高压直流电阻分压器

高压直流电阻分压器（精选八篇）

高压直流电阻分压器 篇1

关键词：高压直流电阻分压器,径向放电,绝缘结构

0 引言

随着高压直流输电工程的快速发展, 直流电压互感器 (PT) 也得到了广泛的应用。统计显示, 已经投入运行的直流电压互感器, 采用电阻分压原理仍是主流。目前运行的直流电压互感器多采用空心复合绝缘子作为封装外壳, 其内部为串联起来的电阻分压器。

众所周知, 由直流输电的特性决定, 一般在直流换流站运行的复合支柱绝缘子普遍存在积灰严重的现象, 这就使得电压梯度沿支柱绝缘子表面的分布具有更大不均匀性[1,2], 另一方面, 采用电阻分压原理的直流电压互感器, 其内部沿垂直高度方向上的电位梯度却由于分压电阻的存在而呈线性分布, 如此就造成了在直流分压器支柱绝缘子同一水平截面上, 其外部表面和内部电阻器件之间的电位并不相等, 即产生径向电压差。数据显示, 这种径向电压差在一定条件下可达到额定电压的20%甚至更高。径向放电在产品开发阶段由于外界污秽等触发条件不具备, 往往容易被忽视, 从而为直流PT产品的长期可靠运行埋下隐患。文中在总结相关数据的基础上, 就上述直流电阻分压器径向放电现象产生的机理进行了剖析, 进而提出可行的改进措施, 提高了该类型产品的可靠性。

1 径向放电概念及其产生的机理

径向放电概念并不指一种特殊的放电机理, 而是针对发生在支柱式直流电压互感器上的一种绝缘失效的现象。图1显示出空心支柱绝缘子径向放电和典型滑闪放电的差别, 径向放电的本质是在同一径向截面内, 中心和外围构件的内外电位差过大, 超出其间绝缘介质的承受能力, 导致的放电现象甚至绝缘击穿, 它可以任何一种放电形式出现:气体击穿、沿面放电、局部放电等。

绝缘支柱外表面沿着高度方向上的电位分布受绝缘子结构、屏蔽环设计、绝缘子沿面电阻的分布等因素影响[3], 对主要承受直流电压作用的直流电压互感器而言, 沿面电阻率的分布规律对绝缘子电位分布起决定因素, 特别是当绝缘子污秽积灰表面受潮时, 电阻率的不均匀性会进一步增大。直流PT一般运行于户外环境下, 伞裙表面不可避免地吸附灰尘、盐碱颗粒、鸟粪等杂质, 气候条件也显著影响沿面电阻的分布, 国内有文献曾经对绝缘子表面覆冰情况下的沿面电位分布进行过研究工作[4]。从地面到高压端的区域内, 有多种因素影响不同高度绝缘子伞裙表面污秽层的厚度和状态, 如气流、当地污秽特点、工业排放等。在干燥条件下, 污秽物的总体体积电阻率较大, 并趋于一致, 但当大气湿度较高, 尤其是在雨、雾、露、雪等不利气候条件下, 污秽物被浸润, 支柱绝缘子沿面电阻不均匀分布的特点被放大[5,6]。直流换流站的工作特性也使得站内设备更容易吸附灰尘, 这些分布不均的污秽层, 改变了直流PT设备外封装支柱绝缘子表面的沿面电阻分布, 使得沿支柱绝缘子外表面的电压分布不均匀大大增加。

另一方面, 根据结构原理及加工工艺的需要, 采用电阻分压原理设计、制造的直流电阻分压器, 其内部测量电阻沿高度方向上的数量或者阻值分布又是非常均匀的, 在直流分压器内部沿高度方向上的各个截面内的电位被各级分压电阻逐级钳制, 电压分布呈线性分布的规律, 这就是直流电阻分压器内外径向电压差产生的根源。

尽管这种电压分布不均匀性具有随机特点, 却是客观存在的。国内外同类产品的运行经验及对运行数年以上的支柱绝缘子表面电阻的测量数据显示, 支柱绝缘子沿轴向方向上沿面电阻可相差10倍以上。绝缘子表面实测绝缘电阻的差别, 不仅体现在清洁绝缘子和污秽绝缘子之间, 也体现在同一污秽绝缘子的不同高度区段上, 例如, 实测10 cm距离的绝缘电阻可以在1~15 GΩ的区间内变动。以此为数据基础建立的数学模型显示, 径向电位差达到相当严重的程度, 在一定条件下会影响直流电阻分压器产品的稳定运行。

2 径向电位差的数值估算

估算直流PT沿高度方向上各个位置径向电位差的数值大小对互感器的绝缘结构设计、选材有重要参考意义。从上节可知, 绝缘支柱表面污秽层的沿面电阻率分布存在不均匀性。为便于分析及说明问题, 假定某500 k V直流电阻分压器, 经过长期运行, 其绝缘支柱外表面的表面电阻率从上至下相差10倍。为此, 将支柱绝缘子沿高度方向上等分为10段, 则由于表面污秽层电阻率的差别, 各段等长支柱绝缘子的表面电阻值也不相等, 例如, 设定互感器低压端一段长度的支柱绝缘子表面电阻值为1 p.u., 则根据整只绝缘套管表面电阻率相差10倍的数据设定, 高压端一段等长支柱绝缘子的表面电阻值为10 p.u., 以此类推, 可获得整个支柱绝缘子各段长度的电阻值。

同时, 由于互感器在直流电压作用下, 各段支柱绝缘子表面的泄漏电流相同[7], 泄漏电流IL和各段承受的直流电压Ui可用下式求得:

式中:UN为直流分压器额定电压;Ui为支柱绝缘子第i分段处的电位值;Ri为支柱绝缘子第i分段处的电阻值。进而可获得各段节点的电位分布, 按照上式求得的支柱绝缘子各段节点电位见表1。

由上表可见, 沿直流PT绝缘支柱的外表面, 长度相等的各分段区域所承担的电压并不相同, 电位沿直流PT高度方向上的分布并不呈线性分布, 与此同时, 在直流PT内部由于分压电阻的存在, 电压在高度方向上的分布呈现严格的线性规律, 这就造成了在直流PT任一水平截面上, 封装绝缘子外表面和内部电阻之间形成径向电位差, 如果径向电位差的数值超过绝缘材料及绝缘结构的允许值, 就会发生径向放电危害, 从而影响绝缘可靠性及测量精度。

图2显示了直流PT径向电位差的产生和变化趋势。图中可见, 高低压端电位被钳制在UN及地电位UO, 但在直流PT的中间区域, 径向电位差逐渐扩大, 在分压器中间位置的节点处, 径向电位差达到最大, 此时分压器内部电阻器件的电位为额定电压UN的50%, 而同一水平面上, 支柱绝缘子表面电位仅为额定电压UN的27%, 对于额定电压为500 k V的直流PT产品来说, 将产生超过100 k V的径向电位差。

3 改善径向放电现象危害的措施

从前述分析中可知, 对长期运行在户外环境的直流电阻分压器来说, 绝缘支柱表面和内部阻容分压单元之间必然存在径向电位差, 降低因径向电位差带来的绝缘破坏的思路有两个, 一是减小径向电位差的数值, 二是从直流PT绝缘子结构设计、材料选择上进行优化, 尽量降低径向电位差的危害。

