论文部分内容阅读
[摘 要]本文介绍了直流电阻的测量技术及应用分析。通过变压器绕组的直流电阻测量，能有效检查绕组匝间短路、绕组断股、分接开关接触状态以及导线电阻的差异和接头接触不良等缺陷故障，也是判断各相绕组直流电阻是否平衡、调压开关档位是否正确三相电阻是否平衡等的有效手段。论文对影响变压器绕组直流电阻不平衡的因素进行了应用分析。实践证明，变压器绕组直流电阻的检测是电气预防性试验中一项十分重要的试验项目。
[关键词]变压器绕组；直流电阻；不平衡； 测量技术
中图分类号：TM4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）24-0360-01
引言
為保障昆钢安全稳定生产，按规程规定昆钢生产区主要变压器都要进行每年一度的电气预防性试验，变压器绕组直流电阻的检测就是其中重要的一项试验项目。在《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》（GB？50150-2006）中试验次序排在变压器试验项目的第二位。规程规定它是变压器大修时、无载开关调级后、变压器出口短路后和1～3年1次等必试项目，在变压器的所有试验项目中是一项较为方便而有效的考核绕组纵绝缘和电流回路连接状况的试验，它能够反映绕组匝间短路、绕组断股、分接开关接触状态以及导线电阻的差异和接头接触不良等缺陷故障，也是判断各相绕组直流电阻是否平衡、调压开关档位是否正确的有效手段。长期以来，绕组直流电阻的测量一直被认为是考查变压器纵绝缘的主要手段之一，有时甚至是判断电流回路连接状况的唯一办法。
1 变压器直流电阻测量技术及重要性
预防性试验是保证电力变压器安全运行的重要措施，对变压器故障诊断具有确定性影响，通过各种试验项目，获取准确可靠的试验结果是正确判断变压器故障的基本前提。变压器直流电阻的测量是变压器试验中一个重要的试验项目。通过测量，可以检查出：导电回路是否存在短路、开路或接错线；绕组导线的焊接点、引线与套管的连接处是否良好、分接开关有无接触不良等； 还可以核对绕组所用的导线规格是否符合设计要求。
1.1 变压器直流电阻测量技术标准
1.1.1 误差计算公式
由于变压器制造质量、运行单位维修水平、试验人员使用的仪器精度及测量接线方式的不同，测出的三相电阻值也不相同，通常引入如下误差公式进行判别：
△R%=[（Rmax-Rmin）/RP]×100%
RP=（Rab +Rbc +Rac ）/3
式中 △R%――――误差百分数
Rmax――――实测中的最大值（Ω）
Rmin――――实测中的最小值（Ω）
RP ――――三相中实测的平均值（Ω）
1.1.2 误差判断标准
l600kVA以上变压器，各相绕组电阻相互间的差别不应大于三相平均值的2%，无中性点引出的绕组其线间差别不应大于三相平均值的1%。
1600kVA及以下的变压器，相间差别一般不大于三相平均值的4%，线间差别一般不大于三相平均值的2%。
1.1.3 相同部位测得值比较换算公式及标准
与以前相同部位测得值比较，其变化不应大于2%。 不同温度下电阻值按下式换算：
R2=R1
式中：R1、R2分别为在温度t1、t2下的电阻值；T为电阻温度常数，铜导线为235，铝导线为225。
2 直流电阻测试技术
2.1 变压器直流电阻常规测量方法
在中、小型变压器的实际测量中，大多采用直流电桥法，当被试线圈的电阻值在1欧以上的一般用单臂电桥测量，1欧以下的则用双臂电桥测量。这种测量方法，要根据变压器的大小选择合适的电桥来进行测量，而且充电测量时间长，抗干扰能力弱，稳定性差。由于BZC3395变压器直流电阻测试仪不但测量速度快、可靠性高、质量好、抗干扰能力强且操作简单。因此，我们选用了BZC3395变压器直流电阻测试仪来进行变压器直流电阻测量。
2.2 测试电流的选择
仪器测试电流为1mA、20 mA、1 A、5 A、10 A可供选择，可根据测量绕组的大小选择不同测试电流大小。测量范围选择：1mA（200Ω～20kΩ）、20 mA（2Ω～1kΩ）、1 A（100mΩ～20Ω）、5 A（1mΩ～4Ω）、10 A（1mΩ～2Ω）。测量同一变压器同一电压等级的各相绕组时，应选择相同的电流进行测量，避免造成系统误差。变压器容量越大，绕组的电阻越小，选择的测试电流越大。注意所选测试电流的测量范围要大于实际电阻值，以免出现所测绕组直流电阻大于所选电流的最大测量范围，使测量开始后电流达不到预定值，导致直阻仪长时间处于等待状态，使直流电阻值无法正常测量出来，降低了工作效率。
