變壓器直流電阻不平衡率超標分析

摘要：本文通過對一臺220V變壓器低壓側(cè)直流電阻不平衡率超標現(xiàn)象進行了原因分析和故障排除，找出了主要原因并提出了對應(yīng)的改進方案，為現(xiàn)場試驗和生產(chǎn)提供了實踐經(jīng)驗和理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：變壓器;直流電阻;不平衡率

1.引言

國標GB/T 6451-2015 《油浸式電力變壓器 技術(shù)參數(shù)和要求》9.3.2規(guī)定：“繞組直流電阻不平衡率：相（有中性點引出時）為不大于2%，線（無中性點引出時）為不大于1%”三相變壓器繞組的直流電阻不平衡率是變壓器的一個重要參數(shù)，是判斷線圈機械連接或焊接是否可靠的一個依據(jù)。變壓器繞組的直流電阻不平衡率試驗作為變壓器的例行試驗，是查找其故障的主要方法之一，直流電阻不平衡會導(dǎo)致變壓器相間或?qū)Φ亻g產(chǎn)生循環(huán)電流，增加變壓器的附加損耗，甚至導(dǎo)致變壓器的不對稱運行，可能導(dǎo)致變壓器燒毀，引發(fā)電力事故。

繞組直流電阻不平衡率設(shè)計計算時以三相實測最大值減最小值作為分子，三相實測平均值作為分母。考慮到三相材料電阻率的偏差和實際裝配誤差，在設(shè)計時，最大線電阻不平衡率控制在0.5%以內(nèi)，以確保試驗值在國標允許范圍內(nèi)！

2.變壓器的基本信息

1.型號：SFSZ-75000/220

2.容量比：75 / 75 / 1 ?MVA

3.電壓比：220±（14×1.04166%）/30/6.6kV

4.連接組別：YNyn0d11

低壓接線原理圖如圖1：

設(shè)計時三維模型電纜使用情況如表1：

注：①185T3：185指引線內(nèi)銅線截面積為185mm2，T3指銅線包的絕緣厚度為3mm;

②銅在75℃時電阻率為2.135×10-8Ω·m。

低壓線圈電阻的設(shè)計值為5.07mΩ，計算線不帶套管電阻不平衡率如表2：

計算線帶套管電阻不平衡率如表3：

3.問題描述及原因分析

裝配完成后，在實驗站進行試驗時，發(fā)現(xiàn)SFSZ-75000/220變壓器低壓線電阻不平衡率不滿足國標要求，電阻值具體情況如下表4：

在實驗站測量變壓器電阻不平衡率的主要有油箱外套管、油箱內(nèi)線圈、引線、引線間連接處冷壓接頭這四個變量存在。對引起電阻不平衡的過大進行以下分析：油箱外套管由于制造工藝偏差、批次不同導(dǎo)致本身電阻值存在較大差異;油箱內(nèi)線圈電阻設(shè)計值為5.07mΩ，實際繞組繞制時因線材廠家、批次不一樣，或者繞制工藝的不同導(dǎo)致與電阻設(shè)計值偏差大;各段引線設(shè)計值長度與實際連接時存在較大差異，導(dǎo)致各段引線電阻與設(shè)計值偏差較大;引線間某連接處冷壓接頭不牢固、松動，導(dǎo)致此處電阻值偏大。

為排除套管存在的電阻不平衡的影響，進行拆除套管后測量電阻值具體情況如下表5：

變壓器返工處理后，在引線車間剝開線圈首尾端冷壓接頭的絕緣發(fā)現(xiàn)并沒有松動現(xiàn)象，引線間某連接處冷壓接頭不牢固、松動，導(dǎo)致電阻不平衡率偏大。