3.1 减小径向电位差的产生

直流PT径向电位差产生的根源是绝缘支柱表面电阻分布不均, 预防措施主要从以下几点着手。

1) 应尽量采用防污能力强的绝缘子, 采用硅橡胶为伞群的合成绝缘子是目前较为理想的防止污闪和雪闪的选择, 复合绝缘子的临界闪络盐密值为0.6 mg/cm2, 远大于一般陶瓷绝缘子。

2) 制定完善的支柱绝缘子维护策略, 做好盐密值测量、污秽区划分、清扫周期制定等, 并定期选择合适方法清扫。

3) 使用室温硫化硅橡胶 (RTV) 涂料改善绝缘支柱表面的防污能力。

3.2 改善电阻分压器绝缘结构设计

3.2.1 增大支柱绝缘子的尺寸

径向电压产生以后在直流PT绝缘支柱外表面和内部构件之间建立起径向电场, 当直流互感器的外绝缘高度及表面电阻率不变的情况下, 径向电位差数值维持不变, 此时如果增大套管内径D使径向电压的作用距离S增加, 则内部场强将降低, 有助于减小径向电位差带来的危害。按照图3所示结构, 对不同内径的支柱绝缘子在相同径向电位差作用下电场的分布情况进行了仿真计算[8,9]。图4给出了在径向电位差最大的水平面上内部场强随径向距离的变化趋势。

例如, 对额定电压为500 k V的直流PT, 套管中间部位平面的最大径向电位差约为105 k V, 当绝缘支柱的套管外径为430 mm, 对应距离S为80 mm时, 电阻表面场强为3.5 MV/m, 通过增大套管直径至530 mm, 距离S相应增加至130 mm时, 电阻表面场强为2.5 MV/m, 可见增大支柱绝缘子内径对电阻分压器抵御径向放电的危害有较大作用。

3.2.2 优化分压电阻电极形状

同样的, 内部场强的大小还和电极之间的形状密切相关, 对直流电阻分压器内部阻容单元的屏蔽结构进行优化设计, 也可以降低电阻及绝缘结构的场强, 表2显示出了在相同套管内径的条件下, 电阻屏蔽结构外径和最大强场的关系。

3.2.3 合理选用绝缘介质及其工艺

选用合适的绝缘介质能有效增强电阻分压器抵抗径向电位差危害的能力。使用气体作为直流PT内部的绝缘介质时可适当提高充气压力;通过在电阻分压器和支柱绝缘子之间设置隔离绝缘层来提高径向电压耐受能力。总之, 预防直流电阻分压器径向放电的危害应综合考虑经济性、散热能力、绝缘效果之间的关系才能收到最佳效果。

4 结语

文中从高压直流电阻分压器的运行特性、结构原理出发, 提出径向放电概念, 分析了径向放电现象产生的机理和危害, 对径向电位差的数值提出了估算方法, 并给出了减轻径向放电危害的具体措施。值得注意的是, 直流PT产品在研制、试验阶段并不容易检测出径向放电故障, 其是随着设备运行时间的增加逐渐体现出来的, 因此在设计及制造中要给予充分的重视, 以切实提高高压直流电阻分压器设备长期稳定运行的可靠性。

参考文献

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[7]周泽存, 沈其工, 方瑜, 王大忠.高电压技术[M].北京:中国电力出版社, 2007.

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高压直流电阻分压器 篇2

关键词：变压器；绕组直流电阻；试验结果

中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）02-0123-03

1 概述

变压器是电力系统中的重要设备，它担负着电能的传输和分配，所以它的安全稳定运行有着重要意义。而三相电力变压器绕组直流电阻测试是变压器出厂及预防性试验的主要项目之一，也是变压器发生故障后的重要检查项目。按照IEC标准和国标GB1094，变压器在制造过程中修和大修后、交接试验和预防性试验以及绕组平均温升的测定和故障诊断中等都必须进行该项试验。根据标准规定：1.6MVA以上的变压器，相电阻不平衡率应≤2%，无中性点引出的绕组，线电阻不平衡率应≤1%；1.6MVA以下的变压器，相电阻不平衡率应≤4%，线电阻不平衡率应≤2%。以下就我们在一次预防性试验中，按照规程规定的试验方法，运用各种试验设备，针对各试验数据综合分析，发现影响变压器绕组直流电阻试验数据的因素，提出了消除不良因素的相应处理措施，准确测量变压器绕组直流电阻的注意事项，避免以后出现类似问题。

2 电力变压器变低绕组直流电阻异常原因分析

该220kV电站#1主变压器型号为SFSZ9－150000/220，结线方式为YnoYno△。该变压器于2003年12月投产以来，班组严格按照规程按时对该变压器进行预防性试验，多次试验中，各项试验数据均无明显变化。而在2009年对该变压器进行预防性试验时却发现，其变低各相绕组直流电阻数据及相互间的差别有了明显变化，而且各相绕组直流电阻相互间的差别也超出规程标准，而变高和变中直流电阻试验数据却无明显变化。我们查找历年试验数据和运行情况分析，寻找原因，采取措施以得到准确真实的试验数据性试验。

在2009年，我们按照预试周期对某220kV变电站#1主变压器进行绕组直流电阻试验，发现变低绕组直流电阻的三相不平衡率和变化率都超出了规程允许的范围（见表1），并经多次复试仍然是一样，在向运行人员询问了#1主变压器运行情况正常后，基于多方面因素的考虑，对该项工作申请延期，并回去商讨合适方案，于第二天进行复试。

回到班组后，我们马上查找该220kV变电站#1主变压器历年试验的各项试验数据，特别是变低绕组直流电阻的试验数据（见表1）和#1主变压器本体油中溶解气体组分含量（见表2）。

表1 ＃1主变压器变低绕组直流电阻试验数据（mΩ）

试验时间RabRbcRca相差（%）

出厂试验2.8932.8822.9070.86

交接试验2.9112.8972.9100.03

2004-11-242.9122.9012.9150.48

2006-12-112.9172.9092.9200.37

2009-10-183.5033.3103.2078.86

2009-10-19

（复试）2.9032.8982.9120.48

表2 ＃1主变压器油中溶解气体组分析数据

生产厂家保定天威保变电气股份

有限公司型号SFSZ9-150000/220

额定容量150000kVA出厂编号2003 3S07

出厂日期2003-03-31投运日期2003-11-28

试验日期06-05

-162006-11-162007-05-172007-

11-222008-

05-272008-11-132009-06-08

H21410677.17.877.72

CH42.241.555.305.265.686.275.99

C2H61.4001.231.121.211.480.93

C2H40.2000.420.610.550.740.56

C2H20000000

CO223170436528547556.73497.07

CO23601001867846894919.01854.19

总烃3.841.556.956.997.448.497.48

由表1可看出本次试验数据比往年均有明显增长且线间三相不平衡率达到8.86%，远超出规程的要求，而且阻值均有不同程度的提高，Rab竟然达到20%，这种变化是巨大的，也是电力系统所不允许的。然而我们从#1主变压器本体油中溶解气体组分含量试验数据分析中可以看到，各种气体组分含量及总烃均远小于各气体组分注意值及总烃注意值，并结合以前的绕组直流电阻试验数据，进行了原因分析及排查：

（1）三相绕组中存在匝间短路：根据上述表格数据，由于高压侧和中压侧直流电阻试验结果平衡，且与往年相差不大，没有突变性，而且根据运行人员反映，变压器一直正常运作，没有发生过事故跳闸，可以判断没有匝间短路存在。

