變壓器直流電阻測試數(shù)據(jù)的幾種不平衡及其處理方法

變壓器直流電阻測試數(shù)據(jù)的幾種不平衡及其處理方法根據(jù)變壓器直流電阻測試的基本原理及測試結(jié)果判斷標(biāo)準(zhǔn)，分析了影響變壓器直流電阻測量準(zhǔn)確性的一些因素，比如：測量儀器的選擇不正確，儀器本身精度不夠，測量方法選用不恰當(dāng);在測量變壓器繞組的直流電阻前，未斷開與變壓器連接的設(shè)備，或未拆除外部短路接地線，造成測試受感應(yīng)電壓的影響；接線的方式不正確;測量線截面不夠，測量線線夾與引線接觸不良，測量線太長，線夾焊接不良;變壓器連線接觸不良，或運行中由于變壓器的震動及熱脹冷縮作用，連接處螺絲松動;分接開關(guān)接觸不良;繞組斷股、匝間短路等等。并從實例分析變壓器直流電阻不平衡的情況，同時介紹了根據(jù)不同情況下的處理方法。標(biāo)簽：變壓器;直流電阻;繞組;短路;不平衡刖言：變壓器繞組的直流電阻是變壓器出廠交接和預(yù)防性試驗的基本項目之一，也是變壓器發(fā)生故障后的重要檢查項目，這是因為直流電阻及其不平衡率對綜合判斷變壓器繞組的故障可提供重要的信息。通過直流電阻的試驗，可以檢查繞組接頭的焊接質(zhì)量和繞組有無匝間短路，電壓分接頭各個位置接觸是否良好，以及實際位置與分接指示位置是否一致，引線是否存在斷裂，多股并繞的繞組是否斷股情況。直流電阻測量的基本原理變壓器繞組可視為被測繞組的電感L與其電阻Rx串聯(lián)等值電路。如圖所示。圖1電力變壓器繞組電阻測量基本電路當(dāng)t=0，合上開關(guān)K，直流電壓E加于被測繞組時，由于電感中的電流不能突變，所以直流電源剛接通的瞬間，電感L中的電流為零，電阻中也無電流，因此，電阻上沒有壓降，此時全部外施電壓加在電感的兩端?；芈冯妷悍匠虨椋篍=+L則突加直流電壓E時繞組電流為：由上式可以計算不同時刻的電流值，如下表1：t00.5tt2t3t4t5tsi00.393I0.632I0.865I0.950I0.982I0.993II在理論上i達(dá)到穩(wěn)定的時間無限長，實際上，當(dāng)t=4T時，電流已達(dá)穩(wěn)定值的98%，這時可認(rèn)為電路已經(jīng)穩(wěn)定。大型變壓器繞組的L很大，Rx很小，需經(jīng)過很長時間電流才能達(dá)到穩(wěn)定，才能準(zhǔn)確測量繞組直流電阻。因此，縮短測量時間（即減小T值）封提高試驗工效很有意義。由時間常數(shù)T=L/Rx可以知道，要使t減小，可用減小L或增加Rx（即增加附加電阻）來達(dá)到。減小L可用增加測量電流，提高鐵芯的飽和程度，即減小鐵芯的導(dǎo)磁系數(shù)，其結(jié)果使L減小。但測量電流不應(yīng)超過繞組額定電流的20%。增大Rx，可用在回路中串入適當(dāng)?shù)母郊与娮鑱磉_(dá)到，一般附加電阻為被測電阻的4-6倍。此時測量電壓也應(yīng)相應(yīng)提高，以免電流過小而影響測量的靈敏度。常用測量方法2.1電壓電流法又稱電壓降法，其原理是在被測繞組施加直流電壓，測量出通過繞組的電流，根據(jù)歐姆定律，即可算出繞組的直流電阻。2.2平衡電橋法亦稱電橋法，常用直流電橋有單臂電橋和雙臂電橋。2.3直流電阻測試儀該測試儀可以在較短時間內(nèi)測量出繞組的直流電阻，主要用于大型變壓器的直流電阻測試。測量結(jié)果判斷標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)中國南方電網(wǎng)Q/CSG1007-2004《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》規(guī)定，1600KVA及以上的變壓器，各相繞組電阻相互間的差別不應(yīng)大于2%，無中性點引出時的繞組，線間差別應(yīng)不大于三相平均值1%;1600KVA及以下的變壓器，相間差別一般不大于三相平均值的4%，線間差別一般不大于三相平均值的2%;與以前相同部位測得值比較，其變化不應(yīng)大2%。上述內(nèi)容要校正引線的影響，并換算至同一溫度比較。直流電阻測試分析試驗中造成直流電阻不平衡率超標(biāo)的因素是多方面的。