一起10 kV配電變壓器直流電阻不平衡率超標(biāo)的原因分析與處理＊

李紹棟

一起10 kV配電變壓器直流電阻不平衡率超標(biāo)的原因分析與處理＊

李紹棟

（廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530007）

變壓器繞組直流電阻測(cè)試是查找變壓器故障的重要手段之一。通過(guò)對(duì)預(yù)防性試驗(yàn)中某10 kV配電變壓器低壓側(cè)出現(xiàn)的直流電阻不平衡率嚴(yán)重超標(biāo)問(wèn)題進(jìn)行討論和分析，查找到了引起該變壓器直流電阻不平衡率超標(biāo)的主要原因并成功排除故障，為現(xiàn)場(chǎng)變壓器檢修提供了理論依據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

配電變壓器；直流電阻；不平衡率；交接試驗(yàn)

1 引言

變壓器繞組直流電阻試驗(yàn)是查找變壓器故障的主要手段，直流電阻不平衡會(huì)導(dǎo)致變壓器相間或相對(duì)地間產(chǎn)生循環(huán)電流，增加變壓器的附加損耗，甚至導(dǎo)致變壓器的不對(duì)稱運(yùn)行，可能導(dǎo)致變壓器燒毀，引發(fā)電力事故[1]。

中國(guó)變壓器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》（GB/T 6451—2015）和《干式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》（GB/T 10228—2015）對(duì)變壓器繞組直流電阻的不平衡率作了要求，明確規(guī)定了繞組直流電阻不平衡率的線間差和相間差的偏差限值。

在工程中，繞組直流電阻測(cè)量是變壓器出廠試驗(yàn)、交接試驗(yàn)、運(yùn)行期間的預(yù)防性試驗(yàn)必測(cè)項(xiàng)目，一方面是為了判斷直流電阻不平衡率的是否滿足要求；另一方面，是為了檢查繞組、開(kāi)關(guān)和套管之間引線的連接是否良好、繞組匝間是否存在短路等故障。

試驗(yàn)中如果發(fā)現(xiàn)直流電阻測(cè)試數(shù)據(jù)異常，則說(shuō)明變壓器可能存某種缺陷，需要及時(shí)分析處理，防止故障擴(kuò)大，導(dǎo)致停電等事故發(fā)生。

本文以1臺(tái)10 kV 配電變壓器為實(shí)例，針對(duì)其在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)低壓繞組直流電阻異常的問(wèn)題，通過(guò)分析直流電阻不平衡率超標(biāo)的主要原因及預(yù)防措施，并對(duì)故障處理過(guò)程進(jìn)行了描述，為現(xiàn)場(chǎng)變壓器檢修提供了理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

2 問(wèn)題描述

某型號(hào)為S11-800/10-0.4的三相油浸式配電變壓器，聯(lián)接組別為Yyn0，高壓側(cè)繞組為5擋電壓調(diào)節(jié)，運(yùn)行擋位在3檔10 kV位置。在進(jìn)行直流電阻測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的低壓側(cè)直流電阻值如表1所示。

計(jì)算該變壓器繞組直流電阻不平衡率：

式（1）中：max為直流電阻三相測(cè)量值的最大值；min為直流電阻三相測(cè)量值的最小值；av為直流電阻三相測(cè)量值的平均值。

中國(guó)變壓器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》（GB/T 6451—2015）和《干式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》（GB/T 10228—2015）兩個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定了配電變壓器繞組直流電阻不平衡率要求，如表2所示[2-3]。

表1 S11-800/10-0.4型配電變壓器低壓側(cè)直流電阻測(cè)量值

試驗(yàn)項(xiàng)目相別試驗(yàn)數(shù)據(jù)/mΩ 繞組直流電阻低壓側(cè)ao1.072 bo1.073 co1.495

注：繞組直流電阻測(cè)試環(huán)境溫度為22 ℃，油溫為28 ℃。

表2 國(guó)標(biāo)中對(duì)10 kV配電變壓器直流電阻不平衡率的要求

電壓等級(jí)/kV變壓器類(lèi)型容量范圍/kVA不平衡率/（%） 相間小于等于線間小于等于 10油浸式配電變壓器—42 10干式配電變壓器≤2 50042