（2）引线与相关部件接触不良：根据色谱分析和对变低套管的检查，无发现裂痕或放电现象，排除该原因。

（3）分接开关接触不良：分接开关接触不良对变低无明显影响，且变高数据正常，排除该原因。

（4）绕组焊接不良或断股：根据油色谱与变高、变中直流电阻数据可以排除该原因。

3 进一步确定原因及确定试验措施

查找资料，并组织班组成员进行讨论，初步判断是由于试验时，对变压器绕组充电时间过短，试验电流小从而测得数据不准确，而我们使用的测试仪器，最高电流只能达到20A，而该主变是220kV主变，属于大型大容量变压器。考虑到变压器绕组直流电阻测试回路的时间常数为：

T＝L/R

式中：L为绕组的电感；R为绕组的阻值。

而不同时间的试验充电电流是不同的，充电电流增长的快慢完全决定于测量回路的T，电流达到基本稳定能够满足测量要求通常要在接通试验电路5T以后，而对大型、大容量电力变压器的绕组，其电感大而电阻小，使到整个试验回路的T很大，所以需要较长的试验充电时间。

复试的时候，考虑到前一天直阻测试仪所用的充电电流最大是20A，试验时间最多也是3分钟左右，但试验结果已经无明显变化，因而我们决定增大试验电流，使用试验电流最高为50A的直阻测试仪，并延长试验充电时间。

试验过程中，使用50A的充电电流，并耐心等候。测量Rab充电时间到了10分钟，直阻测试仪显示的绕组直流电阻读数长达1分钟不再发生变化，记录数据。然后依次测量Rbc、Rca，数据如表1中“2009-10-19”一行所示。单相数据比出厂值变化最大为0.55%，线间三相不平衡率为0.48%，符合规程要求。

4 结语

经过对测量该220kV变电站#1主变压器变低绕组直流电阻的异常数据分析及采取的试验对策，说明了在电气试验中必须综合运用电气试验手段，结合现场情况，横向及纵向综合对比分析过往的试验数据，采用变压器油色谱分析与测量直流电阻相结合的方法，正确判断电气试验结果的准确性。预防性试验的试验结果是很重要的，不由得我们马虎判断，因为这个关乎着设备安全、人身安全及电网的稳定运行，这就要求我们试验人员要不断加强试验知识的培训、现场的应急处理培训，多与其他班组人员交流增加相关知识以扩大知识面，加大电气试验标准的执行力度，配合巡维中心加强监视，并对预防性试验工作要做到严、细、实，善于对试验数据进行分析，从中不断积累经验，以此来确保安全生产，保证电网的稳定运行。

参考文献

[1] 电力设备预防性试验规程（Q/CSG 1 0007-2004）[S]．

[2] 陈化钢．电力设备预防性试验方法及诊断技术[M]．北京：中国科学技术出版社．

[3] 韩军．变压器直流电阻不平衡原因及分析[J]．电气制造，2006，（7）．

[4] 蒋福娟，杨贤军．浅议变压器直流电阻不平衡原因分析与处理[J]． 魅力中国，2009，（25）.

作者简介：朱仲燊（1981-），男，广东台山人，广东电网公司江门供电局试验研究所助理电气工程师，研究方向：电气工程高压试验。

高压直流电阻分压器 篇3

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三相不平衡率对综合判断变压器的整个导电回路故障可提供重要的信息。它不但是确定短路损耗的重要数据, 而且通过直流电阻的测量, 可以检查绕组焊接质量、电压分接开关的各个位置接触是否良好及分接开关实际位置与指示是否相符、绕组或引出线有无断裂、并联支路的正确性、是否存在由几条并联导线绕成的绕组发生一处或几处断线的情况以及层、匝间有无短路的现象等情况。实践表明, 此测试项目对发现上述缺陷具有重要意义。

2 试验的方法

测量变压器绕组的直流电阻一般采用的方法有电桥法和压降法2种。试验时, 应测量变压器各次绕组的直流电阻。三相变压器可测量线间电阻, 有中性点引出的, 要测量相电阻。对带有分接头的绕组, 交接和大修试验时, 应测量所有分接头位置的绕组电阻值。

2.1 电桥法

电桥法是用单臂电桥或双臂电桥进行测量, 这种方法可以直接读取数据, 而且可以单人操作, 只要遵守操作顺序 (工作时先合电源按钮, 后合检流计按钮;结束时先放开检流计按钮, 后放开电源按钮) , 检流计就不会被打坏。再则电桥标准电阻的准确度及检流计的灵敏度可以使电桥获得准确的平衡, 进而提高测量准确度。

2.2 压降法

电压降法就是在被测电阻上通以直流电流, 对每相绕组进行直流电阻的测量, 然后利用测量数据, 根据欧姆定律计算得出线圈的直流电阻。在不具备电桥的地方, 一般采用这种测量方法。电压降法主要缺点是有时需要大容量的电源, 为了测准直流电阻, 必须使用高精度 (0.2级以上) 的直流电流表, 此外测量中容易造成接线或读表误差。

不管用上述哪种方法, 由于存在电感充电的过渡过程, 所以都需要较长的时间才能测到准确值。尤其随着变压器电压等级及容量的不断增大, 其绕组的电感也越来越大, 这就导致其充电的时间变得越来越长, 往往造成测量人员巨大的工作量。

随着科技的发展, 现在国内外各大电子仪器厂商都相继开发了各种高度集成化的直流电阻测试仪器, 它们作为最新一代产品, 是为测量大容量变压器三相绕组直流电阻而优化设计的。可对变压器的三相绕组直流电阻进行同时测试。对有载调压变压器可以不需要放电, 直接调节分接开关, 测量时间是传统单相测量的1/3, 可大大缩短工作时间和劳动强度。测试数据稳定、快速、重复性好是当前现场测量变压器直流电阻的最佳选择。

3 试验数据的处理与判断

3.1 测量结果判断标准

对试验测量的数据进行判断, 当前一般依据DL T596-1996《电力设备预防性试验规程》规定, 1600kVA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的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%, 无中性点引出时的绕组, 线间差别一般不大于三相平均值的2%;与以前相同部位的测得值或出厂值进行比较, 其变化不应大于2%。上述内容要校正引线的影响, 并换算至同一温度比较。不同温度下的电阻值按下式换算R2=R1× (T+t2) / (T+t1) , 式中R1、R2分别为温度t1、t2时的电阻值;T为计算用常数, 铜导线取235, 铝导线取225。对测量的直流电阻数据需要认真分析, 不仅要与规程对比, 而且要与历次测量数据进行纵向对比, 观察变化趋势, 得出正确的结论。

3.2 试验数据的分析处理

分析变压器绕组的直流电阻时, 还要综合考虑各种因素, 如试验仪器、试验方法、直流电阻构成回路、变电站环境等, 以准确掌握变压器的状况。当发现直流电阻有异常或超标时, 应重视综合方法的分析判断和验证。如采用色谱分析、绕组分接头电压比试验与测量直流电阻综合分析判断, 这是验证运行变压器绕组直流电阻不平衡率超标的有效方法。

4 试验的注意事项

由于影响测量变压器绕组直流电阻准确度的因素很多, 所以在测量中应该注意以下一些问题, 如测量方法、接线、表计、温度、接触情况和稳定时间等;测量前对被试品的放电应充分;尽量采用容量足够的试验电源变压器;测量部位应分别在各绕组的线端;所施加的直流电流应不大于被测绕组的额定电流;必须在试品温度稳定时进行测量;非被试绕组均应开路或串接一个较大的电阻;测量为鉴定性试验或对准确度要求较高时, 建议采用电桥法;电桥法测量变压器绕组的直流电阻时, 必须在电桥回路中电流稳定之后接通检流计, 并在开断电源之前切断检流计;电桥及标准电阻的准确度应使测量总误差不超过规定值等等。