從大的方向可分為人為因素引起的測量結(jié)果不合格和變壓器本身存在問題造成的測量結(jié)果不合格。4.1試驗人員人為因素引起的測量結(jié)果不合格在對試驗結(jié)果是否合格判斷中，首先要排除人為因素造成的試驗結(jié)果不準(zhǔn)確因素，然后才可進(jìn)一步對變壓器進(jìn)行有序、合理的測試，并根據(jù)測量結(jié)果進(jìn)行判斷。常見的人為因素造成的測試結(jié)果不準(zhǔn)確是由以下幾種原因引起的：4.1.1測量儀器的選擇不正確，儀器本身精度不夠，測量方法選用不恰當(dāng)。常用的直流電橋有單臂電橋和雙臂電橋。一般測量1Q以上電阻時用單臂電橋，測量1Q以下電阻時用雙臂電橋，測量儀器的準(zhǔn)確度應(yīng)不低于0.5級。部分直流電阻測試儀器本身可能存在著不合格問題，導(dǎo)致測量時有誤差。因此，要求測量前要對儀器有清楚的了解，根據(jù)變壓器的類型、容量，選用合適的、經(jīng)權(quán)威部門檢定合格的儀器，采用合理的測量方法。測量儀器應(yīng)按有關(guān)規(guī)定定期送檢。4.1.2在測量變壓器繞組的直流電阻前，未斷開與變壓器連接的設(shè)備，或未拆除外部短路接地線，造成測試受感應(yīng)電壓的影響。4.1.3接線的方式不正確。試驗接線順序混亂會使測量數(shù)據(jù)有較大的分散性。電壓線接頭應(yīng)在電流線接頭的內(nèi)側(cè)(儀器電壓線接頭應(yīng)接在繞組接線端子靠近繞組一側(cè))。測量大容量的配電變壓器的低壓側(cè)繞組直流電阻，尤其要注意接線的正確性。試驗人員要注意在試驗開始之前對試驗設(shè)備的連接線情況進(jìn)行檢查。4.1.4充電時間過短。充電電流比穩(wěn)定電流小，致使測量值比實際值大很多。4.1.5繞組的平均溫度測量不準(zhǔn)確，造成直流電阻換算結(jié)果超出規(guī)定范圍。在繞組溫度穩(wěn)定的情況下進(jìn)行測量，要求變壓器油箱上、下部的溫度之差不超過3°C。盡量不要在變壓器剛停下來的時候測量。A、B、C三相繞組盡量在同一溫度下測量。為了與以前的數(shù)值比較，應(yīng)將不同溫度下測量的直流電阻，按R0=Rt(T+0)/(T+t)換算到同一溫度，以便于比較。T為電阻溫度常數(shù)，銅導(dǎo)線取235,鋁導(dǎo)線取225,t為繞組溫度，0為換算后的溫度，Rt為測量值，R0為換算后的電阻值。4.1.6測量線截面不夠，測量線線夾與引線接觸不良，測量線太長，線夾焊接不良。上述原因均可造成電阻值增加，引起測量的結(jié)果不準(zhǔn)確。4.1.7裝有有載分接開關(guān)的變壓器測量直流電阻前未充分切換開關(guān)檔位，造成數(shù)據(jù)超標(biāo)，且數(shù)據(jù)雜亂無章。特別是對新裝的有載分接開關(guān)，在投運一年后做預(yù)試時，由于分接開關(guān)主觸頭上的油膜沒有打掉，三相繞組直流電阻可能相差較大，且檔與檔之間的數(shù)據(jù)不是呈規(guī)律性的遞減或遞增，數(shù)據(jù)雜亂無章，無規(guī)律可循。對于運行中檔位偶爾切換的變壓器同樣存在這樣的問題，分接開關(guān)觸頭氧化，導(dǎo)致接觸電阻增大，三相不平衡。解決的辦法就是來回切換分接開關(guān)，一般大概4?6個來回就差不多。4.2變壓器本身存在問題造成的測量結(jié)果不合格影響直流電阻不平衡的因素很多，有的與變壓器的結(jié)構(gòu)設(shè)計、導(dǎo)線材質(zhì)、繞組回路各元件本身故障等原因有關(guān)，也有的與變壓器的運行、維護(hù)狀況有關(guān)。4.2.1引線電阻的差異及導(dǎo)線質(zhì)量問題，多表現(xiàn)為某相電阻值明顯偏大。對于三相變壓器，由于其三相繞組的平面結(jié)構(gòu)布置，使得相間距離總是存在著Lca/Lab/Lbc/M的關(guān)系，這一關(guān)系將導(dǎo)致三相變壓器存在著不同程度的直流電阻結(jié)構(gòu)性不平衡?？赏ㄟ^套裝繞組前，合理安排A、B、C三相繞組，繞組直流電阻小的安排遠(yuǎn)離中性點引出線，繞組直流電阻大的安排靠近中性點引出線。繞組套裝完畢后還可以改變中性點引出線不同的焊接位置，而使三相電阻趨于平衡。