變壓器直流電阻試驗不平衡率超標原因分析及處理

舟山供電公司 顧林春 金 騰

1 前言

變壓器故障的檢測技術主要手段包括油中氣體的色譜分析、直流電阻檢測、絕緣電阻及吸收比、極化指數檢測、絕緣介質損失角正切檢測、油質檢測、局部放電檢測及絕緣耐壓試驗等在變壓器故障診斷中應綜合各種有效的檢測手段和方法，對得到的各種檢測結果要進行綜合分析和評判。因為不可能具有一種包羅萬象的檢測方法，也不可能存在一種面面俱到的檢測儀器，只有通過各種有效的途徑和利用各種有效的技術手段，才能取得較好的故障診斷效果。下面就幾起變壓器直流電阻試驗不平衡率超標故障，結合其他有效的檢測手段和方法，進行綜合分析判斷處理。

2 變壓器繞組直流電阻檢測的原理及要求

變壓器繞組直流電阻的檢測是一項很重要的試驗項目，在變壓器的所有試驗項目中是一項較為方便而有效的考核繞組縱絕緣和電流回路連接狀況的試驗，它能夠反映繞組匝間短路、繞組斷股、分接開關接觸狀態以及導線電阻的差異和接頭接觸不良等缺陷故障，也是判斷各相繞組直流電阻是否平衡、調壓開關檔位是否正確的有效手段。長期以來，繞組直流電阻的測量一直被認為是考查變壓器縱絕緣的主要手段之一，有時甚至是判斷電流回路連接狀況的唯一辦法。

變壓器繞組是由分布電感、電阻及電容組成的復雜電路。直流電阻測量方法從理論分為電壓降法和電橋法，測直流電阻是在繞組的被試端子間通以直流，待瞬變過程結束、電流達到穩定后，記錄電阻值及繞組溫度。

試驗要求：變壓器容量在1.6MVA及以上，繞組直流電阻相互間差別不應大于2%；無中性點引出的繞組線間差別不應大于三相平均值的1%。縱向比較變化不應大于2%[1]。

不同溫度下的電阻值換算成75℃值R2

R2= R1×（T+75）（T+ t1）

R1、R2——分別為溫度t1、t2時的電阻值；

T—常數，其中銅導線為235，鋁導線為225。

3 通過直流電阻檢測發現變壓器內部故障實例

實例一、沈家門變電所投運一臺型號為SZ9-20000/35的2#主變，有載分接開關型號為CV型號，在投運一年后進行預防性試驗，發現該變壓器高壓側35kV相間直流電阻不平衡率為3%，超過?規程?規定2%，經過多次轉換有載分接開關直流電阻不平衡率仍大于?規程?要求，但每次測量數據均不同，色譜分析未見異常，結合其他試驗結果，初步認定為變壓器有載分接開關動靜觸頭接觸不良原因造成。為了弄清不平衡率超標的原因，決定將有載分接開關油放掉，并吊出分接開關芯體，進行檢查，發現分接開關芯體上動觸頭、筒體靜觸頭上均有氧化膜，為保證分接開關動靜觸頭接觸良好，為了防止觸頭表面受到傷害，決定先使用金相砂紙打磨觸頭，然后用棉布擦拭干凈，處理完畢后，將芯體放回有載分接開關筒體，復裝完畢繼續進行直流電阻測量，測量結果直流電阻相互間差別不大于0.5%。該故障存在原因主要是變壓器有載分接開關動靜觸頭上氧化膜造成，有載分接開關長期不調節在觸頭上產生氧化膜。

實例二、沈家門變電所投運一臺型號為SZ9-20000/35的1#主變，有載分接開關型號為CV型號，在投運一年后進行預防性試驗，發現該變壓器35kV側相間直流電阻不平衡率遠遠超出?規程?要求，測試結果如表1所示。

表1 沈家門變1#主變直阻

該變壓器35kV側直流電阻不平衡率遠大于2%，懷疑分接開關有問題，將有載分接開關油放掉，并吊出分接開關芯體，進行檢查，發現分接開關芯體上動觸頭、筒體靜觸頭上均有氧化膜，有載分接開關過渡電阻合格。經過處理后進行直流電阻測量，測量結果直流電阻相互間差別遠大于2%，測試結果如表2所示。

