变压器直流电阻不平衡率超标原因分析

变压器直流电阻不平衡率超标原因分析CauseAnalysisonAbnormalUnbalanceRateofTransformerDirectResistance摘要:找出引线电阻的差异、导线质量、引线连接不紧、分接开关接触不良、分接开关指位指针移位、绕组断股是引起变压器直流电阻不平衡率超标的主要原因,并结合实际情况,提出相应的解决措施。关键词:直流电阻;不平衡率;超标直流电阻测试是电力变压器(以下简称变压器)交接试验及预防性试验必不可少的试验,是判断变压器是否存在故障的有效手段之一。因此,研究变压器直流电阻不平衡率超标具有十分重要的作用。1变压器引线电阻中、小型变压器的引线结构如图1所示,由图1可以看出,各相绕组引线长短不同,因此,各相绕组的直流电阻就不同(Rab≈RbcRca),导致不平衡率超标。2002年3月,辽宁石油化工大学1台箱式变电站内的SL7-315/10型变压器在做交接试验时,低压侧直流电阻出厂值及实测值均超标(见表1)。图1变压器二次引线结构示意图表1变压器的二次直流电阻及不平衡率直流电阻/Ωa0b0c0不平衡率/%(相间)出厂值0100209801002034010021354186实测值0100203601001992010020914185由表1可以看出,由于引线的影响将导致变压器绕组不平衡率超标。结合出厂试验报告中的数据,并根据经验判断是引线电阻的影响。变压器的直流电阻虽然超标(规程规定4%),但可以投入运行,变压器已投入运行2年多,未发现任何异常。对于三相绕组直流电阻非常相近的变压器,a、c两相绕组的直流电阻受引线的影响最大,因此,其不平衡率易超标。为消除引线电阻差异的影响,可采取以下措施。a.在保证机械强度和电气绝缘距离的情况下,尽量减小低压套管间的距离,缩短a、c相引线,减小引线电阻,使三相引线电阻尽量接近。b.适当增加a、c相首端引线铜(铝)排的厚度或宽度。如能保证各相引线长度和截面之比近似相等,三相电阻值也近似相等。c.适当减小b相引线的截面。在保证引线允许载流量的条件下,适当减小b相引线截面,使三相引线电阻近似相等。d.寻找中性点引线的合适焊点。用仪器找出a、b、c三相电阻平衡点,然后将中性点引出线焊在该点上。e.在最长引线绕组末端连接线上并联铜板(如图1中zy之间),以减小其引线电阻。f.将3个绕组中电阻值最大的绕组套在b相,可以弥补b相引线短造成的影响。在现场实践中,可以选择一种方法单独使用,也可以几种方法结合使用。2导线质量实测表明,有的变压器绕组的直流电阻偏差较大,主要原因是有些导线的铜和银的含量低于国家标准规定限额。即使采用合格的导线,由于导线截面尺寸偏差不同,也可能导致绕组的直流电阻不平衡率超标。如用3盘3115×10的扁铜线分别绕制变压器的三相绕组,导线铜材的电阻率很好,ρ20=0101724Ω·mm2/m,截面尺寸合格,其中1盘尺寸是最大负偏差(窄边a为-3%,宽边b为-7%,圆角半径r为-25%),另2盘尺寸是最大正偏差(a为+3%,b为+7%,r为+25%)。经计算,最大负偏差盘线,其导线截面Smin=311713mm2,R20=010005723Ω/m,最大正偏差的2盘线,导线截面积Smax=311713mm2,R20=010005436Ω/m,排除其他因素的影响,其直流电阻不平衡率达5118%。某组别为Y-d11的6300kVA变压器,高压侧三相直流电阻不平衡率超过4%,检查发现B相绕组铜线本身质量不佳。为消除导线质量的影响,可采取以下措施。a.加强对入库线材的检测,控制劣质导线的流入。b.把最小截面改为标称截面,有的变压器厂把测量电阻值与标称截面的电阻值相比较,有效地消除直流电阻不平衡率超标现象。3引线连接测试证明,引线与套管导杆或分接开关之间连接不紧,将导致变压器直流电阻不平衡率超标。抚顺某厂1台SJL-1000/10型配电变压器,在做预防性试验时,发现其低压侧直流电阻严重超标,测试结果见表2。由表2可以看出,变压器直流电阻不平衡率大于4%,怀疑绕组有问题。后经吊心检查,发现C相低压绕组与套管导电铜螺栓连接处的软铜排发热变色,连接处的紧固螺母松动。清除氧化层,锁紧紧固螺母后,再测不平衡率表2变压器二次直流电阻及不平衡率测试时间直流电阻/Ωa0b0c0不平衡率/%预试01001072010010730100149539146处理后0100107201001073010010810184符合要求。抚顺某厂1台SFSL1-10000/66型降压变压器,在做交接试验时,发现中压绕组直流电阻不平衡率超标(结果见表3)。表3变压器一次直流电阻交接试验结果分接位置直流电阻/ΩA0B0C0不平衡率/%Ⅳ0131601385013172013Ⅴ01308013460130712118由表3可以看出,变压器中压绕组直流电阻不平衡率大于2%(DL/T596—1996规程规定值)。吊罩检修发现,中压绕组B相第6个分接引线与分接开关导电柱连接松动。某变电所10000kVA、60kV有载调压变压器,做预试试验时发现,直流电阻不合格,试验结果见表4。