變壓器繞組直流電阻的故障分析

摘要：變壓器繞阻直流電阻測量是預防性試驗的基本項目之一，通過分析它的測量結果可以有效的找到故障點。變壓器外部的故障點容易發現，但內部故障點的判斷的確比較復雜。本文應用等值電路法，通過分析一臺直流電阻超標的變壓器測量結果，準確的判斷出了故障部位，及時消除設備安全隱患，確保電網安全運行，同時證明了這種方法的有效性。

關鍵詞：變壓器；繞組電阻；等值電阻；故障

前言

變壓器繞組直流電阻測試是預防性試驗和設備交接試驗的基本項目之一，也是運行中變壓器發生故障后，需要重點檢查的試驗項目。它是發現變壓器繞組缺陷的重要手段，是判斷電流回路連接狀況的方法，當電氣試驗結論證明設備存在異常時，應分析設備結構特點，制定具體試驗方案，采取相應措施，快速準確地確診缺陷部位，以縮短檢修工期，減少設備停運或帶病運行時間，保障電網安全運行。

1案例情況概述

哈爾濱市南崗66kV變電所1#主變，型號為SZ9-3150，連接組別為Ynd11，一次額定電壓66kV，二次額定電壓11kV，額定容量為3150kVA，山東電力設備廠，2001年12月出廠，2002年8月投入運行。在2008年預試時發現其二次側繞組的直流電阻值分別為：Rab=0.009592Ω，Rbc=0.009445Ω，Rca=0.009608Ω，計算后得到不平衡度為1.707%。根據《DL/T596-1996電力設備預防試驗規程》中對變壓器繞組直流電阻的規定：容量在1600kVA以上變壓器線間直阻不平衡度不應大于1%的標準，且與歷年相同部位測得的數據比較，其變化不應大于2%。由此可斷定，該變壓器10kV側直流電阻不平衡度超規程，需要對其進行分析，查找缺陷，消除隱患。

2案例情況分析與缺陷解決措施

2.1案例具體情況分析

一般情況下，能夠導致不平衡度超標的主要原因有：分解開關接觸不好；繞組斷股或引線接觸不良；層、匝間短路。然而缺陷發生在二次測，不涉及到分解開關接觸不良的原因。為了更準確地分析缺陷原因，對歷年試驗數據進行比較如下，表1所示。

由表2可以看出Ra與Rb明顯大于Rc，這是由于該變壓器10kV側繞組為Δ型連接，a相繞組的尾端焊接在c相引線上，因而由線電阻換算的相電阻Ra應為a相引線處至c相引線處的電阻值；Rb是a相引線處至b相引線處的電阻值；Rc是c相引線處至b相引線處的電阻值，如圖1所示。

從上面公式可見，如故障點在f點以下時即繞組內部會引起的變化，進而導致Rx變化，但其他兩相不變化。例如，故障點在a繞組會導致的變化，從公式5可見會隨著的變化而變化，而均不會發生變化。

而當故障點在f點及以上時會引起附加電阻fx的變化，進而導致和fx相關的兩相直流電阻變化。例如，a相f點以上接觸不良，會導致fa變大，從公式5可見與fa相關的兩相、都會隨之增加。

此次故障變壓器二次繞組直流電阻表征為a、b兩相直流電阻偏大，c相偏低。從上文敘述可知，引起這種情況發生存在以下四種可能性，即：

c相繞組內部短路故障引起變小進而導致變小。

a、b兩相繞組內部斷股引起、變大進而導致、變大。

a相fa處存在接觸不良，導致與其相關的兩相、增大。

第一種和第二種同時發生。

2.2故障類型排除 確定故障位置

在發現變壓器10kV側直流電阻異常后，我們查閱了該變壓器歷年的色譜分析未見異常，該變壓器變比也未見變化，說明該變壓器發生繞組短路和斷股情況可能性比較小，即排除第一、二、四種可能性較小。與此同時，從歷年試驗數據中可以看出該變壓器10kV側不平衡度從2013年至2015年逐年增加，且a、c兩相增長變化較為一致，若是由于兩相繞組斷股引起的直流電阻增加則a、c兩相增長很難保持一致，而第三種情況則符合這種變化規律，即當fa變化導致、增大，且幅度相似接近⊿fa。

通過綜合分析，排除第一、二、四種故障位置，并且第三種故障類型符合試驗規律，所以將故障點確定在a相繞組公共連接部分fa處。同時，10kV 測a相繞組引出線與導電桿的連接部分接觸不良導致直流電阻增大的可能性較大，因為該處為螺栓連接，容易松動。在常年變壓器運行震動的影響下松動的情況可能會加劇，最終導致直流電阻不平衡度超標，因此將故障檢修位置初步確定在該點。

2.3檢修處理

缺陷處理時，檢修人員將10kV側觀察窗打開發現a相繞組引出線與導電桿連接部分螺栓已明顯松動，經現場處理后，重復測量直流電阻，數值恢復正常，缺陷排除。

3結論

造成變壓器繞組直流電阻超標的原因很多，一般變壓器，測試繞組直流電阻時，三相誤差符合規程規定即為合格，判斷起來方便、簡單。但是，當試驗結果接近規程上限或出現明顯異常時，如何根據設備結構特點，確定試驗方案，采取措施排除各種干擾，思路清晰、快速準確地確定缺陷部位，使檢修工作少走彎路，縮短檢修工期，減少設備停運時間，保障電網安全運行，才是電氣試驗工作的重點和難點，也是現場試驗能否真正準確指導檢修工作的關鍵所在。等值電路法是判斷內部故障部位的有效方法。

參考文獻：

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[2]DL/T596-1996電力設備預防性試驗規程[S].中國電力出版社，1997。

[3]李建明、朱康主編. 高壓電氣設備試驗方法[M].，第二版.北京：中國電力出版社，2001，第135頁。

[4]電力設備交接和預防性試驗規程[S].黑龍江電力有限公司發布，2006，第11頁。

作者簡介：

遲永明，男，1964年11月23日出生，1985年參加工作，從事電氣試驗工作32年，1990年7月畢業于哈爾濱科技職工大學計算機及應用專業，在2014年12月獲得技師。現任國網哈爾濱供電公司-檢修試驗工程公司電氣試驗班班長