5 试验现象及案例分析

变压器试验中造成直流电阻不平衡率超标的原因是多方面的, 有些是变压器本身的缺陷引起, 有些是人为因素引起。要找出引起测量结果超标的原因, 从而进行缺陷处理, 最后判断变压器是否可以安全投运。

5.1 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:

(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。

[例]某村新增一台S9-50/10的油浸变压器, 测量低压侧绕组直流电阻误用单臂电桥, 测试结果误差较大, 后更换双臂电桥, 误差在规定的范围内。

(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外部引线未短路接地, 造成测试受感应电压的影响。

[例]某800kVA的组式变压器, 在测量高压侧绕组直流电阻时因低压侧重复接地, 导致直流电阻测量时指针摆动厉害, 很长时间才能稳定, 后分析查出原因, 拆除重复接地线测试顺利进行。

(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 (仪器电位线接头应接在绕组接线端子靠近绕组一侧) 。

(4) 充电电流太小或充电时间太短。

[例]某站1号主变为西安变压器厂OSFPSZ7-150000/330型, 1993年投运以来预试数据均正常。2002年测出低压10kV侧直阻三相不平衡率达27.4%, 远远超过1%的标准规定。试验数据见下表1。

采用与3395测试仪配套的4010稳压稳流电源复试, 试验数据见表2, 三相不平衡率测量结果符合规定。

造成测量数据超标的原因是充电电流小、充电时间不足、测试数据未稳定就读取数值。该变压器是五柱铁芯且低压绕组为三角形连接的大型变压器, 若仍像中小型变压器那样, 用小容量电源作测量电源, 则电流达到稳定的时间长达数小时甚至超过10小时, 不能保证测量准确度, 甚至造成误判断。

(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。

(6) 测量引线截面不够, 接触不良, 长度太长, 线夹焊接不良。

(7) 对前一次直流电阻测试没充分放电, 造成第二次测试时指针摆动厉害。

5.2 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。

(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。

[例]某厂使用的一台S9-630/10变压器各相直流电阻如表3所示。

显然, 根据实测结果, 直流电阻不平衡率为4.51%, 超出了试验规程的规定值。制造厂应写明原因并按实际数据考核出厂, 在交接试验中加以复测, 并核对出厂数据。由于扣除引线电阻后的误差小于1%, 因此, 可以认为变压器直流电阻不平衡率是合格的。

(2) 连线接触不良, 一般表现为某档或某几档的直流电阻的不平衡率超标。

[例]某机械厂所使用的型号为S9-1250/10, 联结组别为Yyn0变压器, 其直流电阻如表4所示。

从表4数据看出, I档AB、BC线间电阻值大于CA线间电阻, II、III档数据正常, 可认为I档B相绕组有问题。经吊芯检查发现, 10kV侧B相绕组I档分接引线与分接开关导电柱内螺丝连接松动, 紧固螺丝后, 再测不平衡率符合要求。

(3) 分接开关问题, 主要分为以下2种:

(1) 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。

[例]某台10000kVA, 35kV的有载调压的变压器测量35kV侧直流电阻时, 发现三相直流电阻不平衡。B相直流电阻较A、C相偏大, 造成三相不平衡系数超过2%的标准规定, 现场反复调整有载开关数次后B相直阻恢复正常。类似情况在现场测量中时常发生, 这是由于运行中的变压器分接头常受油膜等污物的影响使其接触不良, 一般需切换数次后再测量, 以免造成判别错误。

(2) 分接开关指位指针移位也会导致变压器绕组直流电阻不平衡率超标。一般表现为测量数据散乱, 不符合正常规律。

[例]某110kV变电站年度检修时, 2号主变[型号为SFSZ-31500/110, 电压比为 (110±8×1.25%/37±2×2.5%/11) k V, 合肥ABB生产]做预防性试验时, 在变压器35kV侧绕组直流电阻测试数据如表5所示。

注:油温22℃, 用3395直阻仪测量。

由表5数据可见直流电阻不平衡率超标, 查阅历史台帐的数据发现, 35kV侧C相无载调压开关档位和A、B相不在同一档, 而是C相在1档, A、B相在2档。经检查发现C相无载调压开关传动杆断掉。立即对变压器放油至手孔面板, 传动杆调换后再测试直流电阻数据如表6所示。

注:油温18℃, 用3395直阻仪测量。

由表6可见, 数据正常, 规律可寻。变压器投入运行。

(4) 绕组断股、匝间短路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。

6 结束语

浅议变压器绕组直流电阻测试 篇4

变压器绕组直流电阻测量试验属于变压器的例行试验, 是变压器出厂时、投运前、检修后都必须进行的试验项目。GB/T6451—2008《油浸式电力变压器技术参数和要求》明确规定了对变压器直流电阻不平衡率的要求。因此, 必须正确分析试验数据, 严把质量关, 避免由于直流电阻不平衡引起故障而造成损失。

1 变压器绕组直流电阻测试标准、目的、影响

标准:对于配电变压器, 绕组直流电阻的不平衡率:相为不大于4%, 线为不大于2%;对于电力变压器, 绕组直流电阻的不平衡率:相 (有中性点引出时) 为不大于2%, 线 (无中性点引出时) 为不大于1%。如果由于线材及引线结构等原因而使直流电阻不平衡率超过上述规定, 除应在生产记录中记录实测值外, 还应写明引起这一偏差的原因。使用单位应与同温度下的出厂实测值进行比较, 其偏差应不大于2%。

目的:检查绕组导线焊接处是否良好;检查绕组是否有匝间短路;检查引线与套管、引线与分接开关是否连接好, 分接开关是否与实际位置相一致;检查三相电阻是否平衡, 是否达到国家标准;变压器温升试验时, 也要准确测量直流电阻, 因为这需要根据绕组在温升试验之前所测量的冷态电阻和温升试验之后所测量的瞬间热态电阻计算而得。

影响:变压器在实际运行中如果直流电阻不平衡会使变压器相间或相对地间产生循环电流, 增加变压器的附加损耗, 严重的话甚至可以导致变压器的不对称运行, 所以必须严格把关变压器绕组的不平衡率, 找出原因, 分析原因, 进而解决问题。

2 变压器绕组直流电阻的测量方法和结果计算

2.1 测量方法

(1) 平衡电桥法。是采用电桥平衡的原理来测量直流电阻的方法, 常用的平衡电桥有单臂电桥和双臂电桥2种。测量变压器的直流电阻时, 应在变压器停电并拆去高压引线后进行。对大型大容量电力变压器, 因RL串联电路的充电时间常数很大, 使得每次测量需很长时间来等候电流、电压表指示稳定, 因而工作效率很低, 常采用特殊仪器 (如恒流电源) 来代替测试中的电源, 这样可大大缩短测试时间。 (2) 电流、电压表法。又称电压降法, 其原理是在被测电阻中通以直流电流, 测量该电阻上的电压降, 根据欧姆定律即可算出被测电阻值。由于电流表和电压表的内阻对测量结果会产生影响, 所以它们被接入测量电路的方式应慎重考虑。 (3) 变压器专用直流电阻测量装置。近年来由于电子技术的发展, 许多仪器制造厂开发出基于电流、电压表法的测量装置。这些仪器不但使用方便, 而且测量精度高, 被广泛采用。不论采用哪一种方法, 都只有在电路中电流达到稳定时才能读数, 以提高测量数据的准确度。

