浅析变压器直流电阻测试方法
变压器绕组的直流电阻测试是变压器在交接、大修和改变分接开关后,*的试验项目.在通常情况下,用传统的方法(电桥法和压降法)测量变压器绕组以及大功率电感设备的直流电阻是一项费时费工的工作.为了改变这种状况,缩短测量时间以及减轻测试人员的工作负担,本公司开发了直流电阻测试仪,是测量变压器绕组以及大功率电感设备直流电阻的理想设备.DL/T596--1996预试规程的试验次序排在变压器试验项目的第二位.
一、DL/T596--1996预试规程的试验周期和要求
1、试验周期:变压器绕组直流电阻正常情况下1~3年检测一次.但有如下情况必须检测:
(1)无励磁调压变压器变换分接位置后必须进行检测;
(2)有载调压变压器在有载分接开关检修后必须对所有分接进行检测;
(3)变压器大修后必须进行检测;
(4)必要时进行检测.如变压器经出口短路后必须进行检测.
2、试验要求
变压器容量在1.6MVA及以上,绕组直流电阻相互间差别不应大于2%;无中性点引出的绕组线间差别不应大于三相平均值的1%.
容量在1.6MVA以下,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于2%;如直流电阻相间差在变压器出厂时超过规定,制造厂已说明了这种偏差的原因,也以变化不大于2%考核.
不同温度下的电阻值应换算到同一温度下进行比较,并按下式换算:
式中:R1、R2--分别为温度t1、t2时的电阻值;T-常数,其中铜导线为235,铝导线为225.
二、减少测量时间提高检测准确度的措施
一般使用电压降法和电桥法.对于大型变压器,其电感非常大,为了加快测量速度,可采用快速测量方法.
变压器绕组是由分布电感、电阻及电容组成的复杂电路.测直流电阻是在绕组的被试端子间通以直流,待瞬变过程结束、电流达到稳定后,记录电阻值及绕组温度.测直流电阻的关键问题是将自感效应降低到小程度.为解决这个问题分为以下两种方法.
1、助磁法
助磁法是迫使铁心磁通迅速趋于饱和,从而降低自感效应,归纳起来可缩短时间常数,大体有以下几种方法:
(1)用大容量蓄电池或稳流源通大电流测量.
(2)把高、低压绕组串联起来通电流测量,采用同相位和同极性的高压绕组助磁.由于高压绕组的匝数远比低压的多,借助于高压绕组的安匝数,用较小的电流就可使铁心饱和.
(3)采用恒压恒流源法的直流电阻测试仪.使用时可把高、低压绕组串联起来,应用双通道对高、低压绕组同时测量,较好地解决了三相五柱式大容量变压器直流电阻测试的困难.一般测试一台360MVA,500kV或220kV变压器绕组直流电阻约需30~40min,测量接线如图1-1所示.
2、消磁法
消磁法与助磁法相反,力求使通过铁心的磁通为零.使用的方法有两种:
(1)零序阻抗法.该方法仅适用于三柱铁心Y-N连接的变压器.它是将三相绕组并联起来同时通电,由于磁通需经气隙闭合,磁路的磁阻大大增加,绕组的电感随之减小,为此使测量电阻的时间缩短.
(2)磁通势抵消法.试验时除在被测绕组通电流外,还在非被测绕组中通电流,使两者产生的磁通势大小相等、方向相反而互相抵消,从而保持铁心中磁通趋近于零,将绕组的电感降到低限度,达到缩短测量时间的目的.其测量接线如图1-2所示.
三、直流电阻检测与故障诊断实例
1、绕组断股故障的诊断
某变压器低压侧l0kV线间直流电阻不平衡率为2.17%,超过部颁标准值1%的一倍还多.发现缺陷后,先后对各引线与导线电杆连接点进行紧固处理,又对其进行几次跟踪试验,但缺陷仍存在.
(1)色谱分析.色谱分析结果该主变压器C2H2超标,从0.2上升至7.23μL/L,说明存在放电性故障.但从该主变压器的检修记录中得知,在发现该变压器C2H2变化前曾补焊过2次,而且未进行脱气处理.其它气体的含量基本正常,用三比值法分析,不存在过热故障,且历年预试数据反映除直流电阻不平衡率超标外,其他项目均正常.
