析，提出了在现场试验过程中解决变压器分级开关数据异常问题的解决方案，具有一定的工程使用价值。

测量直流电阻的原理如图1所示[4]。

图中U为直流电源，S为开关，L为绕组电感，R代表所测的直流电阻，当直流电压U加于被测绕组瞬间，由于电感中的电流不能突变，流过电感L的电流为零，电阻中也无电流通过，全部电压加在电感的两端。

随着时间推移，电流不断增大，直到到达一个稳定值。

由此可得到测量回路的过渡过程中的回路方程如式(1)、式(2)所示：
式中，U为直流电源电压，R为绕组的直流电阻，L为绕组的电感，i为通过绕组的直流电流，τ为电路的时间常数，等于回路电感与电阻的比值，即：
电路的时间常数决定了电路达到稳定时间的长短，τ越大，达到稳定的时间越长。

由于大型变压器的电路时间常数值比小容量变压器的时间常数大得多，因此大型变压器达到稳定的时间会相当长。

故在进行直流电阻测量时，应特别注意选择合适的测量仪器和测量方法才能保证测量的准确性。

变压器绕组直流电阻的测量是变压器在大修、预试和改变分接开关位置后必不可少的试验项目，也是故障后的重要检查项目。

因此，该项试验必须精心操作，尽量减少测量误差。

直流电阻及其不平衡率对综合判断变压器绕组的故障具有重要的意义。

电力行业标准规定，变压器的直流电阻不平衡率ΔR%如式(4)所示：
式中，Rmax、Rmin、Rave分别表示直流电阻测量值的最大值、最小值及平均值。

对于1.6MVA 以下的变压器，其相间差不平衡率不大于三相平均值的4% 、线间
差别不大于2%；1.6MkVA 以上变压器有中性点引出时不平衡率相间差别不大于
三相平均值的2%，无中性点引出时线间差别不大于1%。

当直流电阻测得的数据发生异常时，主要从以下四个方面考虑：
(1)要首先考虑有无测量误差(如外引线是否有连接，试验引线是否过长或太细，接触是否良好、电桥内电池电压足不足等)；
(2)直流电阻阻值受温度影响较大，所以，必须换算至同一温度(一般以20 ℃为准，R20=(T+20)/(T+t)，TCu=235)进行对比、且一般以上层油温为依据；
(3)目前使用的三相配电变压器，高压绕组采用 Y 形接线，阻值超标时，也可按下
列公式将线电阻换算成相电阻，如式(5)，以便找出缺陷相；
(4)分接开关接触不良，造成阻值偏高较为普遍，如开关不清洁、电镀脱落、弹簧
压力不足、受力不均、以及过电压时触点有积碳等，都将会造成阻值偏高。

这时，应将分接开关盖打开，往返转动几次，一般可消除。

近年来，变压器绕组直流电阻数据出现异常的情况时有发生，以嘉兴供电公司
35kV步云变3号主变、35kV栖真变1号主变为例，大修、预试中，测得变压器
绕组高压侧直流电阻的阻值超标。

具体情况如下：
(1) 35kV步云变3号主变试验情况
步云变3号变压器，型号SZ9-12500/35，接线组别YNd11，额定容量
12500kVA，额定电压35000/10500，35kV侧为有载分接开关，使用3395型变压器直阻测试仪进行测试。

试验时测得直流电阻数据低压线圈直流电阻都正常，而高压线圈直流电阻数据出现异常(高压侧运行档位第三档)，高压线圈测试结果如表
1所示。

(2)35kV栖真变1号主变试验情况
栖真变1号变压器，型号SZ9-20000/35，接线组别YN，yn0-d11，额定容量20000kVA，额定电压35000/10500，35kV侧为有载分接开关，使用3395型变压器直阻测试仪进行测试。

试验测得直流电阻数据结果表明，低压线圈直流电阻都正常，而高压线圈直流电阻各档位之间数据超标，高压线圈测试结果如表2所示。

(1)35kV步云变3号主变原因分析及处理
经检查试验接线正确、引线接触良好，可以排除测量误差。

从直流电阻数据分析，直流电阻阻值超标最大的档位是运行档第三档，同时出现不平衡率超标的档位出现在第一档至第三档，其他档位数据又合格，因此线圈引出线的抱箍没有松动，问题应该出在分接开关的接触面上。

经向运行人员了解后得知，该变压器在运行中经常在第一挡至第三档之间切换，恰好与数据出现问题的档位相符，因此我们认为是分接开关接触不良引起阻值超标。

直接原因是带负载切换时产生的过电压在分接开关的触点上产生了积碳，造成接触不良。

我们把分接开关档位于切换几十次后发现直流电阻阻值均明显变小，且相间不平衡率已在合格范围内。

测试结果如表3所示。

(2) 35kV栖真变1号主变原因分析及处理
该表中数据不平衡率特别大，且每个档位数据基本都超差了，具体到每一相的阻值又没有体现出一定的规律，各相数据在不同的档位时分别出现过最大值，整体表现出数据混乱。

基本可以确定在绕组-焊接点-引线-分接头触点-引线的整个回路中出现了接触不良的状态。

由于没有某一相阻值特别大或特别小，因此可以排除某相引线或绕组断线或匝间短路的情况。

从数据无法判断分接开关是否有触点积碳，因此我们先将档位不断切换后再次测量，数据仍旧不合格，与第一次的现象也基本一致，只是具体的阻值有所减小。

这说明触点上确实有积碳，但并不是数据超标的主要原因。

我们知道有载分接开关，是一种能在励磁状态下变换分接位置的电器装置。

有
载分接开关调压的基本原理，就是在变压器绕组中引出若干分接头后，通过它在不中断负载电流的情况下，由一个分接头切换到另一个分接头，来改变有效匝数，即改变变压器的电压比，从而实现调压的目的。

有载分接开关在变换分接头过程中，必须利用电阻实现过渡，以限制其过渡时的环流。

通常采用的是电阻式组合型有载分接开关。

由于电压质量要求运行中必须频繁的调压，会使触头之间的机械磨损、电腐蚀和触头污染严重，尤其是负荷电流较大的变压器，电流的热效应会使弹簧的弹性变弱，动、静触头之间的接触压力降低，接触电阻增大，又使触头之间的发热量增大。

发热加速了触头表面的氧化腐蚀和机械变形，并形成恶性循环，从而导致切换开关损坏。

由以上分析，我们判断很可能分接开关的触点由于长时间过电压，已经出现了烧蚀。

因此决定吊芯检查，在现场吊芯后发现分接开关桶体及桶壁上的触点已经大面积烧蚀。

证明了我们的判断。

变压器分接开关经吊芯大修后，经重新进行试验，栖真1号变压器高压线圈直流
电阻各档位之间数据合格。

测试结果如表4所示。

变压器绕组的直流电阻中，试验测试过程中出现的高压侧直流电阻超标故障的问题是多种多样的，我们要针对测试的数据具体问题具体分析。

同时从产品订购、设备检修、设备台账设备试验四个方面严格把关，以减小因变压器绕组直流电阻数据异常引起事故。

【相关文献】
[1] 王俊，朴在林，戚壮，等.变压器绕组直流电阻的测量方法及非故障性因素的试验研究[J].沈阳农业大学学报，2010,41(4)：499-502.
[2] 管金云，刘原.变压器绕组直流电阻快速测试方法[J]. 南华大学学报(自然科学版)，2004,18(3)：88-91.
[3] 杜永涛，姜勇.变压器直流电阻不平衡系数超标原因分析[J].宁夏电力，2012(4)：21-24.
[4] 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]. 陕西电力，2010(12)：31-34.。