2.2 结果计算

(1) 绕组直流电阻不平衡率应以三相实测最大值减最小值作为分子、三相实测平均值作为分母计算。

(2) 测量绕组的冷电阻应该换算到标准规定的参考温度75 ℃。换算公式为:

R75=Rt (k+75) / (k+t)

式中, R75为换算到参考温度75 ℃时的电阻值 (Ω) ;Rt为测量时变压器内油温度t时的冷态电阻值 (Ω) ;k为温度换算系数, 铝线为225, 铜线为235;t为测量时变压器内油温度 (℃) 。

3 生产特例分析

在变压器的实际生产中, 我们经常会遇到由于变压器结构问题而由引线引起的低压电阻不平衡。下面通过图形来分析某公司在生产变压器过程中所遇到的问题, 总结出准确的测试方法及应该怎样评价测量结果, 最终以此来判断变压器产品是否能通过测量试验。

一些小型的降压电力变压器, 例如315 kVA及以下的产品, 低压线圈为圆筒式结构, Yn接线, 中性点引出线在线圈的上端, 并且出线很短 (图1) 。尽管设计部门规定中性点引线按1/4额定电流设计, 但在实际的生产制造过程中, 中性点使用了与其他三相引线相同的线材, 甚至有些使用横截面略小的线材, 故此中性点引线电阻所占比例不大, 最终测量相电阻能满足国标要求, 变压器顺利通过试验。

1 000 kVA及以上的电力变压器, 低压线圈多数为螺旋式结构, Yn接线, 中性点引出线在线圈的下端, 并且出线相对较长 (图2) 。尽管设计部门规定中性点引线按1/4额定电流设计, 但是在实际的生产制造过程中, 中性点引线电阻会随着容量的增大而使得其所占的三相直流电阻比重越来越多, 故而会出现Rac>Rab=Rbc, 这一情况经过分析是由于引线的结构所造成的。某厂家甚至在型号为SFSZ10-31500/110和SFZ10-63000/110的变压器制造中, 都出现过这样的问题。分析如下 (排除线圈直流电阻不平衡情况) :

从图2中可以看出:Rab=Rbc, Rac>Rab, 推出Rac>Rab=Rbc。

从图2中还可以看出:Rao=Ra+0.5R2ab+R1, Rbo=Rb+0.5R2ab, Rco=Rc+0.5R2ab+R2bc+R1。因为R2ab=R2bc, 所以Rco=Rc+1.5R2bc+R1;又因为Ra=Rb=Rc, 所以可以推出:Rbo最小;Rao比Rbo大, 多了R1这段引线的电阻;而Rco比Rao多了R2bc这段引线的电阻。

因此最终可以得出结论:Rco>Rao>Rbo。这一现象是由于引线的布置也就是变压器的结构所造成的, 与变压器的其他部件没关系, 属于正常现象。

有的客户经过测试, 发现变压器低压三相直流电阻超过国标要求, 不平衡率大于2%, 于是要求厂家吊罩检修, 这是不经过认真分析的表现。假设这类电力变压器的三相电阻不平衡率小于2%, 则说明该产品有可能存在问题, 因为应该小的电阻没有小, 可能是多根导线并绕时, 其中的一根或几根没焊好。如果这样的变压器被当成合格产品出厂, 并且投入运行, 危害极大。

有些生产厂家在生产这类变压器的过程中, 由于国标规定和用户要求这些硬指标, 盲目追求三相直流电阻小于2%的平衡率, 于是采取以下办法: (1) 为了增大B相的引线电阻, 而减小B相引线面积。这样做是非常错误的, 因为减小引线面积会导致运行中的变压器引线过热, 从而对变压器产生极大的不良影响。 (2) 为了减小引线R1和R2bc的电阻, 而增大这2段引线面积, 在引线R1段和R2bc段加焊铜排, 以达到电阻平衡的目的。这样的结果是不仅浪费了材料, 而且对产品毫无用处。

那么应该怎样来执行GB/T6451—2008呢?不管是测量线电阻还是相电阻, 都应符合Rac>Rab=Rbc或Rco>Rao>Rbo这一规律, 因为这一规律是经过大量试验数据所得出的结论。可以在试验报告中注明变压器直流电阻不平衡的原因, 客户在现场测试时应参照出厂数据进行比较, 而不要片面地追求小于2%的标准。

4 结语

在变压器试验中, 经常出现直流电阻不合格的情况, 原因很多。试验人员应根据具体情况, 提前对相关部件进行检查、测试, 查阅历史数据, 认真研究, 仔细分析, 以避免返工造成的损失。只有这样, 变压器产品质量才能得到良好的保证, 客户才会满意, 电力建设工作才能真正上一个新台阶。

参考文献

[1]GB/T6451—2008油浸式电力变压器技术参数和要求[S]

[2]保定天威保变电气股份有限公司.变压器试验技术[M].北京:机械工业出版社, 2000

高压直流电阻分压器 篇5

关键词：变压器,直流电阻,缺陷,消缺

随着我国电力设备的生产和研发技术的发展, 我国的变压器无论从功能上, 还是兼容性上都较以往有了较大的发展成就, 但是从实践中看, 还存在着一些应用的缺陷, 文中笔者将通过变压器的直流电阻实验, 对变压器的缺陷判断和排除进行分析, 以期促进我国电力系统的正常运行和发展。为了更好的对实验结果和过程进行分析, 文中笔者将以110k V变压器的接线接触不良的问题为例进行探讨。

1 直流电阻试及利用试验数据对变压器缺陷的判断

实践中, 在对于新建的变电所进行主变压器安装的过程中, 要严格的控制器主变压器的额定电压和额定电流。下文中笔者将以一台110k V的变压器为例, 对直流电阻实验判断变压器缺陷进行分析。假目前中小型变电所最为常用的SSZ10-31500/110, 而在安装过程中其额定电压为110/37/10.5k V, 额定电流为165.3/491.5/1732.1A, 连接组别为YN, YNO, D11。所以, 根据出厂说明以及我国变电所的相关文件中的安装规定, 可以免去对其进行吊罩检查, 而必须对其进行全套的电气试验, 严格对照试验中所得的各种数据和出厂数据的一致性。案例中的变压器在进行了该试验后, 所得的数据结果为存在一定的电阻不平衡, 即主变压器的35KV侧的一档直流电阻存在较为明显的不平衡, 其不平衡率为2.51%, 而二档直流电阻也存在少许不平衡, 其不平衡率为1.09%, 除此之外, 其它三档的直流电阻所测结果均符合要求, 在正常的波动范围内。根据上文中的数据结果, 我们看到, 一档的误差率明显超出了我国的有关变电所的执行技术标准, 必须对其进行处理, 一面引起更大的变电器运行问题。在执行的过程中, 工作人员首先要反复检查试验接线, 并根据变压器的具体的平衡波动选择合适的直流电阻测试仪对其进行监测, 在确认上述结果后, 笔者对其可能存在的缺陷进行了分析, 下面将进行详细的论述:

(1) 首先, 有可能是在主变压器的35k V侧的中压A相线圈存在抽头匝数的错误, 从而影响了直流电阻的平衡;

(2) 其次, 有可能是由于主变压器的35k V侧的中压A相线圈分接头与引线存在接触不良的问题, 从而导致了电流通过时产生的电压不稳定;

(3) 再次, 有可能存在的问题是35k V侧的引线与套管导电杆接触不良, 从而导致了运行中所测电阻的增大;

