基于故障點電路圖的變壓器直流電阻異常分析方法

吉留順，高振府，賈冬明，周曉辰，高起山

（1.國網河北省電力公司滄州供電分公司，河北 滄州 061000；2.國網河北省電力公司邢臺供電分公司，河北 邢臺 054000）

基于故障點電路圖的變壓器直流電阻異常分析方法

吉留順1，高振府1，賈冬明2，周曉辰1，高起山1

（1.國網河北省電力公司滄州供電分公司，河北 滄州 061000；2.國網河北省電力公司邢臺供電分公司，河北 邢臺 054000）

針對變壓器結構比較復雜，工作人員很難對直流電阻異常數據做出正確分析與判斷的問題，依據變壓器的電氣結構，提出繪制變壓器直流電阻故障點電路圖，并利用該圖對變壓器可能出現的各種直流電阻異常進行分析判斷的方法，通過案例分析認為該方法能夠對變壓器直流電阻異常進行正確判斷，保證設備可靠運行。

變壓器；直流電阻；故障分析；故障點電路圖

直流電阻測試變壓器電氣試驗的重要項目之一，通過直流電阻試驗可以檢查變壓器套管內導電桿的聯結是否接觸不良、變壓器繞組是否存在匝間或層間短路、多股并聯組是否斷股、有載分接開關的導電部是否接觸不良等缺陷［1-3］。變壓器的內部結構較為復雜，電氣接點很多，這給直流電阻測試數據分析帶來了很大困難。因此，提出基于故障點電路圖的直流電阻異常分析方法，可以很好的解決這一問題。

1　測量回路及開關結構分析

1.1變壓器直流電阻測試回路結構

變壓器的直流電阻測量回路由直阻測試儀、變壓器套管、變壓器繞組、有載分接開關（選擇開關、切換開關）、中性點套管6個部分組成，見圖1。

其中的每個部分都是試驗電流的必經之路，任何一個部分出了問題，反映到變壓器的直流電阻上都會有相應的特征數據，通過分析這些特征數據，就可以找出相應故障部位。

圖1　直流電阻測量回路組成

1.2有載分接開關的電氣結構

變壓器有載分接開關是一種組合式分接開關，由切換開關和選擇開關兩部分組成。上半部分是切換開關，下半部分是選擇開關，它的電氣部分由動靜觸頭、桶壁觸頭和引線組成，各觸頭間的觸點和引線接點是電路中的故障點。圖2是M型分接開關的整體結構圖。

圖2　有載分接開關整體結構

選擇開關電氣部分組由動觸靜觸頭、極性開關以及調壓繞組的接線端子組成。動觸頭有2組，一組是單數動觸頭，負責和單數靜觸頭連接；另一組是雙數動觸頭，負責和雙數靜觸頭連接。調壓時2組動觸頭交替轉動接到要連接的靜觸頭上，動靜觸頭通過插入方式連接。造成變壓器直流電阻異常的故障點有選擇開關的動觸頭、靜觸頭以及調壓引線與靜觸頭接線端子的連接處。

切換開關由快速機構、動靜觸頭、過渡電阻和過渡觸頭組成。動觸頭由快速機構帶動完成單、雙位置的切換；靜觸頭是一個兩面觸頭，外面和絕緣桶壁觸頭連接，里面和動觸頭連接。切換開關造成變壓器直流電阻異常的故障點有動觸頭、靜觸頭、中性點觸頭、桶壁觸頭以及桶壁觸頭與引線連接處。

2　制作變壓器直流電阻故障點電路圖

為了便于故障分析，把造成變壓器直流電阻異常的故障部位找出，用故障點表示。這樣就得到由故障點組成的測量電路，見圖3。

圖3 直流電阻故障點電路

圖3中數字1-9分別代表著不同的故障部位，通過對電路圖的分析可知，電路有2種基本情況，一種是分接開關在單數位置的電路，一種是分接開關在雙數位置的電路，根據電路的組合情況和故障點的分布，變壓器的直流電阻異常有以下幾種典型情況。