對本體油進行取樣分析，色譜分析雖然未見異常，但是與上一次相比產氣速率較大，如表3。

表3 沈家門變1#主變油中氣體含量

從測試結果，發現B相繞組直流電阻偏大，結合色譜分析情況，經過綜合分析判斷，認為問題出在B相繞組的公共部分或套管的引線連接處，因連接不良造成接頭發熱、繞組直流電阻偏大。向上一級匯報后，同意停止投運1#變壓器。

檢修人員對1#變壓器本體進行放油，放油結束后打開人孔，人從人孔進入本體，進行內部檢查。檢查發現，B相調壓繞組與主繞組連接接頭處有明顯放電現象，同時發現該處螺絲有松動，輕輕一擰動發現該螺絲已倒牙。其它內部檢查均正常。現場對該處接頭用砂紙打磨，除去放電痕跡，重新更換螺絲，擰緊螺絲，并對其它螺絲進行檢查、緊固，對主變本體油進行濾油脫氣處理。處理完畢，對主變本體直流電阻重新試驗，數值正常。投運前對主變本體油進行取樣，投運后四天內色譜跟蹤監視，油取樣試驗數值無變化后，一個月內無變化后恢復了正常周期。

通過上述案例可見，變壓器繞組直流電阻的測量能發現回路中某些重大缺陷，判斷的靈敏度和準確性亦較高，但現場測試中應遵循如下相關要求，才能得到準確的診斷效果。

1）通過對變壓器直流電阻進行測量分析時，其電感較大，一定要充電到位，將自感效應降低到最小程度，待儀表指針基本穩定后讀取電阻值，提高一次回路直流電阻測量的正確性和準確性。

2）測量的數據要進行橫向和縱向的比較，對溫度、濕度、測量儀器、測量方法、測量過程和測量設備進行分析。

3）分析數據時，要綜合考慮相關的因素和判據，不能單搬規程的標準數值，而要根據規程的思路、現場的具體情況，具體分析設備測量數據的發展和變化過程。

4）要結合設備的具體結構，分析設備內部的具體情況，根據不同情況進行直流電阻的測量，以得到正確判斷結論。

5）重視綜合方法的分析判斷與驗證。如有些案例中通過繞組分接頭電壓比試驗，能夠有效驗證分接開關的檔位，而且還能檢驗出變壓器繞組的連接組別是否正確。同時對于匝間短路等故障也能靈敏地反映出來，實際上電壓比試驗，也是一種常規的帶有檢驗和驗證性質的試驗手段，通過綜合分析可進一步提高故障診斷的可靠性。

4 故障分析及啟示

從對1#主變壓器本體內檢查發現，B相調壓繞組與主繞組連接接頭處有明顯放電現象。主要原因是該處螺絲松動且螺絲倒牙，接觸電阻增大，導致主變直流電阻不平衡率超標并有乙炔氣體。

此次發生的異常，主要原因為出廠時該處螺絲倒牙可能性很大，由于出廠螺絲已倒牙，運行中有載調壓操作時振動，導致該處螺絲進一步松動，最終導致主變直流電阻不平衡率超標。

從近年來連續出現主變內部故障來看，由于對大型設備采取集中招投標政策，部分大型變壓器制造廠中標的設備數量遠超過其實際生產能力，在供貨期相對較緊的情況下，放松了產品制造質量的要求，導致產品出廠就存在缺陷，在設備運行過程逐步暴露出來。因此設備運行單位在設備制造過程中，要加強對變壓器的監造工作，同時加強相關專業人才的培訓，在制造過程中能夠全過程參與監造與驗收。

數據分析不能僅局限于與規程比較，還應該進行橫向和縱向比較，才能對故障進行正確判斷。從這次故障分析可以看出，與歷史數據的比較非常重要。

[1]DL/T596-1996,電力設備預防性試驗規程[S].