变压器直流电阻测试数据的几种不平衡及其处理方法

变压器直流电阻测试数据的几种不平衡及其处理方法根据变压器直流电阻测试的基本原理及测试结果判断标准，分析了影响变压器直流电阻测量准确性的一些因素，比如：测量仪器的选择不正确，仪器本身精度不够，测量方法选用不恰当;在测量变压器绕组的直流电阻前，未断开与变压器连接的设备，或未拆除外部短路接地线，造成测试受感应电压的影响；接线的方式不正确;测量线截面不够，测量线线夹与引线接触不良，测量线太长，线夹焊接不良;变压器连线接触不良，或运行中由于变压器的震动及热胀冷缩作用，连接处螺丝松动;分接开关接触不良;绕组断股、匝间短路等等。并从实例分析变压器直流电阻不平衡的情况，同时介绍了根据不同情况下的处理方法。标签：变压器;直流电阻;绕组;短路;不平衡刖言：变压器绕组的直流电阻是变压器出厂交接和预防性试验的基本项目之一，也是变压器发生故障后的重要检查项目，这是因为直流电阻及其不平衡率对综合判断变压器绕组的故障可提供重要的信息。通过直流电阻的试验，可以检查绕组接头的焊接质量和绕组有无匝间短路，电压分接头各个位置接触是否良好，以及实际位置与分接指示位置是否一致，引线是否存在断裂，多股并绕的绕组是否断股情况。直流电阻测量的基本原理变压器绕组可视为被测绕组的电感L与其电阻Rx串联等值电路。如图所示。图1电力变压器绕组电阻测量基本电路当t=0，合上开关K，直流电压E加于被测绕组时，由于电感中的电流不能突变，所以直流电源刚接通的瞬间，电感L中的电流为零，电阻中也无电流，因此，电阻上没有压降，此时全部外施电压加在电感的两端。回路电压方程为：E=+L则突加直流电压E时绕组电流为：由上式可以计算不同时刻的电流值，如下表1：t00.5tt2t3t4t5tsi00.393I0.632I0.865I0.950I0.982I0.993II在理论上i达到稳定的时间无限长，实际上，当t=4T时，电流已达稳定值的98%，这时可认为电路已经稳定。大型变压器绕组的L很大，Rx很小，需经过很长时间电流才能达到稳定，才能准确测量绕组直流电阻。因此，缩短测量时间（即减小T值）封提高试验工效很有意义。由时间常数T=L/Rx可以知道，要使t减小，可用减小L或增加Rx（即增加附加电阻）来达到。减小L可用增加测量电流，提高铁芯的饱和程度，即减小铁芯的导磁系数，其结果使L减小。但测量电流不应超过绕组额定电流的20%。增大Rx，可用在回路中串入适当的附加电阻来达到，一般附加电阻为被测电阻的4-6倍。此时测量电压也应相应提高，以免电流过小而影响测量的灵敏度。常用测量方法2.1电压电流法又称电压降法，其原理是在被测绕组施加直流电压，测量出通过绕组的电流，根据欧姆定律，即可算出绕组的直流电阻。2.2平衡电桥法亦称电桥法，常用直流电桥有单臂电桥和双臂电桥。2.3直流电阻测试仪该测试仪可以在较短时间内测量出绕组的直流电阻，主要用于大型变压器的直流电阻测试。测量结果判断标准依据中国南方电网Q/CSG1007-2004《电力设备预防性试验规程》规定，1600KVA及以上的变压器，各相绕组电阻相互间的差别不应大于2%，无中性点引出时的绕组，线间差别应不大于三相平均值1%;1600KVA及以下的变压器，相间差别一般不大于三相平均值的4%，线间差别一般不大于三相平均值的2%;与以前相同部位测得值比较，其变化不应大2%。上述内容要校正引线的影响，并换算至同一温度比较。直流电阻测试分析试验中造成直流电阻不平衡率超标的因素是多方面的。从大的方向可分为人为因素引起的测量结果不合格和变压器本身存在问题造成的测量结果不合格。4.1试验人员人为因素引起的测量结果不合格在对试验结果是否合格判断中，首先要排除人为因素造成的试验结果不准确因素，然后才可进一步对变压器进行有序、合理的测试，并根据测量结果进行判断。常见的人为因素造成的测试结果不准确是由以下几种原因引起的：4.1.1测量仪器的选择不正确，仪器本身精度不够，测量方法选用不恰当。常用的直流电桥有单臂电桥和双臂电桥。一般测量1Q以上电阻时用单臂电桥，测量1Q以下电阻时用双臂电桥，测量仪器的准确度应不低于0.5级。部分直流电阻测试仪器本身可能存在着不合格问题，导致测量时有误差。因此，要求测量前要对仪器有清楚的了解，根据变压器的类型、容量，选用合适的、经权威部门检定合格的仪器，采用合理的测量方法。测量仪器应按有关规定定期送检。4.1.2在测量变压器绕组的直流电阻前，未断开与变压器连接的设备，或未拆除外部短路接地线，造成测试受感应电压的影响。4.1.3接线的方式不正确。试验接线顺序混乱会使测量数据有较大的分散性。电压线接头应在电流线接头的内侧(仪器电压线接头应接在绕组接线端子靠近绕组一侧)。测量大容量的配电变压器的低压侧绕组直流电阻，尤其要注意接线的正确性。试验人员要注意在试验开始之前对试验设备的连接线情况进行检查。4.1.4充电时间过短。充电电流比稳定电流小，致使测量值比实际值大很多。