(2)直流电阻超标分析.经换算确定C相电阻值较大,怀疑是否由于断股引起,经与制造厂了解该绕组股数为24股,据此计算若断一股造成的误差与实际测量误差一致,判断故障为C相绕组内部有断股问题.经吊罩检查,打开绕组三角接线的端子,用万用表测量,验证C相有一股开断.
2、有载调压切换开关故障的诊断
某变压器110kV侧直流电阻不平衡,其中C相直流电阻和各个分接之间电阻值相差较大.A、B相的每个分接之间直流电阻相差约为10~11.7u欧,而C相每个分接之间直流电阻相差为4.9-6.4u欧和14.1~16.4u欧,初步判断C相回路不正常.通过其直流电阻数据C-O(C端到中性点O端)的直流回路进行分析,确定绕组本身缺陷的可能性小,有载调压装置的极性开关和选择开关缺陷的可能性也极小,所以,缺陷可能在切换开关上.经对切换开关吊盖检查发现,有一个固定切换开关的一个极性点到选择开关的固定螺丝被拧断,致使零点的接触电阻增大,而出现直流电阻规律性不正常的现象.
3、无载调压开关故障的诊断
在对某电力修造厂改造的变压器进行交接验收试验时,发现其中压绕组Am、Bm、Cm三相无载磁分接开关的直流电阻数据混乱、无规律,分接位置与所测直流电阻的数值不对应.
经吊罩检查,发现三相开关位置与指示位置不符,且没有空档位置,经重新调整组装后恢复正常.
4、绕组引线连接不良故障的诊断
某SFSLBl31500A10型变压器,预防性试验时发现35kV侧运行Ⅲ分接头直流电阻不平衡率超标.测试结果如表4-18所示:
表4－18某SFSLBl31500A10型变压器预防性试验测试结果
测试时间
直流电组（Ω）
大不平衡率（％）
Aom
Bom
Com
预试
0.116
0.103
0.103
12.1
复试（转动分接开关后）
0.1167
0.1038
0.1039
11.9
该变压器35kV侧直流电阻不平衡率远大于2%,怀疑分接开关有问题,所以转动分接开关后复测,其不平衡率仍然很大,又分别测其他几个分接位置的直流电阻,其不平衡率都在11%以上,而且规律都是A相直流电阻偏大,好似在A相绕组中已串入一个电阻,这一电阻的产生可能出现在A相绕组的首端或套管的引线连接处,怀疑为连接不良造成.经分析确认后,停电打开A相套管下部的手孔门检查,发现引线与套管连接松动(螺丝连接),主要由于安装时未装紧,且无垫圈而引起,经紧固后恢复正常.
通过上述案例可见,变压器绕组直流电阻的测量能发现回路中某些重大缺陷,判断的灵敏度和准确性亦较高,但现场测试中应遵循如下相关要求,才能得到准确的诊断效果.
(1)对变压器直流电阻进行测量分析时,其电感较大,一定要充电到位,将自感效应降低到小程度,待仪表指针基本稳定后读取电阻值,提高一次回路直流电阻测量的正确性和准确性.
(2)测量的数据要进行横向和纵向的比较,对温度、湿度、测量仪器、测量方法、测量过程和测量设备进行分析.
(3)分析数据时,要综合考虑相关的因素和判据,不能单搬规程的标准数值,而要根据规程的思路、现场的具体情况,具体分析设备测量数据的发展和变化过程.
(4)要结合设备的具体结构,分析设备内部的具体情况,根据不同情况进行直流电阻的测量,以得到正确判断结论.
(5)重视综合分析判断与验证.如有些案例中通过绕组分接头电压比试验,能够有效验证分接相关的档位,而且还能检验出变压器绕组的连接组别是否正确.同时对于匝间短路等故障也能灵敏地反映出来,实际上电压比试验,也是一种常规的带有检验和验证性质的试验手段.进行综合分析可进一步提高故障诊断的可靠性.
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