基于故障點(diǎn)電路圖的變壓器直流電阻異常分析方法

吉留順，高振府，賈冬明，周曉辰，高起山

（1.國網(wǎng)河北省電力公司滄州供電分公司，河北 滄州 061000；2.國網(wǎng)河北省電力公司邢臺供電分公司，河北 邢臺 054000）

基于故障點(diǎn)電路圖的變壓器直流電阻異常分析方法

吉留順1，高振府1，賈冬明2，周曉辰1，高起山1

（1.國網(wǎng)河北省電力公司滄州供電分公司，河北 滄州 061000；2.國網(wǎng)河北省電力公司邢臺供電分公司，河北 邢臺 054000）

針對變壓器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，工作人員很難對直流電阻異常數(shù)據(jù)做出正確分析與判斷的問題，依據(jù)變壓器的電氣結(jié)構(gòu)，提出繪制變壓器直流電阻故障點(diǎn)電路圖，并利用該圖對變壓器可能出現(xiàn)的各種直流電阻異常進(jìn)行分析判斷的方法，通過案例分析認(rèn)為該方法能夠?qū)ψ儔浩髦绷麟娮璁惓＿M(jìn)行正確判斷，保證設(shè)備可靠運(yùn)行。

變壓器；直流電阻；故障分析；故障點(diǎn)電路圖

直流電阻測試變壓器電氣試驗(yàn)的重要項(xiàng)目之一，通過直流電阻試驗(yàn)可以檢查變壓器套管內(nèi)導(dǎo)電桿的聯(lián)結(jié)是否接觸不良、變壓器繞組是否存在匝間或?qū)娱g短路、多股并聯(lián)組是否斷股、有載分接開關(guān)的導(dǎo)電部是否接觸不良等缺陷［1-3］。變壓器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，電氣接點(diǎn)很多，這給直流電阻測試數(shù)據(jù)分析帶來了很大困難。因此，提出基于故障點(diǎn)電路圖的直流電阻異常分析方法，可以很好的解決這一問題。

1　測量回路及開關(guān)結(jié)構(gòu)分析

1.1變壓器直流電阻測試回路結(jié)構(gòu)

變壓器的直流電阻測量回路由直阻測試儀、變壓器套管、變壓器繞組、有載分接開關(guān)（選擇開關(guān)、切換開關(guān)）、中性點(diǎn)套管6個部分組成，見圖1。

其中的每個部分都是試驗(yàn)電流的必經(jīng)之路，任何一個部分出了問題，反映到變壓器的直流電阻上都會有相應(yīng)的特征數(shù)據(jù)，通過分析這些特征數(shù)據(jù)，就可以找出相應(yīng)故障部位。

圖1　直流電阻測量回路組成

1.2有載分接開關(guān)的電氣結(jié)構(gòu)

變壓器有載分接開關(guān)是一種組合式分接開關(guān)，由切換開關(guān)和選擇開關(guān)兩部分組成。上半部分是切換開關(guān)，下半部分是選擇開關(guān)，它的電氣部分由動靜觸頭、桶壁觸頭和引線組成，各觸頭間的觸點(diǎn)和引線接點(diǎn)是電路中的故障點(diǎn)。圖2是M型分接開關(guān)的整體結(jié)構(gòu)圖。

圖2　有載分接開關(guān)整體結(jié)構(gòu)

選擇開關(guān)電氣部分組由動觸靜觸頭、極性開關(guān)以及調(diào)壓繞組的接線端子組成。動觸頭有2組，一組是單數(shù)動觸頭，負(fù)責(zé)和單數(shù)靜觸頭連接；另一組是雙數(shù)動觸頭，負(fù)責(zé)和雙數(shù)靜觸頭連接。調(diào)壓時2組動觸頭交替轉(zhuǎn)動接到要連接的靜觸頭上，動靜觸頭通過插入方式連接。造成變壓器直流電阻異常的故障點(diǎn)有選擇開關(guān)的動觸頭、靜觸頭以及調(diào)壓引線與靜觸頭接線端子的連接處。