為排除三相線圈存在的電阻不平衡的影響，斷開，測量三相線圈電阻值如下表6所示：

線圈相電阻不平衡率為0.13%，對低壓線電阻不平衡率影響不大。

以上排除了線圈電阻的影響，再次分析其電阻不平衡率的原因，可能就是實際的各段引線電阻與設(shè)計值偏差較大導(dǎo)致線電阻不平衡率較大的可能性。將實際各段引線與設(shè)計值進行對比無較大差異，只有尾端三段35T3電纜長度存在一定差異。為得到更為有效的數(shù)據(jù)，分別在套管內(nèi)冷壓接頭末端（），冷壓接頭下端（設(shè)為）和電纜合并處（）測量其電阻不平衡率，具體位置如下圖2所示：

測量其電阻值并計算線電阻不平衡率，具體如下表7所示：

分析上表所得數(shù)據(jù)端線電阻不平衡率為2.53%，端線電阻不平衡率為2.59%，在冷壓接頭末端及下部測量結(jié)果相差很小，可排除電纜尾端冷壓接頭的原因。而端線電阻不平衡率為0.49%，滿足國標要求且與前面數(shù)據(jù)相差巨大。端線電阻計算公式如下：

端線電阻計算公式如下：

故線電阻不平衡率過大主要原因是三段35T3電纜電阻值相差大所導(dǎo)致。

實際測量的長度分別為600mm、600mm、800mm。200mm長35T3電纜的電阻值為0.1098，用其除以端平均線電阻4.405mΩ：

一段200mm長35T3電纜對三相線電阻不平衡率產(chǎn)生了2.49%的影響。

4.改進方案

針對以上的原因分析，提出改進方案：將t相首端35T3的線在木件加持下方的連接處斷開，剪斷200mm后重新用冷壓接頭連接，包扎相應(yīng)絕緣層。

再次測量其電阻值并計算電阻不平衡率如下表8，滿足國標要求。

此臺變壓器低壓線圈電阻的設(shè)計值為5.07，和大部分220kv等級的變壓器相比是較小的，導(dǎo)致其本身的線電阻的基數(shù)小。而其低壓線電流較小，所使用的電纜橫截面積都較小，電阻值相對而言就大，每一段的長度都對其線電阻不平衡率會產(chǎn)生較大的影響，實際裝配時一段200mm長35T3電纜對三相線電阻不平衡率產(chǎn)生了2.49%的影響。設(shè)計時三維模型中電纜長度是一樣的，但未在圖紙中明確標注，實際卻因現(xiàn)場裝配的簡便而忽略了此問題。設(shè)計者和裝配人員都未曾想到一段200mm的電纜會產(chǎn)生如此大的影響。

5.結(jié)束語

變壓器直流電阻試驗和分析可以查出變壓器實際運行中可能存在的諸多隱患，可以從存在的變量油箱外、油箱內(nèi)線圈、引線、引線間連接處冷壓接頭進行逐一排查，根據(jù)需要對其電阻值或者電阻不平衡率進行逐一試驗，發(fā)現(xiàn)故障點并且有針對性的解決，保證變壓器的安全運行。

筆者通過對一臺220kV油浸式電力變壓器低壓電阻不平衡率超標問題進行分析，通過排除法逐一排除影響變量，分析了導(dǎo)致電阻不平衡率超標的主要原因，并提出了合理的解決方案，完成了變壓器的故障處理，為現(xiàn)場試驗和生產(chǎn)提供了實踐經(jīng)驗和理論依據(jù)。

參考文獻

[1] GB/T6451-2015，油漫式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求[S].

[2]呂騰飛，張寧，陳朋，等.關(guān)于電力變壓器直流電阻不平衡率的研究[J].變壓器，2018（7）：17-21.

[3]胡啟凡，變壓器試驗技術(shù)[M]，北京;中國電力出版社，2010.

姓名：鐘櫸霈，出生年月：1992年01月，性別：男，民族：漢族，籍貫：福建省龍巖市，學歷：大學本科，研究方向：機械產(chǎn)品質(zhì)量檢驗