電爐變壓器直流電阻異常分析及對(duì)策

常富 翟力慧

摘要：變壓器繞組直流電阻的測(cè)試是預(yù)防性試驗(yàn)和設(shè)備交接試驗(yàn)的基本項(xiàng)目之一，也是變壓器檢修后的重要檢查試驗(yàn)項(xiàng)目，是發(fā)現(xiàn)繞組缺陷的重要手段。通過對(duì)直流電阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，與出廠數(shù)據(jù)、歷年試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合比較，可以發(fā)現(xiàn)變壓器引線接觸不良、導(dǎo)線開焊、分接開關(guān)接觸不良等缺陷，有利于指導(dǎo)檢修工作的順利開展，以達(dá)到快速準(zhǔn)確地找出缺陷部位，采取有效措施、縮短檢修工期，保證檢修質(zhì)量和變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行的目的。

關(guān)鍵詞：電爐變壓器;直流電阻;有載分接開關(guān)

引言

變壓器繞組直流電阻的測(cè)量是電力生產(chǎn)工作中的重要試驗(yàn)項(xiàng)目。其目的是檢查繞組焊接頭的質(zhì)量、電壓分接頭的各個(gè)位置、引線與套管的接觸狀況、有無層間短路或內(nèi)部短線現(xiàn)象等，因此在交接和預(yù)試等工作中都必須進(jìn)行該項(xiàng)試驗(yàn)。變壓器繞組的本質(zhì)是帶有鐵芯的電感線圈。其本身的直流電阻值偏小，數(shù)值一般在0.001～1Ω左右;同時(shí)等效電感的初值可達(dá)數(shù)百、上千亨。由繞組等效回路的時(shí)間常數(shù)τ=L/R可知，在電力變壓器中，時(shí)間常數(shù)τ的數(shù)值往往較大，在固定直流源的作用下，繞組中電流上升并趨于穩(wěn)定的時(shí)間也較長(zhǎng)。通常在測(cè)量直流電阻的過程中，測(cè)量時(shí)間與電流穩(wěn)定時(shí)間大致相同，因此如何選擇一種精準(zhǔn)、高效、便捷的變壓器直流電阻測(cè)量方法，成為電力系統(tǒng)試驗(yàn)人員最關(guān)心的問題。

1變壓器工作原理及作用

在電力系統(tǒng)中，變壓器是通過電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)交流電壓大小變化、為電力系統(tǒng)或用戶傳送功率的電氣裝置，它主要由鐵心和套在鐵心上的兩個(gè)繞組組成。兩個(gè)繞組之間只有磁耦合，而沒有電聯(lián)系。當(dāng)一次繞組接入交流電源時(shí)，一次繞組中流過交流電流，鐵心中便產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)，交變磁場(chǎng)同時(shí)穿過一、二次繞組，一、二次繞組內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生交變的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。因一、二次繞組的匝數(shù)不同，所以產(chǎn)生的一、二次感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不相等，從而實(shí)現(xiàn)改變電動(dòng)勢(shì)大小的目的。當(dāng)施加直流電壓時(shí)，因電感較大，一般為數(shù)百至數(shù)千H，而電阻值R較小。在電源接通的瞬間，繞組中的電感電流為0，電阻沒有壓降，電壓全部加在電感兩側(cè)。通電一段時(shí)間后，電路穩(wěn)定，電感相當(dāng)于一條導(dǎo)線，直流電壓加在電阻兩側(cè)，此時(shí)，可從儀表中直接讀出變壓器繞組的電阻值。

2電爐變壓器直流電阻異常分析及對(duì)策

2.1減少電感值法

由電感公式L=dΦ/di可知，電感的大小受單位電流產(chǎn)生磁通變化量的影響。此類方法的出發(fā)點(diǎn)是在變壓器被測(cè)繞組或其他未被測(cè)量的繞組中加入電流，在最短時(shí)間內(nèi)使變壓器鐵芯達(dá)到飽和狀態(tài)，從而減小或抵消單位電流產(chǎn)生的磁通變化量;或是借助高低壓側(cè)繞組在鐵芯中流過的反向電流，產(chǎn)生反磁通，實(shí)現(xiàn)磁通抵消，達(dá)到消減電感的作用。此類方法有助磁法、短路去磁法等。下面以助磁法為例進(jìn)行分析，助磁法即是將高壓繞組和低壓繞組串聯(lián)一并測(cè)量。在同等測(cè)試電流作用下，高低壓側(cè)串聯(lián)測(cè)量比單獨(dú)測(cè)量能獲得更佳的勵(lì)磁效果，往往較小的電流就可使鐵芯飽和。此效果，在測(cè)量低壓繞組時(shí)尤為突出，原因在于高壓繞組的線圈匝數(shù)遠(yuǎn)超低壓繞組，更能加快飽和速度。電感一經(jīng)飽和，電感值就會(huì)隨之減小，時(shí)間常數(shù)也減小，從而加快測(cè)量速度。必須注意的是，在實(shí)際應(yīng)用中要保證流過高低壓側(cè)繞組電流方向的一致性，否則會(huì)出現(xiàn)反向效果，增加測(cè)量時(shí)間。

