變壓器中直流電阻測試方法描述

    變壓器繞組的直流電阻測試是變壓器在交接、大修和改變分接開關后,必不可少的試驗項目.在通常情況下,用傳統的方法(電橋法和壓降法)測量變壓器繞組以及 大功率電感設備的直流電阻是一項費時費工的工作.為了改變這種狀況,縮短測量時間以及減輕測試人員的工作負擔,本公司開發了直流電阻測試儀,是測量變壓器 繞組以及大功率電感設備直流電阻的理想設備.DL/T596--1996預試規程的試驗次序排在變壓器試驗項目的第二位.

 

    一、DL/T 596--1996預試規程的試驗周期和要求

 

    1、試驗周期:變壓器繞組直流電阻正常情況下1~3年檢測一次.但有如下情況必須檢測:

 

    (1)無勵磁調壓變壓器變換分接位置后必須進行檢測;

 

    (2)有載調壓變壓器在有載分接開關檢修后必須對所有分接進行檢測;

 

    (3)變壓器大修后必須進行檢測;

 

    (4)必要時進行檢測.如變壓器經出口短路后必須進行檢測.

 

    2、試驗要求

 

    變壓器容量在1.6MVA及以上,繞組直流電阻相互間差別不應大于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%.

 

    容量在1.6MVA以下,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%.

 

    與以前相同部位測得值比較其變化不應大于2%;如直流電阻相間差在變壓器出廠時超過規定,制造廠已說明了這種偏差的原因,也以變化不大于2%考核.

 

    不同溫度下的電阻值應換算到同一溫度下進行比較,并按下式換算:

    式中:R1、R2--分別為溫度t1、t2時的電阻值;T-常數,其中銅導線為235,鋁導線為225.

 

    二、減少測量時間提高檢測準確度的措施

 

    一般使用電壓降法和電橋法.對于大型變壓器,其電感非常大,為了加快測量速度,可采用快速測量方法.

 

    變壓器繞組是由分布電感、電阻及電容組成的復雜電路.測直流電阻是在繞組的被試端子間通以直流,待瞬變過程結束、電流達到穩定后,記錄電阻值及繞組溫度.測直流電阻的關鍵問題是將自感效應降低到最小程度.為解決這個問題分為以下兩種方法.

 

    1、助磁法

 

    助磁法是迫使鐵心磁通迅速趨于飽和,從而降低自感效應,歸納起來可縮短時間常數,大體有以下幾種方法:

 

    (1)用大容量蓄電池或穩流源通大電流測量.

 

    (2)把高、低壓繞組串聯起來通電流測量,采用同相位和同極性的高壓繞組助磁.由于高壓繞組的匝數遠比低壓的多,借助于高壓繞組的安匝數,用較小的電流就可使鐵心飽和.

 

圖1－1  變壓器繞組直流電阻測量接線圖

    2、消磁法

 

    消磁法與助磁法相反,力求使通過鐵心的磁通為零.使用的方法有兩種:

 

    (1)零序阻抗法.該方法僅適用于三柱鐵心Y-N連接的變壓器.它是將三相繞組并聯起來同時通電,由于磁通需經氣隙閉合,磁路的磁阻大大增加,繞組的電感隨之減小,為此使測量電阻的時間縮短.

 

    (2)磁通勢抵消法.試驗時除在被測繞組通電流外,還在非被測繞組中通電流,使兩者產生的磁通勢大小相等、方向相反而互相抵消,從而保持鐵心中磁通趨近于零,將繞組的電感降到最低限度,達到縮短測量時間的目的.其測量接線如圖1-2所示.

圖1－2   磁通勢抵消法測量接線圖

    三、直流電阻檢測與故障診斷實例

 

    1、繞組斷股故障的診斷

 

    某變壓器低壓側l0kV線間直流電阻不平衡率為2.17%,超過部頒標準值1%的一倍還多.發現缺陷后,先后對各引線與導線電桿連接點進行緊固處理,又對其進行幾次跟蹤試驗,但缺陷仍存在.

 

    (1)色譜分析.色譜分析結果該主變壓器C2H2超標,從0.2上升至7.23μL/L,說明存在放電性故障.但從該主變壓器的檢修記錄中得知,在發現該變壓器C2H2變化前曾補焊過2次,而且未進行脫氣處理.其它氣體的含量基本正常,用三比值法分析,不存在過熱故障,且歷年預試數據反映除直流電阻不平衡率超標外,其他項目均正常.

