變壓器電阻異常的分析與措施

王慶剛

【摘要】本文首先概述了變壓器繞組直流電阻的相關(guān)原理，然后結(jié)合一起變壓器繞組直流電阻測(cè)試結(jié)果異常的案例，通過(guò)逐步測(cè)試和計(jì)算分析，判斷故障產(chǎn)生的原因，并準(zhǔn)確判定故障的具體部位，對(duì)故障進(jìn)行維修處理，最后提出預(yù)防此類故障的措施，從而提高了變壓器運(yùn)行的可靠性。希望可以為相關(guān)檢測(cè)工作提供參考經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】變壓器;繞組;直流電阻;預(yù)防性試驗(yàn)

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2022.03.027

Analysis and Measures of Abnormal Resistance of Transformer

WANG Qing-gang

（Liaoning Institute of Measurement，Shenyang 110004，China）

Abstract：This paper first summarizes the relevant principles of transformer winding DC resistance，then combined with a case of abnormal test results of transformer winding DC resistance，through step-by-step test，calculation and analysis，judge the cause of the fault，accurately determine the specific part of the fault，repair and deal with the fault，and finally put forward the measures to prevent this kind of fault. Thus，the reliability of transformer operation is improved. It is hoped that it can provide reference experience for relevant testing work.

Key words：transformer;winding;DC resistance;preventive test

電力系統(tǒng)的核心就是變壓器，而為了使其可以良好、安全地運(yùn)行，就要求我們對(duì)變壓器進(jìn)行各種測(cè)試。測(cè)量變壓器繞組的直流電阻能有效檢查繞組焊接質(zhì)量及壓接質(zhì)量，調(diào)壓分接開(kāi)關(guān)是否良好及并聯(lián)支路連接是否正確，線圈故障狀況及繞組所用導(dǎo)線的規(guī)格是否符合設(shè)計(jì)，三相電壓之間是否平衡。綜上所述，通過(guò)對(duì)繞組直流電阻的計(jì)算分析可以排除或整改變壓器潛在的問(wèn)題。

目前測(cè)量直流電阻有兩種方法：一是電壓降法;二是電橋法。本文主要解決變壓器繞組異常的情況，采用壓降法分析計(jì)算從而找到故障的基本原因。

1變壓器繞組直流電阻相關(guān)原理

1.1壓降法概述

壓降法計(jì)算變壓器繞組的直流電阻的方法主要是根據(jù)歐姆定律，即當(dāng)變壓器中通入穩(wěn)定的直流電后，計(jì)算通入繞組電流和該電流在繞組上產(chǎn)生的電壓降。壓降法的原理如圖1所示，我們通常使用變壓器直流電阻測(cè)試儀來(lái)測(cè)量相關(guān)參數(shù)。

閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，穩(wěn)定的電壓及穩(wěn)定的電流開(kāi)始向繞組供電。圖1中R_x為當(dāng)前儀器處于穩(wěn)定電流狀態(tài)時(shí)，該變壓器繞組的直流電阻，具有純組性;R_n為標(biāo)準(zhǔn)電阻;繞組兩邊的電壓分別為V_n、V_x根據(jù)歐姆定律，最終測(cè)出的直流電阻值為：

1.2相關(guān)規(guī)定

根據(jù)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》及《電力變壓器》等相關(guān)法規(guī)中的規(guī)定：

1）首先需要區(qū)分變壓器中有無(wú)中性點(diǎn)引出的纏繞電阻，若無(wú)，則在變壓器達(dá)到1600 kVA時(shí)，線電阻的互差需要小于其平均值的1%;若有，則繞組電阻的互差不應(yīng)超過(guò)其繞組平均值的2%。電阻間互差計(jì)算公式如下：

其中，R_av——三項(xiàng)繞電阻的平均值;

R_max——各項(xiàng)繞電阻中的最大值;

R_min——各項(xiàng)繞電阻的最小值。

2）同時(shí)還需要考慮測(cè)試過(guò)程中的溫度問(wèn)題。若檢測(cè)環(huán)境溫度相同時(shí)，變壓器的直流電阻與出廠測(cè)試時(shí)的直流電阻之間的變化控制在2%以內(nèi);若測(cè)試過(guò)程中與出廠測(cè)試時(shí)溫度不同，則需要按照下列公式進(jìn)行換算：