(4) 最后, 有可能存在的问题是35k V侧的无励磁分接开关的接口接触不良, 从而引发了测量过程中国的静触头的电阻值过大。

根据笔者对以上主变压器有可能存在的问题的分析, 笔者认为如果按照这些缺陷进行推理, 可以进行以下的预想和分析:

(1) 由于变压器的设计和生产是受到一定的限制和规定的, 所以对于生产厂家来说, 变压器线圈的绕制是应该进行严格的检查的, 尤其是对于常用的中小型变电站的110k V变压器来说, 在出厂前, 有关工作人员和单位一定会对其线圈都要进行严格的审查, 无论是产品的半成品阶段, 还是成品后的功能试验中, 都会对该问题进行审查, 所以其线圈绕数不足存在的可能性较小。另外, 在认真核对了该主变压器的出厂试验报告后以及安装报告后, 对其中的各项数据进行了认真对比后, 发现其各项指标的总误差值±0.5%, 打动了变压器的出厂要求, 这也就说明其线圈匝数有误的可能性可以基本排除;

(2) 对于有可能是主变压器的35k V侧的中压A相线圈分接头与引线存在接触不良的问题的怀疑, 我们也可以这样进行推测, 即如果分引线焊接不良, 那么在变压器的运行过程中就会出现一档直流电阻不平衡的问题, 所以, 该疑点有成立的可能;

(3) 35k V引线与导电杆的连接不好的情况, 在以往的试验中, 也曾出现过, 但这次的试验数据与以往不同, 无论从同档的三相数据, 还是从同相的五档数据来看, A相引线与导电杆接触不好, 它的梯度应当有一定的规律性, 五档数值要么同大, 要么同小, 因此这可能性较小, 但从检查的角度来看, 这种方案是简便可行的, 所以可以作为检查预案之一;

(4) 对于无励磁分接开关动, 静触头不接触不好的情况, 在以往的检修, 试验中、也时有发生。由于动、静触头表面出现氧化, 使得动、静触头之间触电电阻过大, 造成直流电阴不平衡, 这种情况是非常常见的, 因此要作为排查的重点。

在认真分析了主变压器可能存在的缺陷原因后, 笔者做出了一下两者方案:

(1) 不吊罩检查。具体的操作方法是打开35k V手孔, 检查引线电杆之间的紧固情况, 该种方法最大的特点就是简便易行, 工期较短;

(2) 在第一种方法未能检出问题的情况下, 就必须要实行第二种方案, 即对变压器进行吊罩检查, 从内部直观地查找缺陷部位, 从而彻底解决直流电阻不平衡的缺陷。

2 缺陷及排除

根据预案, 打开35k V手孔, 检查35k V引线与套管导电杆的连接情况, 并未发现接触不发现象, 于是又从导电杆的下部铜皮上进行直流电阻的反复测试, 未发现其他导常。于是是我们就进行第二套方案。吊罩以后, 检查分接开关动、静触头的接触情况和分接引线与静触头的连接情况, 此次在进行接触电表测试时, 发现A相对动、静触头的接触电阻, 均大于1 000uΩ, 一档的接触电阻为3155uΩ, 而B、C相动、静触头之间的电阻均小于500 uΩ, 于是我们重点检查A相动、静触头35KV无励磁分接开关接触电阻 (uΩ) 相别的接触情况, 经仔细检查发现主动接头夹紧弹簧力较小, 经紧固螺丝调整弹簧行程后, 弹力无明显变化, 再经仔细检查发现主触头夹片间已无支撑圆珠, 导致动触头夹片与静触头的接触压力不平衡。后经与厂方研究决定更换了35k V无励磁分接开关, 于是又重新对更换新的无励磁分开关接触电阻进行测试, 试验数据正常, 35k V无励磁分接开关接触电阻 (uΩ) 同时又进行了35k V直流电阻的测试, 试验数据也在正常标准范围之内, 问题缺陷圆满解决。

3 结论

综上所述, 上文中笔者结合自己的工作经验和专业知识, 以常见的110kv变压器为例, 利用变压器直流电阻实验, 对变压器可能存在的缺陷进行了分析, 并提出了解决预案, 希望能够为有关部门的变压器功能检测和使用、安装等问题提供有效的参考。笔者认为在变压器检查的过程中, 认真研究其工作原理, 并充分利用相关的电气试验数据的计算及相关知识, 就可以通过各种实验的方法来确认故障存在的位置和产生的原因。

参考文献

[1]袁燕岭, 甘景福, 陈震, 王金明, 韩宝星.变压器直流电阻测试数据异常分析与处理[J].变压器, 2011 (4) .

[2]舒剑飞, 张建学.变压器直流电阻测试实例分析与故障判断[J].电力学报, 2010 (4) .

变压器直流电阻的测量和故障分析 篇6

(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) 对无励磁调压变压器变换分接位置后必须进行检测 (对使用的分接锁定后检测) 。 (2) 有载调压变压器在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) 试验标准: (1) 1.6MVA以上变压器, 各项绕组电阻相互间的差别, 不应大于三相平均值的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%。 (2) 1.6MVA及以下变压器, 相间差别一般不应大于三相平均值的4%;线间差别一般不应大于三相平均值的2%。 (3) 各相绕组电阻与以前相同部位、相同温度下的历次结果相比, 不应有明显差别, 其差别不应大于2%, 当超过1%时应引起注意。

(3) 解释说明: (1) 如电阻线间差在出厂时已超过规定, 制造厂虽然说明了这种偏差的原因, 但不能超过2%。 (2) 不同温度下的电阻值按下公式换算:R2=R1 (T+t2) / (T+t1) , 式中:R1、R2分别为温度t1、t2时的电阻值;T为电阻温度常数, 其中铜导线为235, 铝导线为225。

2 测试方法

(1) 压降法。这是一种测量直流电组的最简单的方法。在被试电阻上通仪直流电流, 用合适量程的毫伏表或伏特表测量电阻上的压降, 然后根据欧姆定律计算出电阻。

(2) 电桥法。常采用单臂电桥和双臂电桥等专门测量直流电阻的仪器。用电桥法测量变压器绕组时, 由于绕组的电感较大, 同样要等充电电流稳定后, 才能读取数据。

(3) 随着科技的发展, 现在多使用直流电组测试仪测量不同容量和不同电压等级的变压器, 该类仪器能够克服线圈绕组电感对变压器直流电阻测试造成的影响, 快速准确地测定其阻值。

3 测量直流电组的注意事项及造成三相不平衡的常见原因

(1) 影响变压器绕组直流电组测量准确度的因素很多, 如测量表记的准确等级、接线的方法、电流稳定情况等均会影响测量的准确度。

(2) 变压器套管中导电杆和内部引线连接处螺栓不紧, 造成接头过热, 甚至打火、灼烧等造成直流电组偏大;分接开关接触不良;变压器内部接头焊接不良或断股、匝间短路;充电时间不够, 电阻值不稳定;测量时非被测绕组接地造成充电不稳定及错误的试验接线等造成三相直阻不平衡。

4 直流电阻检测与故障诊断实例

(1) 2005年9月北浩35kV变电站1#主变交接试验时发一次直阻不平横, 超出规程规定要求。测量数据见表1。

复试问题依旧, 测试2#主变数据也不合格。更换试验设备测试数据也没有好转, 那么问题就在被试设备上, 但是该变压器出厂试验报告数据是合格的。有载分接开关转动几次后, 数据有所好转, 于是使有载分接开关从“一”位置至“七”位置以及从“七”位置至“一”位置转动二百多次后, 结果数据合格。数据见表2。