 

    (2)直流電阻超標分析.經換算確定C相電阻值較大,懷疑是否由于斷股引起,經與制造廠了解該繞組股數為24股,據此計算若斷一股造成的誤差與實際測量誤 差一致,判斷故障為C相繞組內部有斷股問題.經吊罩檢查,打開繞組三角接線的端子,用萬用表測量,驗證C相有一股開斷.

 

    2、有載調壓切換開關故障的診斷

 

    某變壓器110kV側直流電阻不平衡,其中C相直流電阻和各個分接之間電阻值相差較大.A、B相的每個分接之間直流電阻相差約為10~11.7u歐,而C 相每個分接之間直流電阻相差為4.9-6.4 u歐和14.1~16.4 u歐,初步判斷C相回路不正常.通過其直流電阻數據C-O(C端到中性點O端)的直流回路進行分析,確定繞組本身缺陷的可能性小,有載調壓裝置的極性開關 和選擇開關缺陷的可能性也極小,所以,缺陷可能在切換開關上.經對切換開關吊蓋檢查發現,有一個固定切換開關的一個極性點到選擇開關的固定螺絲被擰斷,致 使零點的接觸電阻增大,而出現直流電阻規律性不正常的現象.

 

    3、無載調壓開關故障的診斷

 

    在對某電力修造廠改造的變壓器進行交接驗收試驗時,發現其中壓繞組Am、Bm、Cm三相無載磁分接開關的直流電阻數據混亂、無規律,分接位置與所測直流電阻的數值不對應.

 

    經吊罩檢查,發現三相開關位置與指示位置不符,且沒有空檔位置,經重新調整組裝后恢復正常.

 

    4、繞組引線連接不良故障的診斷

 

    某SFSLBl31500A10型變壓器,預防性試驗時發現35kV側運行Ⅲ分接頭直流電阻不平衡率超標.測試結果如表4-18所示:

表4－18  某SFSLBl31500A10型變壓器預防性試驗測試結果

測試時間	直流電組（Ω）			最大不平衡率（％）
	Aom	Bom	Com
預    試	0.116	0.103	0.103	12.1
復試（轉動分接開關后）	0.1167	0.1038	0.1039	11.9

    該變壓器35kV側直流電阻不平衡率遠大于2%,懷疑分接開關有問題,所以轉動分接開關后復測,其不平衡率仍然很大,又分別測其他幾個分接位置的直流電 阻,其不平衡率都在11%以上,而且規律都是A相直流電阻偏大,好似在A相繞組中已串入一個電阻,這一電阻的產生可能出現在A相繞組的首端或套管的引線連 接處,懷疑為連接不良造成.經分析確認后,停電打開A相套管下部的手孔門檢查,發現引線與套管連接松動(螺絲連接),主要由于安裝時未裝緊,且無墊圈而引 起,經緊固后恢復正常.

 

    通過上述案例可見,變壓器繞組直流電阻的測量能發現回路中某些重大缺陷,判斷的靈敏度和準確性亦較高,但現場測試中應遵循如下相關要求,才能得到準確的診斷效果.

 

    (1)對變壓器直流電阻進行測量分析時,其電感較大,一定要充電到位,將自感效應降低到最小程度,待儀表指針基本穩定后讀取電阻值,提高一次回路直流電阻測量的正確性和準確性.

 

    (2)測量的數據要進行橫向和縱向的比較,對溫度、濕度、測量儀器、測量方法、測量過程和測量設備進行分析.

 

    (3)分析數據時,要綜合考慮相關的因素和判據,不能單搬規程的標準數值,而要根據規程的思路、現場的具體情況,具體分析設備測量數據的發展和變化過程.

 

    (4)要結合設備的具體結構,分析設備內部的具體情況,根據不同情況進行直流電阻的測量,以得到正確判斷結論.

 

    (5)重視綜合分析判斷與驗證.如有些案例中通過繞組分接頭電壓比試驗,能夠有效驗證分接相關的檔位,而且還能檢驗出變壓器繞組的連接組別是否正確. 同時對于匝間短路等故障也能靈敏地反映出來,實際上電壓比試驗,也是一種常規的帶有檢驗和驗證性質的試驗手段.進行綜合分析可進一步提高故障診斷的可靠 性.