工頻干擾下空心電抗器直流電阻的測試方法

譚小兵，呂 瑋

(浙江省送變電工程公司，杭州 310020)

空心電抗器是電力系統中用于限制短路電流、無功補償和移相等電感性高壓電器，磁通經空氣形成回路，主要分空心串聯電抗器、空心濾波電抗器、空心并聯電抗器、空心限流電抗器、空心分裂電抗器及空心起動電抗器等類型，常用于無功補償、濾除諧波、限流等場合。

空心電抗器結構特點具體如下：采用無油結構，避免油浸電抗器漏油、易燃的缺點；沒有鐵芯，不存在鐵磁飽和，電感值的線性度好；采用多層繞組并聯的筒形結構，各包封之間有通風氣道，散熱性好，熱點溫度低；選用小截面圓導線多股平行繞制繞組，可使渦流損耗和漏磁損耗明顯減小；空心電抗器內外涂有抗紫外線防護層。

1 空心電抗器直流電阻測量方法

空心電抗器的直流電阻測量主要考察電抗器絕緣和電流回路連接狀況，反映了電抗器焊接質量、匝間短路、斷股及導線接觸不良等故障[1-2]。直流電阻測量的主要方法有電流電壓法和平衡電橋法。

1.1 電流電壓法

電流電壓法原理是使被試設備通過適當大小的直流電流，然后測量電流和設備兩端的電壓降，再根據歐姆定律，即可算出繞組的直流電阻。 測量時，所用儀表應不低于0.5級，電流表應選用內阻較小的素，電壓表應選用內阻較高的表，引線要有足夠的截面。因為每相繞組可以等效成電阻和電感的串聯電路，在接通電源后，電感中電流從零逐漸增加到電源電壓，然后逐漸下降到穩態值，需要一個過渡過程，過渡時間的長短取決于電路的時間常數。部分直流電阻測試儀通過改進設備試驗原理，通過恒流充電等方式可以有效縮短試驗時間，提高試驗效率。

1.2 平衡電橋法

平衡電橋法是采用電橋平衡的原理來測量直流電阻，常用的平衡電橋法有單臂電橋或雙臂電橋兩種。這種方法可以直接讀取數據，準確度較高，在中、小型變壓器的實際測量中，大多采用直流電橋法，當被試線圈的電阻值在1 Ω以上的一般用單臂電橋測量，電阻值在1 Ω以下的則用雙臂電橋測量。測量前，應先估計被測線圈的電阻值，將電橋倍率旋鈕置于適當位置，再進行測量。目前使用平衡電橋法原理的儀器，抗干擾能力較差，不適合有強感應電情況下的試驗環境。

2 某500 kV變電站空心電抗器的直流電阻測量試驗事例

2.1 現場試驗情況

2016年11月28日，在某500 kV變電站進行3號主變及三側C級檢修工作。3號主變4號電容器串聯電抗器直流電阻試驗發現：C相串聯電抗器直流電阻為6.834 mΩ，約為初值的60%。試驗初值，電抗器直流電阻9.017 mΩ，環境溫度10℃。根據例行檢修規程，該數據嚴重超差。

該串聯電抗器是北京電力設備總廠2009年生產的CCK-1200/35-6型串聯電抗器。該電抗器設備參數額定容量1 200 kVA、額定電壓35 kV、額定電流909 A。試驗儀器采用保定金達2008年生產的變壓器直流電阻測試儀，儀器型號BZC3395，儀器編號009。

該設備間隔相鄰2號主變3號電容器組，該間隔設備帶電運行。

2.2 試驗數據超差原因分析

造成設備數據超差的原因主要有試驗人員、試驗方法、試驗儀器、外部干擾和設備本身故障。

現場試驗人員是有多年工作經驗的技術員，熟悉空心電抗器設備結構和試驗方法，并且工作時精神飽滿、態度端正。因此，人為因素可以排除。該試驗儀器在相鄰間隔電抗器直流電阻試驗時，試驗數據正常。為了進一步排除試驗儀器原因，采用相同型號的編號084變壓器直流電阻測試儀進行測量。直流電阻測量結果為7.844 mΩ，與真實值相比超差15%。與009儀器結果相比，數據增大15%，有明顯差異。

試驗人員仔細檢查設備外觀，設備表面情況良好，未發現絕緣漆掉落現象；觀察該設備周圍情況，相鄰2號主變3號電容器組距離2.5 m左右，該間隔設備帶電運行。

空心電抗器磁通經空氣形成回路，是否是相鄰無功間隔帶電原因造成的。

試驗人員用萬用表測量3號主變4號電容器C相串聯電抗器兩端電壓，發現電壓有100 V左右。因此，初步確定是相鄰無功間隔帶電原因。相鄰間隔無功電流磁鏈耦合到C相串抗形成感應電勢，反向抵消了部分試驗儀器的部分輸出電壓，導致試驗數據偏小。

2.3 利用外部并聯法測量直流電阻

電抗器兩端的電勢差造成了數據超差，將電抗器兩端短接后，電抗器兩端就不存在電勢差。

為了進行驗證，試驗人員采用外部并聯導線的方法測量導線和電抗器的并聯電阻，進而通過計算間接測量電抗器的直流電阻。為了減小誤差，采用長短不同的三根導線分別短接，兩臺直流電阻測試儀分別進行測量。試驗時環境溫度12℃，相對濕度58%。試驗數據如表1至表3。

表1 導線的直流電阻 mΩ

表2 導線和電抗器的并聯直流電阻 mΩ

表3 電抗器的直流電阻計算值 mΩ

由試驗數據可知，并聯不同的導線，分別采用009和084兩臺不同儀器測量的結果基本一致。通過并聯電阻計算公式，電抗器的直流電阻計算值基本相同。

將電抗器計算值通過225溫度系數換算至初值溫度，與初值相比，誤差為-0.93%，滿足檢修規程的技術要求，符合設備安全投產條件。

3 結語

電力設備檢修工作現場環境復雜，相鄰間隔和上層母線帶電運行會導致設備產生感應電勢和感應電流，干擾工作的正常進行，也會使工作存在危險性。實際工作中要具體情況具體分析，采用多種方法排除設備隱患，保障電網安全可靠運行。

參考文獻：

[1] 輸變電設備狀態檢修試驗規程，Q/GDW-1168-2013[S]．

[2]電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準，GB50150-2016[S]．