切換開關(guān)由快速機(jī)構(gòu)、動靜觸頭、過渡電阻和過渡觸頭組成。動觸頭由快速機(jī)構(gòu)帶動完成單、雙位置的切換；靜觸頭是一個兩面觸頭，外面和絕緣桶壁觸頭連接，里面和動觸頭連接。切換開關(guān)造成變壓器直流電阻異常的故障點(diǎn)有動觸頭、靜觸頭、中性點(diǎn)觸頭、桶壁觸頭以及桶壁觸頭與引線連接處。

2　制作變壓器直流電阻故障點(diǎn)電路圖

為了便于故障分析，把造成變壓器直流電阻異常的故障部位找出，用故障點(diǎn)表示。這樣就得到由故障點(diǎn)組成的測量電路，見圖3。

圖3 直流電阻故障點(diǎn)電路

圖3中數(shù)字1-9分別代表著不同的故障部位，通過對電路圖的分析可知，電路有2種基本情況，一種是分接開關(guān)在單數(shù)位置的電路，一種是分接開關(guān)在雙數(shù)位置的電路，根據(jù)電路的組合情況和故障點(diǎn)的分布，變壓器的直流電阻異常有以下幾種典型情況。

當(dāng)單數(shù)位置上的3、4、5、6點(diǎn)出現(xiàn)故障時，試驗(yàn)數(shù)據(jù)就會在所有單數(shù)位置出現(xiàn)異常；當(dāng)3'、4'、5'、6'點(diǎn)出現(xiàn)故障時，試驗(yàn)數(shù)據(jù)就會在所有雙數(shù)位置出現(xiàn)異常；無論是單數(shù)位置還是雙數(shù)位置測量時，電流都要流經(jīng)1、2、7、8點(diǎn)，所以當(dāng)1、2、7、8點(diǎn)上出現(xiàn)故障時，試驗(yàn)數(shù)據(jù)就會在所有位置出現(xiàn)異常。當(dāng)9點(diǎn)出現(xiàn)故障時，試驗(yàn)數(shù)據(jù)就會表現(xiàn)為額定分接位置前后不對稱。當(dāng)故障沒有規(guī)律的散落在3、4、5、6、3'、4'、5'、6'點(diǎn)上時，試驗(yàn)數(shù)據(jù)就會表現(xiàn)為某些分接位置和某相上異常，就分接位置和三相來說都沒有規(guī)律。

從故障點(diǎn)的分布情況來看，9個故障點(diǎn)中的6個故障點(diǎn)都分布在分接開關(guān)上，所以分接開關(guān)是變壓器直流電阻測量的重點(diǎn)，也是故障多發(fā)點(diǎn)。

3　利用故障點(diǎn)電路圖進(jìn)行數(shù)據(jù)分析

3.1正常狀態(tài)變壓器的直流電阻數(shù)據(jù)特征

正常情況下直流電阻有固定的規(guī)律特性，各分接位置三相直阻數(shù)值基本相等；相鄰分接位置數(shù)值差基本相等；額定分接位置前后對應(yīng)數(shù)值基本相等。如果在試驗(yàn)中測得的數(shù)據(jù)沒有上述規(guī)律特性，就表明變壓器直流電阻異常。

3.2變壓器直流電阻的判斷依據(jù)

除了3.1中提到的特征以外，狀態(tài)良好的變壓器直流電阻測試結(jié)果必須滿足以下幾個方面要求［4］：所有分接位置三相不平衡系數(shù)符合規(guī)程要求，即相間差不大于2%，線間差不大于1%；相鄰分接位置的直流電阻差值無明顯變化；額定分接位置前后對應(yīng)的數(shù)值基本相等；直流電阻與初值相比變化不大于2%，比較時要算到同一溫度下。

3.3變壓器直流電阻典型異常情況分析

3.3.1跳躍式試驗(yàn)數(shù)據(jù)異常

該情況中的直流電阻數(shù)據(jù)呈現(xiàn)不連續(xù)的、跳躍式變化規(guī)律，如表1所示。通過對表1的數(shù)據(jù)分析可以看出，雙數(shù)位置三相不平衡系數(shù)超標(biāo)；雙數(shù)位置W相數(shù)值偏大；與初值比雙數(shù)位置超標(biāo)；相鄰分接位置的差值偏差較大；與初值比除9位置外其他單數(shù)位置均無異常。