经分析:由于有载调压开关长时间不转动在触头间产生氧化膜, 导致直阻不合格;经转动分接开关使触头充分摩擦, 消除氧化膜后测量数据合格。

(2) 2007年6月福来亚35kV用户变电站一台35/1.25kV无磁调压变压器重瓦斯动作, 开关跳闸。该变压器名牌数据见表3。

到达现场做好安全措施后, 试验发现该变压器绝缘电阻为高压侧为4000MΩ, 低压侧为3200MΩ。绝缘没问题。测量直阻发现:该变压器低压星接绕组直流电组三相不平衡, 数据见表4。

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) 通过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, 将自感效应降低到最小程度, 待仪表数据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。

变压器直流电阻误差超标的试验分析 篇7

关键词：变压器,直流电阻,试验

0 引言

随着公司发展和生产规模的不断扩大,对电力设备的安全可靠性、稳定性提出了新的要求。电力变压器作为发输电的主要设备,尤其是隔离主变压器,担负着最艰巨的任务,其安全性、可靠性、稳定性要有更高保障。

变压器直流电阻是反映变压器绕组物理特性的一个重要方面,直阻的异常变化往往表明变压器线圈存在损坏或局部接触不良[1]。生产实践中,除了通过测量变压器各相绕组的直流电阻,并计算各相绕组直流电阻相互间的差别,也就是不平衡率是否超过一定标准来判定绕组电阻试验数据是否合格外,还应通过对历史测试数据的变化进行对比,才能更为有效,更为准确地发现设备存在的问题。

1 测量变压器直流电阻的目的

变压器绕组直流电阻测量是变压器的电气试验中的重要项目,是考察变压器中绝缘的主要手段之一,有时还是判断回路连接状况的唯一办法。在对变压器直流电阻测量结果进行分析时,不能机械地按照相关规程作为判断试验数据是否合格的依据,应该根据现场测量数据之间的大小关系,以及历次数据不平衡率的变化进行深入的分析,对设备运行状况进行客观评价,从而准确地掌握设备的健康情况[2]。

根据《电力设备预防性试验规程》的规定,在进行变压器的预防性试验时,要测量其直流电阻[3]。目的是检查绕组焊接质量;检查分接开关各个位置接触是否良好;检查绕组或引出线有无断处;检查并联支路的正确性,是否存在有几条并联导线绕成的绕组发生一处或几处断线的情况;检查层、匝间有无短路的现象。

2 常用测量方法[4]

2.1 电压电流法

又称电压降法,其原理是在被测绕组施加一直流电压,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。

3 典型缺陷举例

3.1 导电板松动造成引线与导电铜杆接触不良

此类缺陷如发生在带中性点引出线的高压绕组,常表现为故障相在所有分接头的直流电阻值都较正常相大,而且往往规律相同。如故障发生在角接线的低压绕组,则凡是包含故障相的线间直流电阻测量值都比正常相的大。此类缺陷可通过紧固导电板消除,确保其与套管引线端部铜导电杆接触良好即可’

3.2 绕组断股

1)缺陷的发现

某变电站1号主变压器,容量为31.5MVA,投运两年来低压绕组直流电阻三相不平衡系数都超过了1%的标准,且有逐年增大的趋势。油色谱分析有乙炔出现,判断变压器内部有轻微放电。

2)缺陷的查找

将线电阻换算成相电阻值,得到Ra=13.64mΩ,Rb=13.45mΩ,Rc=14.25mΩ。C相的电阻值较大,说明该相存在断股的可能性。该主变压器低压绕组为24股并联绕组,我们假设每股的直流电阻相等为R,则R/24=13.64 mΩ;设故障相为x股,R/x=14.25 mΩ,计算得到x=23,断定C相有一根断股。断开绕组焊点,用万用表对每一股进行测量,结果也进一步验证C相内部确实有一根断股。

3.3 分接开关内部接触不良

一台变压器型号为SFSZ1-40000/110,自2001年开始,连续3年测试都发现高压绕组三相直流电阻在单数头不平衡,且均已超标,当分接位置处于1、3、5、7等单数头时,三相绕组直流电阻不平衡系数超标。而当分接位置在2、4、6等双数头时,三相绕组直流电阻不平衡系数在规程要求范围内。进一步分析发现,超标是由于W相单数头直流电阻偏大引起,后将极性开关吊出进行检查,发现W相奇数头有烧灼点。现场打磨后再进行测量,数据恢复正常。

3.4 分接开关档位错档

以宁夏马莲台电厂高变高压侧直流电阻超标为例,自2006年以来,测量#1厂高变高压侧直流电阻误差超过规程要求的“不大于1%”,误差达到1.29%,且相比出厂试验报告及交接试验报告有明显差别。借本次#1机组停机检修机会,本班对#1厂高变高压侧直流电阻进行复测,通过对五个档位直流电阻的测量数据分析,发现B相绕组直流电阻在同档位比A、C相直流电阻小,恰好差值是错一个档位的值,故怀疑B相分接开关档位指示与实际不符,有错位情况。经过认真分析,认为B相分接开关错一个档位,通过错档测量直流电阻,误差均在范围内。联系电科院测量#1厂高变电压比确认B相分接开关错一个档位。

分接开关未调整前测量的线电阻值如表1所示:

通过公式(1)将线电阻换算成相电阻,如表2所示:

发现B相绕组阻值较其它两相小,且差值恰好是一个分接位置的差值。

分接开关调整后的线电阻值如表3所示:

4 解决对策与措施

由于变压器经过检修、测试合格后已运回安装现场就位但在投运前的测试中发现直流电阻值有波动.而且数值已超出允许值结合实际现场的操作和以上可能的原因进行综合分析.最后确定造成直流电阻数值超标的最大可能性应出在有载分接开关内部.而在现场所能做的工作也只能是对有载分接开关进行检查。

有载开关的检查与检修过程为:(1)先将有载分接开关外部相关的电联接断开.放完内部的绝缘油,拆除顶盖相关的螺丝;(2)拆除内部的有关固定件,吊出整个有载分接开关;(3)检查有载分接开关主静触头与主动触头,发现动、静触头表面没有炭积、氧化现象,也不存在接触不良情况,可排除此因素;(4)检查有载分接开关内部的过渡动触头与静触头.开始目测也没有发现动、静触头表面有炭积、氧化现象,但将A相内部的一些固定螺丝拆除后.发现A相的过渡软连接铜片的连接口表面炭积严重.而且经过长时放电后连接口已变大.周边有一定的电弧损伤:(5)处理措施:由于没有该软连接铜片的备件,只能将原有的软连接铜片打磨后处理再用.同时在安装时作适当的调整(即与不常用档位的软连接铜片对调)。(6)测试结果的分析判断对测量的直流电阻数据认真分析,不仅要与规程对比,而且要与历次测量数据进行纵向对比,观察变化趋势,得出正确结论。发现直流电阻有异常或超标时,应重视综合方法的分析判断和验证,测量直流电阻综合分析判断,是验证运行变压器绕组直流电阻不平衡率超标的有效方法。

5 结语

变压器直流电阻测量是项简单的工作,但是影响测量准确度的因素很多,对变压器绕组直流电阻测量数据的隐含信息,给予足够的重视和进行深入的综合分析,而不应做出轻率的结论。有载分接开关作为变压器中唯一经常动作的部件它的可靠性直接决定变压器能否安全可靠运行。因此,在交接和大修时要对其进行相关试验.有条件的情况还要进行有载分接开关切换波形的测试,以确认安装或检修的质量,确保有载分接开关能够长期安全运行。

参考文献

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[3]高媛婷,韩剑,等.电力变压器直流电阻测量值超标原因分析及解决对策[J].高压电器,2007,43(3):239-240.

