干式變壓器直流電阻超標原因分析與研究

馮 旭，周俊華，鄒高增，雷挺宇

(湖北清江水電開發(fā)有限責任公司，湖北 宜昌 443000)

變壓器繞組直流電阻的測量是變壓器試驗中的一個重要試驗項目。直流電阻試驗，可以檢查出繞組內部導線的焊接質量，引線與導線的焊接質量，分接開關、引線、與套管等載流部件的接觸是否良好，三相電阻是否平衡等[1]。直流電阻不平衡會導致變壓器相間或相對地間產生循環(huán)電流，增加變壓器的附加損耗，甚至導致變壓器的不對稱運行，引發(fā)電力事故。

本文對某20 kV干式變壓器低壓繞組直流電阻三相不平衡開展分析與研究，發(fā)現(xiàn)故障原因為測量取點不當致使測量誤差偏大，改變測量點后消除故障。

1 直流電阻不平衡的要求

電力行業(yè)標準DL/T 596-1996 《電氣設備預防性試驗規(guī)程》[2]中規(guī)定了變壓器繞組直流電阻不平衡率的要求：

1)1.6 MVA以上變壓器，各相繞組電阻相互間的差別不應大于三相平均值的2%，無中性點引出的繞組，線間差別不應大于三相平均值的1%；

2)1.6 MVA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%；

3)與以前相同部位測得值比較，其變化不應大于2%。

2 分析研究

2.1 發(fā)現(xiàn)缺陷

圖1 某廠20 kV變壓器結構示意圖(a0b0c0為測量取點處)

試驗人員于2019年3月測量低壓繞組直流電阻時，發(fā)現(xiàn)三相直流電阻偏差達到了4.57%遠遠超出《電氣設備預防性試驗規(guī)程》規(guī)定的1%。為保證試驗數據準確性，現(xiàn)場分別使用了3套不同型號的試驗儀器(包括試驗線) 重復多次測量，測量所得結果如表1所示。

表1 變壓器低壓側直流電阻測試數據表

2.2 計算分析

2.2.1 計算各分支等效電阻值

該變壓器低壓側為三角形連接，其等效電路圖如圖2所示。

圖2 低壓側等效電路圖以及星三角變換圖

先采用Δ-Y變換，運用公式(1)求出Ra0，Rb0，Rc0，之后采用Y-Δ變換，運用公式(2)求出Ra0b0，Rb0c0，Rc0a0。求出等效電阻值如表2所示。

(1)

(2)

表2 變壓器低壓側直流電阻等效值表 μΩ

2.2.2 結果分析

從計算結果可以得出Rc0a0最大，結合變壓器結構，發(fā)現(xiàn)c0a0之間的連接母排最長。初步判斷可能由于變壓器連接母排接觸電阻較大，影響了直流電阻的測量值。將連接母排接觸電阻考慮進去之后測量等效電路圖如圖3所示。

圖3 等效電路圖

為驗證推測，拆除聯(lián)接母排，測量各個分段電阻值，具體如表3。

表3 變壓器低壓側各電阻值表 μΩ

由表3可得，a0b0間連接母排電阻為Rb0b+Rya0=149，約占了總測量電阻的9.08%；b0c0間連接母排電阻為Rc0c+Rzb0=58，約占了總測量電阻的3.73%；c0a0間連接母排電阻為Ra0a+Rxc0=215，約占了總測量電阻的12.57%。

由此可以確定上述推測的正確性：由于干式變壓器連接母排間電阻值過大，明顯影響測量值，導致三相直流電阻不平衡。

3 改進措施及驗證

在c0a0處測量繞組直流電阻理論推導如式(3)所示：

+(Ra0a+Rxc0)

(3)

在ax處測量繞組直流電阻理論推導如公式(4)所示：

(4)

從公式3、公式4可以得出：

在ax處測量繞組的直流電阻R′ax僅與Rax有關，能夠有效屏蔽連接母排電阻Ra0a與Rxc0對于測量值的影響，降低測量誤差。

為驗證上述分析計算，采取改進后測量方法，在ax,by,cz處進行測量。測量所得結果如表4所示。

表4 兩種不同測量方法所得結果表

從表4可得，改進后試驗方法能夠有效屏蔽母排連接電阻對于低壓繞組直流電阻測量值的影響，降低測量誤差，提高測量精度。

4 結 語

本次干式變壓器低壓側直流電阻偏差超標的原因為：測量時未能充分考慮連接母排電阻對于測量值的影響，致使測量誤差偏大，導致三相直流電阻不平衡。改變測量位置后，有效消除了連接母排電阻對于測量結果的影響，降低了測量誤差，試驗合格。

在測量大容量，高變比的變壓器低壓側直流電阻時，由于其本身阻值較小，應充分考慮到連接母排電阻對于測量值的影響。

致使變壓器直流電阻偏差超標原因很多，建議反復進行試驗，深入分析試驗數據，依據試驗結果綜合判斷。