表1　跳躍式直流電阻數(shù)據(jù)

利用故障點(diǎn)電路圖進(jìn)行分析，3、4、5、6點(diǎn)是試驗(yàn)電流流過雙數(shù)位置的唯一通道，雙數(shù)位置試驗(yàn)數(shù)據(jù)異常，說明問題出在上述點(diǎn)對應(yīng)的位置上。所以造成變壓器直流電阻異常的可能因素有：選擇開關(guān)雙數(shù)靜觸頭與引線的連接螺栓松動，造成引線與靜觸頭接觸不良；選擇開關(guān)雙數(shù)動觸頭壓力變小、合不到位或表面灼傷，造成動觸頭接觸不良；絕緣桶壁上雙數(shù)桶壁觸頭的接線螺絲栓松動，造成引線與桶壁觸頭接觸不良；切換開關(guān)雙數(shù)靜觸頭壓力變小，造成靜觸頭與絕緣桶壁觸頭接觸不良；切換開關(guān)雙數(shù)靜觸頭表面灼傷或位置不正，造成切換開關(guān)動靜觸頭接觸不良。

3.3.2某相所有分接位置試驗(yàn)數(shù)值增大

該情況中，異常情況表現(xiàn)為某相所有分接位置直流電阻均偏大，如表2所示。

表2　某相所有位置均偏大的數(shù)據(jù)

結(jié)合圖2可知：無論是單數(shù)位置還是雙數(shù)位置測量時，電流都要流經(jīng)1、2、7、8點(diǎn)，所以當(dāng)上述點(diǎn)上出現(xiàn)故障時，試驗(yàn)數(shù)據(jù)就會在所有位置出現(xiàn)異常。

造成直流電阻異常的可能因素有：套管導(dǎo)電桿接頭接觸不良（螺栓松動、螺桿絲扣灼傷或氧化）；多股導(dǎo)線繞組斷股使繞組截面變?。磺袚Q開關(guān)動觸頭表面灼傷或連接松動；切換開關(guān)中性點(diǎn)觸頭與桶壁觸頭接觸不良；中性點(diǎn)套管導(dǎo)電桿接頭接觸不良（螺栓松動、螺桿絲扣氧化）。

3.3.3部分分接位置數(shù)據(jù)異常，數(shù)值大小無規(guī)律

該情況中，數(shù)據(jù)異常表現(xiàn)為部分分接位置直流電阻數(shù)據(jù)呈現(xiàn)大小無規(guī)律變化，如表3所示。

表3　部分分接位置異常數(shù)據(jù)

從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，多數(shù)分接位置數(shù)據(jù)異常，無論是對每個分接位置或?qū)γ宽?xiàng)來說都沒有規(guī)律可言。

導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)異常的可能因素是：氧化膜或油膜的原因造成某些選擇開關(guān)和切換開關(guān)動靜觸頭接觸不良；選擇開關(guān)結(jié)構(gòu)變化（支架偏斜下垂），使動靜觸頭接觸位置不正造成接觸不良。

3.3.4某相所有分接位置數(shù)值變?。ㄅc初值比較）

該情況中，數(shù)據(jù)異常表現(xiàn)為與初值相比，某相所有分解位置數(shù)值變小，如表4所示。

上述情況一般在變壓器出口短路或進(jìn)水導(dǎo)致絕緣受損后，對變壓器進(jìn)行直流電阻試驗(yàn)時會出現(xiàn)這種情況，這時還要結(jié)合變比試驗(yàn)、繞組變形試驗(yàn)、電容量試驗(yàn)等進(jìn)行綜合分析。如果變比試驗(yàn)結(jié)果異常說明變壓器繞組出現(xiàn)了匝間或?qū)娱g短路。

3.3.5過額定分接后數(shù)值變大

該情況中，數(shù)據(jù)異常表現(xiàn)為某一相或者多相數(shù)據(jù)在額定分接以后的位置中，直流電阻數(shù)值過大，如表5所示。

從表5可以看出，過額定分接位置后V、W相數(shù)值均變大，根據(jù)故障點(diǎn)電路圖分析：當(dāng)9點(diǎn)出現(xiàn)故障時，試驗(yàn)數(shù)據(jù)就會表現(xiàn)為額定分接位置前后不對稱，所以故障發(fā)生在極性開關(guān)上。