4.1.5绕组的平均温度测量不准确，造成直流电阻换算结果超出规定范围。在绕组温度稳定的情况下进行测量，要求变压器油箱上、下部的温度之差不超过3°C。尽量不要在变压器刚停下来的时候测量。A、B、C三相绕组尽量在同一温度下测量。为了与以前的数值比较，应将不同温度下测量的直流电阻，按R0=Rt(T+0)/(T+t)换算到同一温度，以便于比较。T为电阻温度常数，铜导线取235,铝导线取225,t为绕组温度，0为换算后的温度，Rt为测量值，R0为换算后的电阻值。4.1.6测量线截面不够，测量线线夹与引线接触不良，测量线太长，线夹焊接不良。上述原因均可造成电阻值增加，引起测量的结果不准确。4.1.7装有有载分接开关的变压器测量直流电阻前未充分切换开关档位，造成数据超标，且数据杂乱无章。特别是对新装的有载分接开关，在投运一年后做预试时，由于分接开关主触头上的油膜没有打掉，三相绕组直流电阻可能相差较大，且档与档之间的数据不是呈规律性的递减或递增，数据杂乱无章，无规律可循。对于运行中档位偶尔切换的变压器同样存在这样的问题，分接开关触头氧化，导致接触电阻增大，三相不平衡。解决的办法就是来回切换分接开关，一般大概4〜6个来回就差不多。4.2变压器本身存在问题造成的测量结果不合格影响直流电阻不平衡的因素很多，有的与变压器的结构设计、导线材质、绕组回路各元件本身故障等原因有关，也有的与变压器的运行、维护状况有关。4.2.1引线电阻的差异及导线质量问题，多表现为某相电阻值明显偏大。对于三相变压器，由于其三相绕组的平面结构布置，使得相间距离总是存在着Lca/Lab/Lbc/M的关系，这一关系将导致三相变压器存在着不同程度的直流电阻结构性不平衡。可通过套装绕组前，合理安排A、B、C三相绕组，绕组直流电阻小的安排远离中性点引出线，绕组直流电阻大的安排靠近中性点引出线。绕组套装完毕后还可以改变中性点引出线不同的焊接位置，而使三相电阻趋于平衡。由于变压器绕组材质、外形不可能达到完全相同，实测表明，有的变压器绕组的直流电阻偏大，而且有的偏差较大，其主要原因是某些导线的铜和银的含量低于国家标准规定的限值。有的即使采用了合格的导线，但由于制造工艺精度的问题，导线的截面尺寸总存在一定的偏差，这也可能导致绕组直流电阻不平衡率超标。对于此类变压器直流电阻存在“先天性”不平衡，中国南方电网Q/CSG1007-2004《电力设备预防性试验规程》规定，如电阻相间差在出厂时超过规定，制造厂已说明了这种偏差的原因，则与以前相同部位测得值比较，其变化不应大于2%。4.2.2连线接触不良，或运行中由于变压器的震动及热胀冷缩作用，连接处螺丝松动，一般表现为某档或某几档的直流电阻的不平衡率超标。测试试验表明，引线和套管导杆连接不紧，螺丝松动，都可能导致变压器直流电阻不平衡率超标。消除连线接触不良应采取下列措施：提高安装与检修质量，严格检查各连接部位是否连接良好。运行中，可利用色谱分析及红外测温综合判断，及时检查出不良部位，及早处理。4.2.3分接开关问题分接开关接触不良，多表现为某档或某几档的直流电阻的不平衡率超标。分接开关接触点压力不够将导致接触点表面镀层材料易于氧化，进而引发触点接触不良。因此，有载和无励磁分接开关接触不良也是导致变压器直流电阻不平衡率超标的一个重要原因。消除由于分接开关接触不良引起的直流电阻不平衡率超标的措施如下。应定期对分接开关进行检修。避免分接开关机件的各部分螺钉松动。选用质量良好的分接开关，保证触头接触良好。4.2.4绕组断股、匝间短路变压器绕组断股多为短路断股，一般发生在变压器事故中，易造成绕组烧断、烧损，其结果必然导致直流电阻不平衡率超标。当系统发生短路故障时，变压器绕组中流过的短路电流比额定电流大几十倍。大电流使绕组温度急剧上升，绝缘材料因过热而劣化。作用时间大于2s时，导线因过热会退火软化，导致机械性能下降，绕组发生永久性变形。同时，短路电动力也将使绝缘下降，造成匝间短路，甚至使导线断股。为消除由于断股引起的直流电阻不平衡率超标，宜采取如下措施：变压器受到短路电流冲击后，应及时测量其直流电阻，发现断股及时检修。利用色谱分析结果进行综合分析判断。此外，绕组本身内部导线与导线的联结以及绕组出头与引线的联结，都采用铜焊或气焊。当变压器电流较大时，绕组的线匝往往由数根并联导线组成。若出现“虚焊”，其中有一根甚至几根未能焊接牢固，或者是绕组的出线与引线的焊接处接触不良，则会引起阻值上升，造成变压器绕组三相直流电阻不平衡，有时超过国家标准。5.结束语通过上面的分析，我们知道引起变压器绕组直流电阻不平衡率超标的原因很多。对测量出来的直流电阻数据，我们要先加以归类。根据分类，再进一步根据例行试验数据和技术经验对故障进行大概的判断。一些故障判断还要通过其它试验项目进行进一步的判断，例如变压器的变比测试。只有进行综合判断、比较，才能最后下结论，以免因误判造成不必要的损失或影响安全生产。同时应认真安装和检修变压器，加强变压器运行管理。测试人