2.3 线间电阻换算成相电阻方法
为了确定缺陷所在的相别，对于无中性点引出的三相变压器，需将测得的线间电阻换算成相电阻。设三相变压器的可测线间电阻为：Rab、Rbc、Rac，每相电阻为Ra、Rb、Rc，当变压器线圈为Y型联接时，且无中性引出时，如下式。
Ra=（Rab+Rac-Rbc）/2， Rb=（Rab+Rbc-Rac）/2，Rc=（Rac+Rbc-Rab）/2。
当变压器线圈为第一种方式△型联接，且a连y、b连z、c连x时，如下式。
Ra=（Rac-RP）-RabRbc/（Rac-RP），Rb=（Rab-RP）-RacRbc/（Rab-RP），Rc=（Rbc-RP）-RabRac/（Rbc-RP），RP =（Rab+Rbc+Rac）/2。
当变压器线圈为第二种方式△型联接，且a连z、b连x、c连y时，如下式。
Ra=（Rab-RP）-RacRbc/（Rab-RP），Rb=（Rbc-RP）-RabRac/（Rbc-RP），Rc=（Rac-RP）-RabRbc/（Rac-RP），RP=（Rab+Rbc+Rac）/2。以上各式中 Ra、Rb、Rc——各相电阻，Rab、Rbc、Rac——线电阻。
3 应用分析
通过变压器绕组的直流电阻测量，能有效检查绕组匝间短路、绕组断股、分接开关接触状态以及导线电阻的差异和接头接触不良等缺陷故障，也是判断各相绕组直流电阻是否平衡、调压开关档位是否正确三相电阻是否平衡等的有效手段。
3.1 案例
昆钢板带开关站值班员在日常巡检过程中发现2#所用变所供低压电b相无电压指示，因此就对该变压器进行紧急停电检查。昆钢板带开关站2#所用变SG9-50，容量为50kVA。在进行绕组直流电阻测量时，测得高压6kV侧相电阻值如下所示。
AB：20.8Ω，AC：21.93Ω，BC：40.97Ω，最大不平衡率：72.3%。变压器直流电阻不平衡误差百分数△R%=72.3%远大于2%。拆头后三相直流电阻值任不平衡，且BC相测得的值始终约等于AB和AC测量值的两倍。因变压器绕组是第二种△型联接方式，经计算Ra=22.86Ω，Rb=517.47Ω，Rc=21.63Ω，因此可判定造成三相直流电阻值任不平衡原因可能是B相绕组断股，来自于变压器内部。经送电修厂吊芯检查后，确实是由于B相绕组断股，造成三相不平衡，维修后不平衡率符合要求。
[关键词]变压器绕组；直流电阻；不平衡； 测量技术
中图分类号：TM4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）24-0360-01
引言
為保障昆钢安全稳定生产，按规程规定昆钢生产区主要变压器都要进行每年一度的电气预防性试验，变压器绕组直流电阻的检测就是其中重要的一项试验项目。在《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》（GB？50150-2006）中试验次序排在变压器试验项目的第二位。规程规定它是变压器大修时、无载开关调级后、变压器出口短路后和1～3年1次等必试项目，在变压器的所有试验项目中是一项较为方便而有效的考核绕组纵绝缘和电流回路连接状况的试验，它能够反映绕组匝间短路、绕组断股、分接开关接触状态以及导线电阻的差异和接头接触不良等缺陷故障，也是判断各相绕组直流电阻是否平衡、调压开关档位是否正确的有效手段。长期以来，绕组直流电阻的测量一直被认为是考查变压器纵绝缘的主要手段之一，有时甚至是判断电流回路连接状况的唯一办法。
1 变压器直流电阻测量技术及重要性
预防性试验是保证电力变压器安全运行的重要措施，对变压器故障诊断具有确定性影响，通过各种试验项目，获取准确可靠的试验结果是正确判断变压器故障的基本前提。变压器直流电阻的测量是变压器试验中一个重要的试验项目。通过测量，可以检查出：导电回路是否存在短路、开路或接错线；绕组导线的焊接点、引线与套管的连接处是否良好、分接开关有无接触不良等； 还可以核对绕组所用的导线规格是否符合设计要求。
1.1 变压器直流电阻测量技术标准
1.1.1 误差计算公式
由于变压器制造质量、运行单位维修水平、试验人员使用的仪器精度及测量接线方式的不同，测出的三相电阻值也不相同，通常引入如下误差公式进行判别：
△R%=[（Rmax-Rmin）/RP]×100%
