一起變壓器直流電阻測量結果異常的原因分析

許 琤 鐘曉波 張 平 韓幸軍

( 1.浙江省嵊泗縣電力公司，浙江 嵊泗 202450；2.浙江省舟山電力局，浙江 舟山 316000)

變壓器繞組的直流電阻（以下簡稱直阻）測試是主變預試中的主要試驗項目之一。直阻及其不平衡率是綜合判斷變壓器繞組的異常和故障的主要依據之一。《電力設備預防性試驗規程》規定[1]，l600kVA以上的變壓器，相電阻不平衡率不應大于2%，線電阻不平衡率不大于1%。近期在某電廠4#主變調整分接檔位后的直流電阻試驗過程中，用伏安法測量主變直阻，發現其中三相高壓繞組直阻與歷史試驗數據相比，偏差最大達到了 67.8%，可三相不平衡率卻符合規程規定的2%，經過多次試驗，結果比較穩定。經分析，確定是由測量直阻時其他繞組短接接地引起的高壓繞組直阻增大。

1 實例概況

某電廠4#主變的型號為SFS7-40000/110，接線組別為YN1yn0dn，出廠日期為1991年6月，試驗時，環境溫度29℃，濕度55%，主變上層油溫46℃，分接檔位在第4檔。測試儀器為保定金達的BZC3391系列直流電阻測試儀，試驗方法為直流 10A，三相同測。測試所得三相高壓繞組直流電阻與歷史數據相比，偏差最大達67.8%。

表1 #4主變直流電阻試驗數據對比表

2 原因分析

針對上述情況，決定采用排除法來確定引起誤差偏大的主要原因。

1）基本排除了由于試驗儀器引起的原因，因為試驗儀器在年檢合格期內，日常使用無故障，試驗結果均可正常顯示。

2）基本排除了試驗接線鱷魚鉗與繞組引線頭之間的接觸不良的原因。試驗接線前已經對繞組引線頭進行了擦拭，去除了表面臟污，同時用鱷魚鉗反復摩擦了幾遍。幾次試驗結果均相差不大，而且根據經驗判定，由于接線接觸不良引起三相誤差同時偏差如此巨大且三相不平衡率卻如此小，這顯然是不太可能的。

3）基本排除了由于分接頭表面油膜導致分接頭處接觸不良的原因。因為該主變的高壓繞組調檔是無載調壓，不會出現如有載分接開關調檔時存在拉弧、油碳化等現象，油膜的影響也不可能引起三相誤差同時偏差如此巨大且三相不平衡率卻如此小，故可排除。

4）排除上述原因后，發現問題的主要原因尚不明朗，分析過程中唯有一點可疑之處即試驗過程變壓器的充放電時間相比以往尤其長，檢查試驗接線時無意中發現試驗時該主變中壓側與低壓側的繞組均未解頭，而是分別用接地線三相短接接地。遂懷疑其他非被試繞組短路接地對測量直流電阻的影響可能性較大。在拆除兩側接地線后（考慮到送電時間緊迫，低壓側為雙排銅母線，來不及將中低壓側繞組解頭），發現直流電阻測試結果趨向正常范圍，測試結果稍微偏大，三相不平衡率也符合規程要求。隨后查閱相關資料后發現，對測量主變直流電阻的影響很大，同時，鐵心接地故障，如鐵心多點接地亦屬于其他繞組短路接地這種極端現象[2]。現分析在繞組短接接地時，用伏安法測量繞組直阻的測量過程。

變壓器一側的直阻測量時，非被測繞組應保持開路。如果有繞組短接接地，直阻測量時間將是正常測量時間的幾倍，甚至幾十倍。測量回路的等效電路如圖1所示，其中u1是電流源兩端電壓，R1、L1是被測繞組的電阻和電感，R2、L2是短接接地繞組的電阻和電感，i1、i2分別是兩繞組中的電流，M是兩繞組因鐵心中的磁通交鏈而產生的互感。

根據基爾霍夫電流定律，該電路可列方程

圖1 測量回路等效電路圖

式（2）可轉換為

將上式帶人式（1），可求得電流源兩端電壓u1為

由式（3）可知，此時從被測繞組看，被測繞組電阻增大、電感減小。當i2=0，di1/dt=0時，可求得被測繞組直阻R1=u1/i1。

當試驗電流穩定時，即1d/dit=0時，由式（2）可得微分方程

解方程得

式中，It=0是試驗電流穩定后i2的初始值。由上式可知短接繞組的衰減時間系數τ=L2/R2。

由此可知，即使試驗電流穩定，短接繞組中還是有按指數規律衰減的電流通過。由于短接繞組的電感L2遠大于其電阻R2，所以時間系數τ很大，電流i2衰減很慢，導致u1緩慢接近真實值，被測繞組直阻R1測量時間延長。通過分析也解釋了該變壓器充放電時間漫長這一現象[3]。

3 鐵心接地故障時直阻測量過程分析

當鐵心有兩點或多點接地時，接地點問會形成閉合回路。該回路與鐵心內磁通相交鏈，交鏈的磁通數量和接地點的位置有關。于是，鐵心接地回路與各繞組形成互感。當按正確接線方法測量各繞組直流電阻時，鐵心接地同路與被測量繞組組成的互感電路就可以等效為圖1所示的電路[4]。當試驗電流i1從零升到額定試驗電流并穩定時，鐵心接地回路中的電流i2也因互感器而獲得一定的初始電流It=0，并按式（5）的指數規律衰減。電流i2衰減的快慢取決于接地回路的電感L2和電阻R2的比值τ。鐵心接地回路相當于出口短路的單匝鐵心電抗器，電感量有限。但如果鐵心接地屬于金屬性接地，且接地電阻很小時，電路衰減時間系數依然會很大。

4 結論

通過上述詳盡分析，可以得出其他繞組短路接地會影響到變壓器繞組直阻的測量，使直阻增大。因此，在今后的變壓器直流電阻測試過程中需要注意這一點。如果拆除接線后仍然存在該現象，則應考慮是否存在鐵心接地故障，結合絕緣電阻試驗綜合分析查找原因。

[1] 陳化鋼.電氣設備預防性試驗方法[M].北京:水利水電出版社,1994.

[2] DL/T 596-1996電力設備預防性試驗規程[S].1996.

[3] 崔勇,井巍,馮新巖.鐵心接地對主變直流電阻測量的影響[J].變壓器,2007(12).

[4] 黎煒.主變鐵心多點接地故障分析及處理[J].電力安全技術,2003(3).