2.2調(diào)壓繞組在正、負(fù)極性下對(duì)應(yīng)檔位的電阻值分析

該電爐變壓器的調(diào)壓原理不同于傳統(tǒng)的雙繞組分接開關(guān)調(diào)壓方式，是利用了第三繞組調(diào)壓（串聯(lián)變壓器調(diào)壓）來進(jìn)行的，在主變壓器的油箱里增加了一臺(tái)串聯(lián)變壓器，主變壓器、串聯(lián)變壓器的低壓繞組串聯(lián)，利用設(shè)置在主變壓器的高壓調(diào)壓繞組給串聯(lián)變壓器高壓繞組供電，通過改變主變壓器高壓調(diào)壓繞組的分接來改變施加在串聯(lián)變壓器高壓繞組的電壓，使串聯(lián)變壓器的低壓繞組的電壓隨之改變。由于主、串變低壓繞組是串聯(lián)在一起的，所以他們的合成電壓將是兩個(gè)低壓繞組電壓的代數(shù)和。當(dāng)分接開關(guān)正接時(shí)，合成電壓等于主變低壓側(cè)繞組電壓與串變低壓側(cè)繞組電壓之和;當(dāng)分接開關(guān)負(fù)接時(shí)，合成電壓等于主變低壓側(cè)繞組電壓與串變低壓側(cè)繞組電壓之差。

2.3測(cè)量結(jié)果異常分析及預(yù)防措施

在測(cè)試過程中，存在工作人員操作不當(dāng)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果有誤差的現(xiàn)場(chǎng)。人為因素主要包括操作人員未能熟練掌握測(cè)量方法，存在測(cè)試電流大小選擇不正確、測(cè)量過程中未等讀數(shù)穩(wěn)定便記錄數(shù)據(jù)、測(cè)試線夾不緊等。例如，在測(cè)試某個(gè)型號(hào)為S11-M-250/1M、接線組別為Dyn11變壓器時(shí)，測(cè)得AB間電阻為RAB=315.6mΩ;RBC=3.50mΩ;RAC=3.53mΩ，平衡率R%=290.2%，超過規(guī)范要求。據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，可能是測(cè)試線夾連接不緊固導(dǎo)致。于是工作人員對(duì)試驗(yàn)接線、接線柱進(jìn)行反復(fù)檢查、打磨，使測(cè)試線與接線柱連接緊固，重新測(cè)量。測(cè)試結(jié)果為：RAB=3.537mΩ;RBC=3.511mΩ;RAC=3.497mΩ;平衡率R%=1.14%<2%，符合規(guī)范要求。1）預(yù)控措施防止因人的因素導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)誤差，主要是要提高人的工作技能及素質(zhì)。主要方法有：（1）加強(qiáng)試驗(yàn)人員的日常高壓試驗(yàn)培訓(xùn)，加強(qiáng)試驗(yàn)規(guī)程規(guī)范學(xué)習(xí)，嚴(yán)格按照規(guī)程規(guī)范操作等;（2）試驗(yàn)前對(duì)接線柱進(jìn)行打磨，避免因接線柱氧化導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。2）儀器因素儀器因素主要是測(cè)試儀自身故障，或者是因日常儲(chǔ)存環(huán)境影響或試驗(yàn)周期過期等，導(dǎo)致測(cè)試儀的準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性下降等。預(yù)控措施：加強(qiáng)對(duì)儀器的管理，尤其是精密儀器的保存管理，確保儀器保管的環(huán)境條件符合要求。同時(shí)，按時(shí)送檢儀器儀表，確保其在試驗(yàn)有效期內(nèi)，保證其準(zhǔn)確性。3）分接開關(guān)故障測(cè)試過程中，存在因分接頭故障導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果有偏差，一般表現(xiàn)為一兩個(gè)分接頭的電阻偏大，且不平衡率均超過標(biāo)準(zhǔn)值。分接開關(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）檔位指針錯(cuò)位或移位，主要是彈簧壓力不夠、分接開關(guān)調(diào)檔不到位不到位;（2）分接開關(guān)引線接錯(cuò);（3）分接開關(guān)動(dòng)靜觸頭接觸不良或者是接觸面積過小，主要是分解開關(guān)觸頭不清潔、電鍍層脫落。

結(jié)語

本文闡述了測(cè)量變壓器直流電阻的基本原理，通過對(duì)其分析得出時(shí)間常數(shù)τ對(duì)測(cè)量過程的耗時(shí)影響較大，然后根據(jù)時(shí)間常數(shù)τ的性質(zhì)，著重介紹了三類減小時(shí)間常數(shù)τ的快速靜態(tài)測(cè)量方法，即減少電感值法、增大電阻值法和高壓充電低壓測(cè)量法，同時(shí)分析了各類方法原理并總結(jié)了各自的特點(diǎn)，最后以實(shí)用性較強(qiáng)的減少電感值法中的助磁法為例進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，測(cè)得結(jié)果表明助磁法較傳統(tǒng)方法優(yōu)勢(shì)明顯，測(cè)量時(shí)間更短，三相不平衡率較低，精度更高。

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