根據(jù)以上測(cè)量數(shù)值經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理計(jì)算可知，該變壓器的相間不平衡率達(dá)到34.88%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)規(guī)定偏差應(yīng)不大于4%的數(shù)值。

3 直流電阻測(cè)試數(shù)據(jù)異常的原因分析

3.1 繞組直流電阻的組成

10 kV配電變壓器低壓側(cè)繞組的直流電阻由繞組電阻、引線電阻、中性線電阻、接觸電阻等四部分構(gòu)成，可以用公式（2）計(jì)算（以低壓側(cè)c相為例）：

c0=c+cy+c0+cj（2）

式（2）中：c0為低壓側(cè)c相線間直流電阻，mΩ；c為低壓側(cè)c相繞組電阻，mΩ；cy為低壓側(cè)c相繞組引線電阻，mΩ；c0為低壓側(cè)中性線電阻，mΩ；cj為低壓側(cè)c相引線所有連接位置的接觸電阻，mΩ。

3.2 造成數(shù)據(jù)異常的可能原因及預(yù)防措施

3.2.1 人為和儀器因素

人為因素主要包括直流電阻測(cè)試儀選擇不當(dāng)、測(cè)試方法不正確、測(cè)試電流大小選擇不當(dāng)、測(cè)試線夾不緊等；儀器因素主要是測(cè)試儀自身故障或者是測(cè)試儀的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性較差等。

人為因素問(wèn)題主要通過(guò)日常加強(qiáng)高壓試驗(yàn)培訓(xùn)、學(xué)習(xí)掌握試驗(yàn)新技術(shù)新方法，加強(qiáng)對(duì)試驗(yàn)規(guī)程的學(xué)習(xí)，嚴(yán)格按照規(guī)程規(guī)范操作等方法提高人員自身素質(zhì)來(lái)解決。儀器因素主要是加強(qiáng)日常對(duì)儀器的管理，特別是精密儀器的保存管理，確保精密儀器保管的環(huán)境條件符合要求。另外，應(yīng)按時(shí)將儀器送檢，確保儀器的準(zhǔn)確性。

3.2.2 繞組材料不合格，非同一批次材料

變壓器三相繞組導(dǎo)線材料應(yīng)選擇同一廠家、同一批次的導(dǎo)線材料，并保證電阻率相同，相關(guān)的附件材料如導(dǎo)電桿、銅排、引線、接線片、銅棒等也要配置合理，選取得當(dāng)。

通常情況下，新設(shè)計(jì)的變壓器都會(huì)根據(jù)單臺(tái)用量采購(gòu)繞組導(dǎo)線，都會(huì)滿足同一廠家、同一批次的條件要求[1]。但是，變壓器故障特別是繞組故障后對(duì)其進(jìn)行檢修，如需要更換某一相繞組，很多地方特別是農(nóng)村地區(qū)為了節(jié)省資金僅更換故障相繞組，沒(méi)有同時(shí)更換三相繞組，這就很難保證直流電阻不平衡率滿足要求。此外，繞組更換安裝技術(shù)不規(guī)范、處理不到位也可能導(dǎo)致直流電阻不平衡率不合格。

3.2.3 接觸不良

配電變壓器接觸不良引起的直流電阻偏大的主要原因有：①繞組引線與導(dǎo)電桿連接不緊或接觸面積過(guò)小；②分接開(kāi)關(guān)連接不牢固、松動(dòng)；③套管將軍帽導(dǎo)電桿與繞組引線導(dǎo)電桿接觸不良等[4]。

現(xiàn)場(chǎng)可以通過(guò)相應(yīng)相別的某擋或某幾擋的直流電阻值偏大情況來(lái)判斷。此外，可以通過(guò)提高安裝與檢修質(zhì)量，確保各連接部位良好連接來(lái)解決問(wèn)題。