其中，R₁——溫度在t₁時(shí)的電阻值;

R₂——溫度在t₂時(shí)的電阻值;

T——不同導(dǎo)線材料的常用系數(shù)，如銅導(dǎo)線為235，鋁導(dǎo)線為225。

1.3繞組電阻換算原理

在測(cè)試?yán)@組直流電阻中，當(dāng)繞組電阻不合格時(shí)，最難的是確認(rèn)哪一部分的電阻出現(xiàn)問(wèn)題。此時(shí)，我們一般采用相電阻替換線電阻的方法。其中，當(dāng)三角接線a與y、b與z、c與x互相連接時(shí)，換算公式如下：

2故障詳述

某變壓器在預(yù)防性測(cè)試中，發(fā)現(xiàn)低壓繞組電阻誤差與出廠測(cè)試時(shí)的互差有較大差別。根據(jù)1.2中所闡述的相關(guān)規(guī)定，線電阻的互差應(yīng)小于其平均值的1%。在預(yù)防性測(cè)試中，我們采用了多種一起進(jìn)行測(cè)試，其結(jié)果均接近。故根據(jù)規(guī)定該變壓器因其互差不合格不能投入使用。追本溯源發(fā)現(xiàn)變壓器因?yàn)檫\(yùn)輸不當(dāng)，相關(guān)的套管有被撞壞的情況發(fā)生，但安裝人員進(jìn)行了及時(shí)的維修并更換相應(yīng)套管，從而順利完成安裝，表示該變壓器可以正常投入使用。表1列出了該變壓器在不同測(cè)試中繞組電阻的情況，并根據(jù)公式（2）得到其溫度、電阻及互差情況

3故障排查即分析

3.1基本判斷

通過(guò)對(duì)變壓器繞組電阻的數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，在運(yùn)輸過(guò)程中雖然出現(xiàn)了低壓C相套管撞壞的現(xiàn)象，但通過(guò)更換低壓C相套管后，其安裝測(cè)試的互差與出廠測(cè)試相差不大，且均滿足規(guī)程規(guī)定，說(shuō)明運(yùn)輸?shù)膿p壞對(duì)變壓器未造成較大影響，但使用過(guò)程中出現(xiàn)了互差超差嚴(yán)重的情況。

3.2故障位置判斷依據(jù)

通過(guò)表1的分析結(jié)果可以看到，在預(yù)防性測(cè)試中測(cè)試溫度為35℃，而出廠測(cè)試溫度為31℃，考慮到環(huán)境因素對(duì)電阻的影響很大，故將預(yù)防性測(cè)試溫度根據(jù)公式（3）進(jìn)行換算，得到在出廠測(cè)試溫度31℃情況下的相應(yīng)的預(yù)防性測(cè)試?yán)@組電阻的組值：

該變壓器的界限繞組僅為a、b、c三只套管引出，接線組別為YN，d11，并未有中性點(diǎn)引出。因此只能測(cè)得三相線電阻值R_ab、R_bc、R_ac。

我們將計(jì)算出的在出廠測(cè)試31℃的情況下，三項(xiàng)線電阻值分別換算成相電阻，根據(jù)公式（4）得到計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

為了更好判斷故障位置，對(duì)比出廠測(cè)試與預(yù)防性測(cè)試在同溫度下的相電阻，可得誤差如下：

其中，計(jì)算誤差結(jié)果出現(xiàn)負(fù)值現(xiàn)象其解釋原因如下：

1）如上文所述，溫度對(duì)電阻的精度影響很大，可能兩次測(cè)試中所采用的溫度點(diǎn)不同，從而導(dǎo)致預(yù)防性測(cè)試中使用了不同的溫度點(diǎn)，而后續(xù)做溫度換算時(shí)帶來(lái)了誤差。