當單數位置上的3、4、5、6點出現故障時，試驗數據就會在所有單數位置出現異常；當3'、4'、5'、6'點出現故障時，試驗數據就會在所有雙數位置出現異常；無論是單數位置還是雙數位置測量時，電流都要流經1、2、7、8點，所以當1、2、7、8點上出現故障時，試驗數據就會在所有位置出現異常。當9點出現故障時，試驗數據就會表現為額定分接位置前后不對稱。當故障沒有規律的散落在3、4、5、6、3'、4'、5'、6'點上時，試驗數據就會表現為某些分接位置和某相上異常，就分接位置和三相來說都沒有規律。

從故障點的分布情況來看，9個故障點中的6個故障點都分布在分接開關上，所以分接開關是變壓器直流電阻測量的重點，也是故障多發點。

3　利用故障點電路圖進行數據分析

3.1正常狀態變壓器的直流電阻數據特征

正常情況下直流電阻有固定的規律特性，各分接位置三相直阻數值基本相等；相鄰分接位置數值差基本相等；額定分接位置前后對應數值基本相等。如果在試驗中測得的數據沒有上述規律特性，就表明變壓器直流電阻異常。

3.2變壓器直流電阻的判斷依據

除了3.1中提到的特征以外，狀態良好的變壓器直流電阻測試結果必須滿足以下幾個方面要求［4］：所有分接位置三相不平衡系數符合規程要求，即相間差不大于2%，線間差不大于1%；相鄰分接位置的直流電阻差值無明顯變化；額定分接位置前后對應的數值基本相等；直流電阻與初值相比變化不大于2%，比較時要算到同一溫度下。

3.3變壓器直流電阻典型異常情況分析

3.3.1跳躍式試驗數據異常

該情況中的直流電阻數據呈現不連續的、跳躍式變化規律，如表1所示。通過對表1的數據分析可以看出，雙數位置三相不平衡系數超標；雙數位置W相數值偏大；與初值比雙數位置超標；相鄰分接位置的差值偏差較大；與初值比除9位置外其他單數位置均無異常。

表1　跳躍式直流電阻數據

利用故障點電路圖進行分析，3、4、5、6點是試驗電流流過雙數位置的唯一通道，雙數位置試驗數據異常，說明問題出在上述點對應的位置上。所以造成變壓器直流電阻異常的可能因素有：選擇開關雙數靜觸頭與引線的連接螺栓松動，造成引線與靜觸頭接觸不良；選擇開關雙數動觸頭壓力變小、合不到位或表面灼傷，造成動觸頭接觸不良；絕緣桶壁上雙數桶壁觸頭的接線螺絲栓松動，造成引線與桶壁觸頭接觸不良；切換開關雙數靜觸頭壓力變小，造成靜觸頭與絕緣桶壁觸頭接觸不良；切換開關雙數靜觸頭表面灼傷或位置不正，造成切換開關動靜觸頭接觸不良。

3.3.2某相所有分接位置試驗數值增大

該情況中，異常情況表現為某相所有分接位置直流電阻均偏大，如表2所示。

表2　某相所有位置均偏大的數據

結合圖2可知：無論是單數位置還是雙數位置測量時，電流都要流經1、2、7、8點，所以當上述點上出現故障時，試驗數據就會在所有位置出現異常。

造成直流電阻異常的可能因素有：套管導電桿接頭接觸不良（螺栓松動、螺桿絲扣灼傷或氧化）；多股導線繞組斷股使繞組截面變小；切換開關動觸頭表面灼傷或連接松動；切換開關中性點觸頭與桶壁觸頭接觸不良；中性點套管導電桿接頭接觸不良（螺栓松動、螺桿絲扣氧化）。

3.3.3部分分接位置數據異常，數值大小無規律

該情況中，數據異常表現為部分分接位置直流電阻數據呈現大小無規律變化，如表3所示。

表3　部分分接位置異常數據

從試驗數據可以看出，多數分接位置數據異常，無論是對每個分接位置或對每項來說都沒有規律可言。

導致試驗數據異常的可能因素是：氧化膜或油膜的原因造成某些選擇開關和切換開關動靜觸頭接觸不良；選擇開關結構變化（支架偏斜下垂），使動靜觸頭接觸位置不正造成接觸不良。