3.2.4 繞組缺陷

繞組缺陷主要包括繞組自身缺陷和繞組工藝缺陷，繞組自身缺陷包括繞組斷線、斷股、匝間短路和層間短路，繞組工藝缺陷包括繞組與引線連接處虛焊、脫焊[5]。導(dǎo)致直流電阻偏大的可能情況是繞組和引線連接點(diǎn)虛焊、多股并聯(lián)的繞組有一兩股未焊接等。如果變壓器的聯(lián)結(jié)方式是三角形接線，發(fā)生一相斷線時(shí)，則斷線相線間電阻為正常值的3倍，另兩相線間電阻為正常值的1.5倍。

通過(guò)短路測(cè)試可以發(fā)現(xiàn)并彌補(bǔ)繞組自身缺陷。變壓器繞組繞制前后均要對(duì)換位導(dǎo)線和組合導(dǎo)線進(jìn)行短路測(cè)試，可以避免因?qū)Ь€質(zhì)量問(wèn)題和繞制過(guò)程中導(dǎo)致絕緣破損造成的股間、匝間短路問(wèn)題。

通過(guò)焊接工藝可以解決繞組工藝缺陷問(wèn)題。焊接過(guò)程中要保證焊接牢固，不得有虛焊、漏焊，保證焊接的接觸面積，機(jī)械連接處需鍍錫和壓花處理等。另外，使用防松螺母可以有效預(yù)防螺絲松動(dòng)造成的接觸不良。

3.2.5 分接開(kāi)關(guān)故障

分接開(kāi)關(guān)故障引起的直流電阻不平衡率超標(biāo)的情況主要有3種：①擋位指針錯(cuò)位或移位；②分接開(kāi)關(guān)引線接錯(cuò)；③分接開(kāi)關(guān)動(dòng)靜觸頭接觸不良或者是接觸面積過(guò)小。

上述第一種情況可以通過(guò)認(rèn)真核對(duì)分接開(kāi)關(guān)位置加以解決；第二種情況往往由于分接頭比較多，引線接線也比較多，導(dǎo)致在出廠或檢修時(shí)接錯(cuò)，因此，需要在安裝連接過(guò)程中認(rèn)真核對(duì)；第三種情況可以通過(guò)增大焊接面積，焊接處進(jìn)行電鍍處理解決。

4 直流電阻測(cè)數(shù)據(jù)異常原因查找與故障處理

4.1 直流電阻測(cè)數(shù)據(jù)異常原因查找

變壓器直流電阻數(shù)據(jù)異常原因診斷的難點(diǎn)是確定異常部位位置，現(xiàn)場(chǎng)一般按照難易程度進(jìn)行排查，先從表面、便于處理的區(qū)域開(kāi)始逐一排查，然后在檢查內(nèi)部、不易處理的地方檢查，最后確定異常部位。

4.1.1 復(fù)測(cè)

復(fù)測(cè)的目的是排除人為因素和儀器因素?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)該變壓器進(jìn)行重測(cè)，確保接線接觸良好，嚴(yán)格按照測(cè)試要點(diǎn)開(kāi)展測(cè)試，得到的結(jié)果與表1無(wú)差異；排查直流電阻測(cè)試儀的穩(wěn)定性和可靠性，通過(guò)對(duì)比該變壓器高壓側(cè)直流電阻測(cè)試數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，高壓側(cè)直流電阻數(shù)據(jù)無(wú)異常，不平衡率合格，由此判定所用測(cè)試儀穩(wěn)定性和可靠性沒(méi)問(wèn)題；更換測(cè)試儀器，測(cè)試結(jié)果與表1無(wú)差異。

4.1.2 數(shù)據(jù)異常原因分析與故障點(diǎn)確定

通過(guò)復(fù)測(cè)排除了人為因素和試驗(yàn)儀器因素。該變壓器是運(yùn)行中變壓器，投入運(yùn)行前試驗(yàn)數(shù)據(jù)正常，以往無(wú)檢修和更換繞組等記錄，可以排除不是因繞組材料或更換繞組導(dǎo)致的直流電阻不平衡率超標(biāo)。同時(shí)，數(shù)據(jù)異常出現(xiàn)在低壓側(cè)，由此可以排除存在分接開(kāi)關(guān)故障。