表4　單相所有位置變小的數(shù)據(jù)

表5　過額定分接位置后變大的數(shù)據(jù)

可能原因有以下幾個方面：極性開關(guān)+極靜觸頭表面氧化膜或油膜過重導(dǎo)致接觸不良；極性開關(guān)合不到位或合的位置不正導(dǎo)致接觸不良；極性開關(guān)靜觸頭連接螺栓松動。

4　案例分析

某變電站1號主變壓器在直流電阻試驗(yàn)過程中，出現(xiàn)跳躍式數(shù)據(jù)異常，如表6所示。

利用故障點(diǎn)電路圖，結(jié)合3.3.1中的分析方法，可以認(rèn)定可能的原因。

為了確定故障的具體部位，對變壓器進(jìn)行分解試驗(yàn)，首先吊出切換開關(guān)，測量各相單、雙位置的接觸電阻，進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn) W相雙數(shù)接觸電阻較其他值明顯偏大，測量數(shù)據(jù)如下：單數(shù)位置接觸電阻U、V、W三相分別為96μΩ、116μΩ、89 μΩ；雙數(shù)位置接觸電阻U、V、W三相分別為108 μΩ、90μΩ、1 880μΩ。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)W相雙數(shù)靜觸頭有灼傷痕跡，用手按壓W相雙數(shù)靜觸頭外側(cè)，發(fā)現(xiàn)壓力明顯變小，由此確定了直阻異常的原因是由于雙數(shù)靜觸頭壓力變小、表面灼傷引起的。

表6　1號主變壓器直流電阻數(shù)據(jù)

經(jīng)查灼傷深度已經(jīng)超過了1 mm，必須對靜觸頭進(jìn)行更換。更換切換開關(guān)靜觸頭后試驗(yàn)數(shù)據(jù)恢復(fù)正常。

5　結(jié)論

直流電阻試驗(yàn)涉及變壓器多處結(jié)構(gòu)，可以檢測出多種缺陷，每種缺陷反應(yīng)到直流電阻上都有相應(yīng)的數(shù)據(jù)特征。實(shí)踐證明，結(jié)合數(shù)據(jù)特征，利用故障點(diǎn)電路圖法，能夠快速對變壓器直流電阻異常進(jìn)行正確的分析和判斷，找出故障位置，從而顯著提高變壓器的狀態(tài)檢修工作效率和質(zhì)量，保證設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。

［1］ Q/GDW 04-10501047-2009，河北省電力公司輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程［S］.

［2］ 李建明，朱 康.高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)方法［M］.北京：中國電力出版社，2001.

［3］ 陳敢峰.變壓器檢修［M］.北京：中國水利水電出版社，2006.

［4］ 陳敢峰，姚集新.變壓器分接開關(guān)實(shí)用技術(shù)［M］.北京：中國水利水電出版社，2003.

本文責(zé)任編輯：靳書海

Transfomer Direct-current Resistance Unusual Analysis Method Based on Defect Point Circuit Diagram

Ji Liushun1，Gao Zhenfu1，Jia Dongming2，Zhou Xiaochen1，Gao Qishan1
（1.State Grid Hebei Electric Power Corporation Cangzhou Supply Branch，Cangzhou 061000，China；2.State Grid Hebei Electric Power Corporation Xingtai Supply Branch，Xingtai 054000，China）

As a result of the complicated transfomer structure，it is very difficult to analyze the unusual direct-current resistance results.According to transfomer structure，this paper presents the method that draw the transformer direct-current defect point circuit diagram，and to analyze the unusual direct-current resistance condition occuring for the transformer possibly，considers that this method can judge the unusual direct-current resistance condition correctly through this method.which can help people analysise the unusual direct-current results quickly and correctly.

transfomer；direct-current resistance；detect analysis；detect point circuit diagram

TM934.1

B

1001-9898（2016）02-0048-04

2015-10-11

吉留順（1965-），男，高級技師，主要從事電氣試驗(yàn)及狀態(tài)檢修相關(guān)工作。