表4变压器一次直流电阻预试试验结果分接位置直流电阻/ΩA0B0C0不平衡率/%Ⅶ111401121711139617Ⅷ111181119811116711Ⅸ111391121911137710由表4可以看出,在3个分接位置,B相直流电阻较其他两相大7%左右。停电检查发现,B相穿套管引线鼻子与将军帽接触不紧。解决此类问题应采取以下措施。a.提高安装与检修质量,检查各连接部位是否连接良好。b.在运行中,可利用色谱分析结果综合判断,及时检出不良部位,及早处理。c.在运行中,可通过红外线测试,及时发现接触不良部位,及早处理。4分接开关有载、无载分接开关接触不良是变压器各类缺陷中数量最多的一种,约占40%,给变压器安全运行带来很大威胁。华东局某台SFSLB1-20000/110型主变压器,预试时直流电阻三相平衡,但运行8个月后,110kV侧C相套管喷油,温度达84℃。色谱分析认为变压器内部有热故障(最热温度达150～300℃),可能是导电回路接触不良造成的。在进行直流电阻测试时,中压运行分接位置(Ⅳ)A0为01286Ω,B0为01281Ω,C0为0135Ω,不平衡率为24155%,其他部位测试结果正常,把缺陷范围缩小在中压C相绕组的引线→分接开关→套管之内。吊心检查发现中压C相分接开关Ⅳ分接头的动静触头接触不良,而且有过热变色和烧损现象。更换分接开关后,运行良好。抚顺局和平变220kV5号主变压器,在故障修复后的交接试验测试一次直流电阻时,发现无载分接开关顺时针旋转时,测试的直流电阻不平衡率合格;当无载分接开关逆时针旋转时,测试的直流电阻不平衡率逐渐偏大,并且有的分接位置不合格。分析认为是无载分接开关存在问题。该无载分接开关为旧型号,更换成新型号后,再测直流电阻,各分接位置都合格,变压器运行至今未发现异常。分接开关接触不良的直接原因是接触点压力不够、接点表面镀层材料易氧化。解决接触不良主要有以下几种方法。a.在结构设计上采取有效措施,保证触头接触良好。b.避免分接开关机件各部分螺钉松动。c.有载调压开关至少5～6年应检修1次。5分接开关指位指针分接开关指位指针移位将导致变压器绕组直流电阻不平衡率超标。某变电所SFPS7-120000/220型变压器,其分接开关与变压器绕组的连接如图2所示。在对变压器进行绝缘试验时,发现高压绕组直流电阻严重不平衡,而且B相直流电阻有问题,自I-V挡阻值呈现出由大—小—更小—大—更大的无规律排列,其测试结果如表5所示。分析认为表5高压绕组直流电阻测试结果分接挡位ⅠⅡⅢⅣⅤ接通的定触头2-33-44-55-66-7A-0/Ω016583016308016113015920015721B-0/Ω016102015921015723016104016584C-0/Ω016581016308016102015919015722不平衡率/%714061266150311014130B相挡位错乱,决定吊罩检查。当钟罩吊走时,检修人员将开关连杆放入,已无止钉,可自由旋转。随后按正确位置将B相分接开关调整后,使止钉挡住空挡,测三相直流电阻平衡,满足限值要求。测试结果如表6所示。表6高压绕组直流电阻测试结果分接开关位置ⅠⅡⅢⅣⅤA-0/Ω016436016226016017015829015600B-0/Ω016445016232016015015813015604C-0/Ω016448016233016019015816015608不平衡率/%01140111010701270114图2分接开关与绕组的连接图(一相)为消除分接开关指位指针移位造成直流电阻不平衡率超标,出厂前应进行分接开关试验,核对分接开关位置是否正确。在分接开关检修后,也应进行核对。6绕组变压器绕组断股将导致直流电阻不平衡率超标。某电厂SFPSL-120000/220型主变压器,色谱分析发现总烃含量急剧增长,测直流电阻发现高、低压侧与制造厂及历年的数值相比无异常,但中压侧的直流电阻A、B相偏大(见表7)。表7变压器直流电阻值测试单位温度/℃实测值(线间/Ω)换算值(相间)/ΩRABRBCRACRARBRC最大不平衡率/%制造厂电厂10010940109435010942801141011406901141701775011189401120450112036150110301096450110250115701154901139611156在分析A、B相直流电阻增大的原因时,考虑到变压器在运行中曾遭受过2次严重短路电流冲击,怀疑是绕组断股,经解体检查发现,故障点在A相套管根部附近,而且A相引线将套管根部与套管均压帽焊在一起,引线烧断面积为4213mm2,占总截面的10%。由于故障点在A相引线,与该引线连接的B相直流电阻也增大。预防绕组断股引起的直流电阻不平衡率超标,应采取以下措施。a.变压器受到短路电流冲击后,应及时测量其直流电阻,及时发现断股故障,及时检修。b.利用色谱分析结果进行综合分析判断。参考文献:[1]董其过编著.电力变压器故障与诊断[M].北京:中国电力出版社,2000.[2]陈化钢.电气设备预防性试验技术问答[M].北京:水利电力出版社,1998.[3]陈化钢.电气设备预防性试验方法[M].北京:水利电力出版社,1999.作者简介:王克娜(1955—),男,中专,高级技师,从事高压试验工作。