由此可以初步判斷，導(dǎo)致該變壓器繞組直流電阻數(shù)據(jù)異常的原因是接觸不良，對(duì)外部各連接點(diǎn)進(jìn)行接觸電阻檢查無(wú)問(wèn)題，說(shuō)明接觸不良的位置在變壓器內(nèi)部，需要進(jìn)行吊芯檢查，以便確認(rèn)位置。

4.2 故障處理

將變壓器吊芯，檢查各個(gè)連接部位連接情況后發(fā)現(xiàn)低壓繞組的c相繞組與套管連接處的軟銅排發(fā)熱變色，有氧化物存在，同時(shí)繞組和套管連接處的緊固螺母也有松動(dòng)現(xiàn)象?，F(xiàn)場(chǎng)將氧化層清除，把緊固螺母加固后復(fù)測(cè)該變壓器低壓側(cè)繞組直流電阻如表3所示，可以看出，三相不平衡率符合要求。

表3 S11-800/10-0.4型型配電變壓器檢修后低壓側(cè)直流電阻測(cè)量值

試驗(yàn)項(xiàng)目相別試驗(yàn)數(shù)據(jù)/mΩ 繞組直流電阻低壓側(cè)ao1.071 bo1.073 co1.086

5 結(jié)束語(yǔ)

變壓器繞組直流電阻測(cè)量與分析可以查出變壓器運(yùn)行中的諸多隱患，當(dāng)配電變壓器某相直流電阻測(cè)量值明顯異常時(shí)，可以從人為和儀器因素、導(dǎo)線材料、連接點(diǎn)接觸不良、繞組缺陷、分接開(kāi)關(guān)故障五個(gè)方面進(jìn)行逐一排查，根據(jù)情況需要，對(duì)套管、引線、調(diào)壓分接開(kāi)關(guān)甚至繞組線圈等進(jìn)行逐一檢查，發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)并有針對(duì)性地解決，保證變壓器安全運(yùn)行和供電的可靠性。

筆者對(duì)工程預(yù)防性試驗(yàn)中的一起10 kV配電變壓器直流電阻不平衡率超標(biāo)問(wèn)題進(jìn)行分析，通過(guò)繞組直流電阻的構(gòu)成分析了導(dǎo)致測(cè)試數(shù)據(jù)異常的原因，并提出了解決方案，完成了變壓器的故障處理。

［1］呂騰飛，張寧，陳朋，等.關(guān)于電力變壓器直流電阻不平衡率的研究［J］.變壓器，2018（7）：17-21.

［2］沈陽(yáng)變壓器研究院股份有限公司，華東電網(wǎng)有限公司，特變電工沈陽(yáng)變壓器集團(tuán)有限公司，等.GB/T 6451—2015 油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求［S］.出版社不詳，2015.

［3］沈陽(yáng)變壓器研究院股份有限公司，順特電氣設(shè)備有限公司，明珠電氣有限公司，等.GB/T 10228—2015 干式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015.

［4］霍曉良，齊輝，趙峻峰，等.主變壓器繞組電阻異常分析及處理［J］.河北電力技術(shù)，2013（1）：36-37.

［5］袁燕嶺，甘景福，陳震，等.變壓器直流電阻測(cè)試數(shù)據(jù)異常分析與處理［J］.變壓器，2011（4）：60-62.

TM421

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.16.022

2095－6835（2019）16－0054－03

李紹棟（1982—），男，碩士，廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師、英國(guó)工程技術(shù)學(xué)會(huì)（IET，The Institution of Engineering and Technology）注冊(cè)主任工程師（Incorporated Engineer-IEng），研究方向?yàn)楦邏航^緣技術(shù)、電氣設(shè)備試驗(yàn)技術(shù)。

2017年度廣西職業(yè)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目“高職高專(zhuān)《高電壓技術(shù)》課程立體化教學(xué)體系建設(shè)的研究”（編號(hào)：GXGZJG2017B059）

〔編輯：張思楠〕