2）兩次測(cè)試所使用的儀器不同，因其帶來(lái)的充電容量和電流的大小也不相同，從而影響充電時(shí)間的長(zhǎng)短及測(cè)試的精度，而產(chǎn)生測(cè)試絕對(duì)誤差。

通過(guò)誤差對(duì)比可以看到，與出廠測(cè)試相電阻相比誤差最大的是a相，因此需要重點(diǎn)檢修a相的各個(gè)連接部位。

3.3故障排查步驟

通過(guò)對(duì)該電阻結(jié)構(gòu)的分析，我們可以得知該電阻是使用了三組導(dǎo)線并繞的方式，一共有6只壓接管進(jìn)行連接，并且其引出端使用的是冷壓管連接方式進(jìn)行壓接。

檢查步驟分以下兩步進(jìn)行：

1）觀察其在放置時(shí)的導(dǎo)電連接情況，如無(wú)異常將進(jìn)行下一個(gè)步驟。

2）為了可以看到線圈的全部面貌，將變壓器芯體吊起懸停。測(cè)量得到三組并繞導(dǎo)線短接后（解開(kāi)三相電阻套管）的電阻值為R_a=10.02 mΩ、R_b=9.590 mΩ、R_c=9.531 mΩ，其互差為5.03%。

在3.2中我們決定重點(diǎn)排查a相的各個(gè)連接部位，我們將a 相兩節(jié)的3個(gè)繞線圈兩端的6只壓接管外包絕緣紙全部剝離，測(cè)得電阻值分別為：R_ax1=28.27 mΩ、R_ax228.28 mΩ、R_ax3=31.46 mΩ。

從結(jié)果可以看出R_ax3的電阻值與R_ax1、R_ax2相差較大，可以推斷出R_ax3的兩端連接可能出現(xiàn)了問(wèn)題。

3）針對(duì)R_ax3調(diào)整后，計(jì)算其電阻為R_ax3=28.38 mΩ，與R_ax1、R_ax2電阻值基本一致。

4）將相關(guān)部位復(fù)原，得到電阻值分別為R_ab=6.423mΩ、R_bc=6.409 mΩ、R_ac=6.454 mΩ，計(jì)算其互差為0.731%。互差滿足規(guī)程的規(guī)定，且與出廠測(cè)試指標(biāo)一致。

4相關(guān)措施

針對(duì)如何迅速找到故障部位，我們做了如下處理：

1）在吊芯前需要經(jīng)過(guò)周密的計(jì)算。

2）需要排除相關(guān)誤差帶來(lái)的影響，如不同溫度的影響、不同儀器的影響，這樣我們可以通過(guò)計(jì)算快速確定故障位置，對(duì)比盲目拆除變壓器各個(gè)部件，我們可以更好地保護(hù)產(chǎn)品，提高效率，也保證了安全。

5總結(jié)

通過(guò)這一產(chǎn)品不合格案例的分析，總結(jié)措施如下：

1）出廠測(cè)試及安裝測(cè)試時(shí)，需要對(duì)各部分裝配、固定情況及其兩節(jié)螺栓的裝配、緊固情況進(jìn)行全面細(xì)致的檢查。

2）安裝吊芯時(shí)需要特別嚴(yán)格檢查其各個(gè)連接部位是否正確連接，提高變壓器安裝及檢修質(zhì)量。

3）實(shí)時(shí)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行監(jiān)管，盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

變壓器直流電阻的測(cè)量是變壓器出故障后檢查的重要手段，也是變壓器在各項(xiàng)環(huán)節(jié)中（包括交接、修理及更換分接開(kāi)關(guān)等）不可或缺的測(cè)試項(xiàng)目。為了保證變壓器的正常運(yùn)行及電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)行周密的直流電阻的測(cè)量具有重要意義。本研究主要通過(guò)一起實(shí)踐中遇到的變壓器繞組直流電阻測(cè)試結(jié)果異常的故障案例，通過(guò)吊裝前精密的測(cè)試計(jì)算，準(zhǔn)確快速地排除誤差干擾，從而找到故障部位并提出有效的整改措施，做到快速、準(zhǔn)確解決變壓器直流電阻超標(biāo)問(wèn)題。

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