3.3.4某相所有分接位置數值變小（與初值比較）

該情況中，數據異常表現為與初值相比，某相所有分解位置數值變小，如表4所示。

上述情況一般在變壓器出口短路或進水導致絕緣受損后，對變壓器進行直流電阻試驗時會出現這種情況，這時還要結合變比試驗、繞組變形試驗、電容量試驗等進行綜合分析。如果變比試驗結果異常說明變壓器繞組出現了匝間或層間短路。

3.3.5過額定分接后數值變大

該情況中，數據異常表現為某一相或者多相數據在額定分接以后的位置中，直流電阻數值過大，如表5所示。

從表5可以看出，過額定分接位置后V、W相數值均變大，根據故障點電路圖分析：當9點出現故障時，試驗數據就會表現為額定分接位置前后不對稱，所以故障發生在極性開關上。

表4　單相所有位置變小的數據

表5　過額定分接位置后變大的數據

可能原因有以下幾個方面：極性開關+極靜觸頭表面氧化膜或油膜過重導致接觸不良；極性開關合不到位或合的位置不正導致接觸不良；極性開關靜觸頭連接螺栓松動。

4　案例分析

某變電站1號主變壓器在直流電阻試驗過程中，出現跳躍式數據異常，如表6所示。

利用故障點電路圖，結合3.3.1中的分析方法，可以認定可能的原因。

為了確定故障的具體部位，對變壓器進行分解試驗，首先吊出切換開關，測量各相單、雙位置的接觸電阻，進行對比分析，發現 W相雙數接觸電阻較其他值明顯偏大，測量數據如下：單數位置接觸電阻U、V、W三相分別為96μΩ、116μΩ、89 μΩ；雙數位置接觸電阻U、V、W三相分別為108 μΩ、90μΩ、1 880μΩ。進一步檢查發現W相雙數靜觸頭有灼傷痕跡，用手按壓W相雙數靜觸頭外側，發現壓力明顯變小，由此確定了直阻異常的原因是由于雙數靜觸頭壓力變小、表面灼傷引起的。

表6　1號主變壓器直流電阻數據

經查灼傷深度已經超過了1 mm，必須對靜觸頭進行更換。更換切換開關靜觸頭后試驗數據恢復正常。

5　結論

直流電阻試驗涉及變壓器多處結構，可以檢測出多種缺陷，每種缺陷反應到直流電阻上都有相應的數據特征。實踐證明，結合數據特征，利用故障點電路圖法，能夠快速對變壓器直流電阻異常進行正確的分析和判斷，找出故障位置，從而顯著提高變壓器的狀態檢修工作效率和質量，保證設備的安全可靠運行。

［1］ Q/GDW 04-10501047-2009，河北省電力公司輸變電設備狀態檢修試驗規程［S］.

［2］ 李建明，朱 康.高壓電氣設備試驗方法［M］.北京：中國電力出版社，2001.

［3］ 陳敢峰.變壓器檢修［M］.北京：中國水利水電出版社，2006.

［4］ 陳敢峰，姚集新.變壓器分接開關實用技術［M］.北京：中國水利水電出版社，2003.

本文責任編輯：靳書海

Transfomer Direct-current Resistance Unusual Analysis Method Based on Defect Point Circuit Diagram

Ji Liushun1，Gao Zhenfu1，Jia Dongming2，Zhou Xiaochen1，Gao Qishan1
（1.State Grid Hebei Electric Power Corporation Cangzhou Supply Branch，Cangzhou 061000，China；2.State Grid Hebei Electric Power Corporation Xingtai Supply Branch，Xingtai 054000，China）

As a result of the complicated transfomer structure，it is very difficult to analyze the unusual direct-current resistance results.According to transfomer structure，this paper presents the method that draw the transformer direct-current defect point circuit diagram，and to analyze the unusual direct-current resistance condition occuring for the transformer possibly，considers that this method can judge the unusual direct-current resistance condition correctly through this method.which can help people analysise the unusual direct-current results quickly and correctly.

transfomer；direct-current resistance；detect analysis；detect point circuit diagram

TM934.1

B

1001-9898（2016）02-0048-04

2015-10-11

吉留順（1965-），男，高級技師，主要從事電氣試驗及狀態檢修相關工作。