高压直流电阻分压器 篇8

变压器绕组直流电阻的测量是变压器试验中一个重要的试验项目。按照IEC标准和国标GB1094, 变压器在制造过程中、大修后、交接试验和预防性试验以及绕组平均温升的测定和故障诊断等都必须进行该项试验。直流电阻试验, 可以检查出绕组内部导线的焊接质量, 引线与绕组的焊接质量, 绕组所用导线的规格是否符合设计要求, 分解开关、引线与套管等载流部分的接触是否良好, 三相电阻是否平衡等。直流电阻试验的现场实测中, 发现了诸如电压器接头松动, 分接开关接触不良, 档位错误等许多缺陷, 对保证变压器安全运行起到了重要作用。

2 变压器直流电阻测量的基本原理

变压器绕组具有很大的电感和很小的电阻, 电感约为数百到数千亨, 电阻约为0.001～1Ω, 尤其是其容量越大, 电压等级越高, 电感和电阻的比值就越大, 因而其时间常数较大, 当接通直流电源测量绕组电阻时, 充电电流要经过一个暂态过程才能达到稳定状态, 对于大型变压器来说, 其绕组直流回路的稳定时间可能达到数十分钟甚至数小时。

变压器绕组可视为被测绕组的电感L与其电阻R串联的等值电路。当直流电压加于被测绕组, 测量回路 (忽略回路引线电阻) 的过渡过程应满足

EN-外施直流电压 (V) ;R-绕组的直流电阻 (Ω) ;L-绕组的电感 (H) ;i-通过绕组的直流电流 (A) ;e-自然对数底e=2.7183;τ-时间常数, 取决于L和R的比值;t-从加压到测量的时间 (s) 。

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。即时间t为零时, I=0, 当时间t达到无穷大时, , 达到稳定。

3 测量方法

3.1 降压法

这是一种测量直流电阻的最简单的方法, 在被试电阻上通以直流电流, 用适合的伏特表测量电阻上的压降, 然后根据欧姆定律计算出电阻, 即为降压法。为了减少接线所造成的测量误差, 测量大电阻时, 采用电压表外接, 如图1-1 (a) ;测量小电阻时, 采用电压表内接, 如图1-1 (b) 。

(a) 测量大电阻 (b) 测量小电阻

降压法所用的直流电源, 可采用蓄电池、精度较高的整流电源、恒流源等。

降压法虽然比较简便, 但准确度不高, 灵敏度偏低, 厂家与运行部门多采用电桥法测量绕组直流电阻。

3.2 电桥法

用电桥法测量时, 常采用单臂电桥和双臂电桥等专门的测量直流电阻的仪器。被测电阻10Ω以上时, 采用单臂电桥;被测电阻10Ω及以下时, 采用双臂电桥。对于小容量电压器单臂电桥可采用4.5V及以上的干电池作为电源, 双臂电桥采用1.5～2V的多节并联干电池或蓄电池作为电源, 直接测量变压器绕组直流电阻。

当变压器容量较大时, 用干电池等作为电源, 充电时间很长, 现在一般厂家及运行部门均采用全压恒流电源作电桥的测量电源。常用的恒流源有QHY-5A型、QHY-7A等。

4 电阻温度换算

4.1 直流电阻温度换算

准确测量绕组的平均温度, 将不同温度下测量的直流电阻按公式 (4-1) 换算到同一温度下, 即

Rx-换算到温度为tx时的电阻 (Ω) ;Rt-温度为tt时所测得的电阻 (Ω) ;T-温度换算系数, 铜线为235, 铝线为225;tx-所要换算到的温度;tt-测量Rt时的温度。

4.2 绝缘电阻温度换算

准确测量绕组的平均温度, 将不同温度下测量的绝缘电阻按公式 (3-2) 换算到同一温度下, 即

Rx-换算到温度为tx时的绝缘电阻 (Ω) ;Rt-温度为t时所测得的绝缘电阻 (Ω) ;tx-所要换算到的温度;tt-测量Rt时的温度。

5 三相不平衡率的计算

计算各相相互间差别应先将测量值换算成相电阻, 计算线间差别则以各线间数据计算, 即

相电阻换算:

(1) 星形接法的绕组

(2) 三角形接法绕组

以上式中RAB、RBC、RCA-分别为绕组的线间电阻;

Ra、Rb、RC-分别为各相的相电阻;

Rt-线间电阻值之和的一半。

6 测试中的注意事项

影响变压器绕组直流电阻测量准确度的因素很多, 如测量表计的准确度等级、接线的方法、电流稳定情况等均会影响测量的准确度。测量前应对这些因素加以考虑, 以减少或避免可能产生的测量误差, 而得到较为准确的测量电阻值。

测试时应注意一下方面:

(1) 测量仪表的准确度应不低于0.5级。

(2) 导线与仪表及测试绕组端子的连接必须良好。用单臂电桥测量时的测量结果应减去引线电阻。

(3) 准确记录被试绕组的温度。

(4) 为了与出厂及历次测量的数值比较, 应将不同温度下测量的直流电阻换算到同一温度, 以便于比较。

7 测量结果的判断

7.1 1.6MVA以上的变压器, 各相绕组直流电阻相互间的差别不应大于最小值的2%;无中线点引出的绕组直流线电阻相互间的差别不应大于最小值的1%。

7.2 1.6MVA及以下的变压器, 相间差别一般不大于最小值的4%;线间差别一般不大于最小值的2%。

7.3 测得值与以前相同部位测得值比较, 其变化不应大于2%。

7.4 绝缘电阻换算至同一温度下, 与前一次测试结果相比应无明显变化。

8 案例分析

一台变压器SFPSZ9-180000/220, 2001年4月16日试验报告中有关数据如下, 结论为“合格”, 绝缘电阻如下 (温度:10℃)

中低压直流电阻: (mΩ)

2004年1月23日做试验, 绝缘电阻如下

中低压直流电阻: (mΩ)

对2004年1月23日试验数据分析:

对2001年4月16晶试验数据分析：

2001年4月16日低压侧试验数据表明, 不平衡率已经超标, 但2001年4月16日试验报告中, 结论为“合格”。说明不平衡率超标在变压器出厂前就存在的, 并不是出厂之后产生的。对于2004年1月23日的试验数据, 推测为低压侧不平衡率超标, 由计算结果证明, 推测的结论是正确的。

2001年4月16日试验报告中, 结论为“合格”, 且低压侧绕组与有载开关没有直接联系。

由计算得到的直流电阻值要比试验得到的直流电阻值小, 然而中压侧的直流电阻值的不平衡率符合要求, 说明三相的电阻值都高, 从而说明导致电阻值高的原因可能是它们的公共的地方, 例如:中性点小套管出线端部的螺丝松动。在现场, 检修人员将小套管出线端部的螺丝拧紧, 再重新测量直流电阻后不平衡率就在合格范围内。

9 结束语

综上所述, 是变压器直流电阻的实际与理论相结合, 只有掌握了充足的理论知识才能对现场故障的准确分析。所以存在对电力变压器直流电阻测量的基本原理、测量方法、电阻温度换算、其三相不平衡率的计算、其测量中的注意事项及测量结果的判断等学习的必要性。

参考文献

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