RP=（Rab +Rbc +Rac ）/3
式中 △R%――――误差百分数
Rmax――――实测中的最大值（Ω）
Rmin――――实测中的最小值（Ω）
RP ――――三相中实测的平均值（Ω）
1.1.2 误差判断标准
l600kVA以上变压器，各相绕组电阻相互间的差别不应大于三相平均值的2%，无中性点引出的绕组其线间差别不应大于三相平均值的1%。
1600kVA及以下的变压器，相间差别一般不大于三相平均值的4%，线间差别一般不大于三相平均值的2%。
1.1.3 相同部位测得值比较换算公式及标准
与以前相同部位测得值比较，其变化不应大于2%。 不同温度下电阻值按下式换算：
R2=R1
式中：R1、R2分别为在温度t1、t2下的电阻值；T为电阻温度常数，铜导线为235，铝导线为225。
2 直流电阻测试技术
2.1 变压器直流电阻常规测量方法
在中、小型变压器的实际测量中，大多采用直流电桥法，当被试线圈的电阻值在1欧以上的一般用单臂电桥测量，1欧以下的则用双臂电桥测量。这种测量方法，要根据变压器的大小选择合适的电桥来进行测量，而且充电测量时间长，抗干扰能力弱，稳定性差。由于BZC3395变压器直流电阻测试仪不但测量速度快、可靠性高、质量好、抗干扰能力强且操作简单。因此，我们选用了BZC3395变压器直流电阻测试仪来进行变压器直流电阻测量。
2.2 测试电流的选择
仪器测试电流为1mA、20 mA、1 A、5 A、10 A可供选择，可根据测量绕组的大小选择不同测试电流大小。测量范围选择：1mA（200Ω～20kΩ）、20 mA（2Ω～1kΩ）、1 A（100mΩ～20Ω）、5 A（1mΩ～4Ω）、10 A（1mΩ～2Ω）。测量同一变压器同一电压等级的各相绕组时，应选择相同的电流进行测量，避免造成系统误差。变压器容量越大，绕组的电阻越小，选择的测试电流越大。注意所选测试电流的测量范围要大于实际电阻值，以免出现所测绕组直流电阻大于所选电流的最大测量范围，使测量开始后电流达不到预定值，导致直阻仪长时间处于等待状态，使直流电阻值无法正常测量出来，降低了工作效率。
2.3 线间电阻换算成相电阻方法
为了确定缺陷所在的相别，对于无中性点引出的三相变压器，需将测得的线间电阻换算成相电阻。设三相变压器的可测线间电阻为：Rab、Rbc、Rac，每相电阻为Ra、Rb、Rc，当变压器线圈为Y型联接时，且无中性引出时，如下式。
Ra=（Rab+Rac-Rbc）/2， Rb=（Rab+Rbc-Rac）/2，Rc=（Rac+Rbc-Rab）/2。
当变压器线圈为第一种方式△型联接，且a连y、b连z、c连x时，如下式。
Ra=（Rac-RP）-RabRbc/（Rac-RP），Rb=（Rab-RP）-RacRbc/（Rab-RP），Rc=（Rbc-RP）-RabRac/（Rbc-RP），RP =（Rab+Rbc+Rac）/2。
当变压器线圈为第二种方式△型联接，且a连z、b连x、c连y时，如下式。
Ra=（Rab-RP）-RacRbc/（Rab-RP），Rb=（Rbc-RP）-RabRac/（Rbc-RP），Rc=（Rac-RP）-RabRbc/（Rac-RP），RP=（Rab+Rbc+Rac）/2。以上各式中 Ra、Rb、Rc——各相电阻，Rab、Rbc、Rac——线电阻。
3 应用分析
通过变压器绕组的直流电阻测量，能有效检查绕组匝间短路、绕组断股、分接开关接触状态以及导线电阻的差异和接头接触不良等缺陷故障，也是判断各相绕组直流电阻是否平衡、调压开关档位是否正确三相电阻是否平衡等的有效手段。
3.1 案例
昆钢板带开关站值班员在日常巡检过程中发现2#所用变所供低压电b相无电压指示，因此就对该变压器进行紧急停电检查。昆钢板带开关站2#所用变SG9-50，容量为50kVA。在进行绕组直流电阻测量时，测得高压6kV侧相电阻值如下所示。
AB：20.8Ω，AC：21.93Ω，BC：40.97Ω，最大不平衡率：72.3%。变压器直流电阻不平衡误差百分数△R%=72.3%远大于2%。拆头后三相直流电阻值任不平衡，且BC相测得的值始终约等于AB和AC测量值的两倍。因变压器绕组是第二种△型联接方式，经计算Ra=22.86Ω，Rb=517.47Ω，Rc=21.63Ω，因此可判定造成三相直流电阻值任不平衡原因可能是B相绕组断股，来自于变压器内部。经送电修厂吊芯检查后，确实是由于B相绕组断股，造成三相不平衡，维修后不平衡率符合要求。