一起变压器直流电阻测量结果异常的原因分析

2011-04-26钟晓波韩幸军

电气技术 2011年7期

许琤钟晓波张平韩幸军

( 1.浙江省嵊泗县电力公司，浙江嵊泗 202450；2.浙江省舟山电力局，浙江舟山 316000)

变压器绕组的直流电阻（以下简称直阻）测试是主变预试中的主要试验项目之一。直阻及其不平衡率是综合判断变压器绕组的异常和故障的主要依据之一。《电力设备预防性试验规程》规定[1]，l600kVA以上的变压器，相电阻不平衡率不应大于2%，线电阻不平衡率不大于1%。近期在某电厂4#主变调整分接档位后的直流电阻试验过程中，用伏安法测量主变直阻，发现其中三相高压绕组直阻与历史试验数据相比，偏差最大达到了 67.8%，可三相不平衡率却符合规程规定的2%，经过多次试验，结果比较稳定。经分析，确定是由测量直阻时其他绕组短接接地引起的高压绕组直阻增大。

1 实例概况

某电厂4#主变的型号为SFS7-40000/110，接线组别为YN1yn0dn，出厂日期为1991年6月，试验时，环境温度29℃，湿度55%，主变上层油温46℃，分接档位在第4档。测试仪器为保定金达的BZC3391系列直流电阻测试仪，试验方法为直流 10A，三相同测。测试所得三相高压绕组直流电阻与历史数据相比，偏差最大达67.8%。

表1 #4主变直流电阻试验数据对比表

2 原因分析

针对上述情况，决定采用排除法来确定引起误差偏大的主要原因。

1）基本排除了由于试验仪器引起的原因，因为试验仪器在年检合格期内，日常使用无故障，试验结果均可正常显示。

2）基本排除了试验接线鳄鱼钳与绕组引线头之间的接触不良的原因。试验接线前已经对绕组引线头进行了擦拭，去除了表面脏污，同时用鳄鱼钳反复摩擦了几遍。几次试验结果均相差不大，而且根据经验判定，由于接线接触不良引起三相误差同时偏差如此巨大且三相不平衡率却如此小，这显然是不太可能的。

3）基本排除了由于分接头表面油膜导致分接头处接触不良的原因。因为该主变的高压绕组调档是无载调压，不会出现如有载分接开关调档时存在拉弧、油碳化等现象，油膜的影响也不可能引起三相误差同时偏差如此巨大且三相不平衡率却如此小，故可排除。

4）排除上述原因后，发现问题的主要原因尚不明朗，分析过程中唯有一点可疑之处即试验过程变压器的充放电时间相比以往尤其长，检查试验接线时无意中发现试验时该主变中压侧与低压侧的绕组均未解头，而是分别用接地线三相短接接地。遂怀疑其他非被试绕组短路接地对测量直流电阻的影响可能性较大。在拆除两侧接地线后（考虑到送电时间紧迫，低压侧为双排铜母线，来不及将中低压侧绕组解头），发现直流电阻测试结果趋向正常范围，测试结果稍微偏大，三相不平衡率也符合规程要求。随后查阅相关资料后发现，对测量主变直流电阻的影响很大，同时，铁心接地故障，如铁心多点接地亦属于其他绕组短路接地这种极端现象[2]。现分析在绕组短接接地时，用伏安法测量绕组直阻的测量过程。

变压器一侧的直阻测量时，非被测绕组应保持开路。如果有绕组短接接地，直阻测量时间将是正常测量时间的几倍，甚至几十倍。测量回路的等效电路如图1所示，其中u1是电流源两端电压，R1、L1是被测绕组的电阻和电感，R2、L2是短接接地绕组的电阻和电感，i1、i2分别是两绕组中的电流，M是两绕组因铁心中的磁通交链而产生的互感。

根据基尔霍夫电流定律，该电路可列方程

图1 测量回路等效电路图

式（2）可转换为

将上式带人式（1），可求得电流源两端电压u1为

由式（3）可知，此时从被测绕组看，被测绕组电阻增大、电感减小。当i2=0，di1/dt=0时，可求得被测绕组直阻R1=u1/i1。

当试验电流稳定时，即1d/dit=0时，由式（2）可得微分方程

解方程得

式中，It=0是试验电流稳定后i2的初始值。由上式可知短接绕组的衰减时间系数τ=L2/R2。

由此可知，即使试验电流稳定，短接绕组中还是有按指数规律衰减的电流通过。由于短接绕组的电感L2远大于其电阻R2，所以时间系数τ很大，电流i2衰减很慢，导致u1缓慢接近真实值，被测绕组直阻R1测量时间延长。通过分析也解释了该变压器充放电时间漫长这一现象[3]。

3 铁心接地故障时直阻测量过程分析

当铁心有两点或多点接地时，接地点问会形成闭合回路。该回路与铁心内磁通相交链，交链的磁通数量和接地点的位置有关。于是，铁心接地回路与各绕组形成互感。当按正确接线方法测量各绕组直流电阻时，铁心接地同路与被测量绕组组成的互感电路就可以等效为图1所示的电路[4]。当试验电流i1从零升到额定试验电流并稳定时，铁心接地回路中的电流i2也因互感器而获得一定的初始电流It=0，并按式（5）的指数规律衰减。电流i2衰减的快慢取决于接地回路的电感L2和电阻R2的比值τ。铁心接地回路相当于出口短路的单匝铁心电抗器，电感量有限。但如果铁心接地属于金属性接地，且接地电阻很小时，电路衰减时间系数依然会很大。