由于變壓器繞組材質(zhì)、外形不可能達(dá)到完全相同，實測表明，有的變壓器繞組的直流電阻偏大，而且有的偏差較大，其主要原因是某些導(dǎo)線的銅和銀的含量低于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值。有的即使采用了合格的導(dǎo)線，但由于制造工藝精度的問題，導(dǎo)線的截面尺寸總存在一定的偏差，這也可能導(dǎo)致繞組直流電阻不平衡率超標(biāo)。對于此類變壓器直流電阻存在“先天性”不平衡，中國南方電網(wǎng)Q/CSG1007-2004《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》規(guī)定，如電阻相間差在出廠時超過規(guī)定，制造廠已說明了這種偏差的原因，則與以前相同部位測得值比較，其變化不應(yīng)大于2%。4.2.2連線接觸不良，或運行中由于變壓器的震動及熱脹冷縮作用，連接處螺絲松動，一般表現(xiàn)為某檔或某幾檔的直流電阻的不平衡率超標(biāo)。測試試驗表明，引線和套管導(dǎo)桿連接不緊，螺絲松動，都可能導(dǎo)致變壓器直流電阻不平衡率超標(biāo)。消除連線接觸不良應(yīng)采取下列措施：提高安裝與檢修質(zhì)量，嚴(yán)格檢查各連接部位是否連接良好。運行中，可利用色譜分析及紅外測溫綜合判斷，及時檢查出不良部位，及早處理。4.2.3分接開關(guān)問題分接開關(guān)接觸不良，多表現(xiàn)為某檔或某幾檔的直流電阻的不平衡率超標(biāo)。分接開關(guān)接觸點壓力不夠?qū)?dǎo)致接觸點表面鍍層材料易于氧化，進(jìn)而引發(fā)觸點接觸不良。因此，有載和無勵磁分接開關(guān)接觸不良也是導(dǎo)致變壓器直流電阻不平衡率超標(biāo)的一個重要原因。消除由于分接開關(guān)接觸不良引起的直流電阻不平衡率超標(biāo)的措施如下。應(yīng)定期對分接開關(guān)進(jìn)行檢修。避免分接開關(guān)機件的各部分螺釘松動。選用質(zhì)量良好的分接開關(guān)，保證觸頭接觸良好。4.2.4繞組斷股、匝間短路變壓器繞組斷股多為短路斷股，一般發(fā)生在變壓器事故中，易造成繞組燒斷、燒損，其結(jié)果必然導(dǎo)致直流電阻不平衡率超標(biāo)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，變壓器繞組中流過的短路電流比額定電流大幾十倍。大電流使繞組溫度急劇上升，絕緣材料因過熱而劣化。作用時間大于2s時，導(dǎo)線因過熱會退火軟化，導(dǎo)致機械性能下降，繞組發(fā)生永久性變形。同時，短路電動力也將使絕緣下降，造成匝間短路，甚至使導(dǎo)線斷股。為消除由于斷股引起的直流電阻不平衡率超標(biāo)，宜采取如下措施：變壓器受到短路電流沖擊后，應(yīng)及時測量其直流電阻，發(fā)現(xiàn)斷股及時檢修。利用色譜分析結(jié)果進(jìn)行綜合分析判斷。此外，繞組本身內(nèi)部導(dǎo)線與導(dǎo)線的聯(lián)結(jié)以及繞組出頭與引線的聯(lián)結(jié)，都采用銅焊或氣焊。當(dāng)變壓器電流較大時，繞組的線匝往往由數(shù)根并聯(lián)導(dǎo)線組成。若出現(xiàn)“虛焊”，其中有一根甚至幾根未能焊接牢固，或者是繞組的出線與引線的焊接處接觸不良，則會引起阻值上升，造成變壓器繞組三相直流電阻不平衡，有時超過國家標(biāo)準(zhǔn)。5.結(jié)束語通過上面的分析，我們知道引起變壓器繞組直流電阻不平衡率超標(biāo)的原因很多。對測量出來的直流電阻數(shù)據(jù)，我們要先加以歸類。根據(jù)分類，再進(jìn)一步根據(jù)例行試驗數(shù)據(jù)和技術(shù)經(jīng)驗對故障進(jìn)行大概的判斷。一些故障判斷還要通過其它試驗項目進(jìn)行進(jìn)一步的判斷，例如變壓器的變比測試。只有進(jìn)行綜合判斷、比較，才能最后下結(jié)論，以免因誤判造成不必要的損失或影響安全生產(chǎn)。同時應(yīng)認(rèn)真安裝和檢修變壓器，加強變壓器運行管理。測試人