一起10 kV配電變壓器直流電阻不平衡率超標的原因分析與處理＊

李紹棟

一起10 kV配電變壓器直流電阻不平衡率超標的原因分析與處理＊

李紹棟

（廣西電力職業技術學院，廣西 南寧 530007）

變壓器繞組直流電阻測試是查找變壓器故障的重要手段之一。通過對預防性試驗中某10 kV配電變壓器低壓側出現的直流電阻不平衡率嚴重超標問題進行討論和分析，查找到了引起該變壓器直流電阻不平衡率超標的主要原因并成功排除故障，為現場變壓器檢修提供了理論依據和實踐經驗。

配電變壓器；直流電阻；不平衡率；交接試驗

1 引言

變壓器繞組直流電阻試驗是查找變壓器故障的主要手段，直流電阻不平衡會導致變壓器相間或相對地間產生循環電流，增加變壓器的附加損耗，甚至導致變壓器的不對稱運行，可能導致變壓器燒毀，引發電力事故[1]。

中國變壓器技術標準《油浸式電力變壓器技術參數和要求》（GB/T 6451—2015）和《干式電力變壓器技術參數和要求》（GB/T 10228—2015）對變壓器繞組直流電阻的不平衡率作了要求，明確規定了繞組直流電阻不平衡率的線間差和相間差的偏差限值。

在工程中，繞組直流電阻測量是變壓器出廠試驗、交接試驗、運行期間的預防性試驗必測項目，一方面是為了判斷直流電阻不平衡率的是否滿足要求；另一方面，是為了檢查繞組、開關和套管之間引線的連接是否良好、繞組匝間是否存在短路等故障。

試驗中如果發現直流電阻測試數據異常，則說明變壓器可能存某種缺陷，需要及時分析處理，防止故障擴大，導致停電等事故發生。

本文以1臺10 kV 配電變壓器為實例，針對其在現場試驗時低壓繞組直流電阻異常的問題，通過分析直流電阻不平衡率超標的主要原因及預防措施，并對故障處理過程進行了描述，為現場變壓器檢修提供了理論和實踐經驗。

2 問題描述

某型號為S11-800/10-0.4的三相油浸式配電變壓器，聯接組別為Yyn0，高壓側繞組為5擋電壓調節，運行擋位在3檔10 kV位置。在進行直流電阻測試時發現數據異常，現場實測的低壓側直流電阻值如表1所示。

計算該變壓器繞組直流電阻不平衡率：

式（1）中：max為直流電阻三相測量值的最大值；min為直流電阻三相測量值的最小值；av為直流電阻三相測量值的平均值。

中國變壓器技術標準《油浸式電力變壓器技術參數和要求》（GB/T 6451—2015）和《干式電力變壓器技術參數和要求》（GB/T 10228—2015）兩個國家標準明確規定了配電變壓器繞組直流電阻不平衡率要求，如表2所示[2-3]。

表1 S11-800/10-0.4型配電變壓器低壓側直流電阻測量值

試驗項目相別試驗數據/mΩ 繞組直流電阻低壓側ao1.072 bo1.073 co1.495

注：繞組直流電阻測試環境溫度為22 ℃，油溫為28 ℃。

表2 國標中對10 kV配電變壓器直流電阻不平衡率的要求

電壓等級/kV變壓器類型容量范圍/kVA不平衡率/（%） 相間小于等于線間小于等于 10油浸式配電變壓器—42 10干式配電變壓器≤2 50042

根據以上測量數值經過數據處理計算可知，該變壓器的相間不平衡率達到34.88%，遠遠超過規定偏差應不大于4%的數值。

3 直流電阻測試數據異常的原因分析

3.1 繞組直流電阻的組成

10 kV配電變壓器低壓側繞組的直流電阻由繞組電阻、引線電阻、中性線電阻、接觸電阻等四部分構成，可以用公式（2）計算（以低壓側c相為例）：

c0=c+cy+c0+cj（2）

式（2）中：c0為低壓側c相線間直流電阻，mΩ；c為低壓側c相繞組電阻，mΩ；cy為低壓側c相繞組引線電阻，mΩ；c0為低壓側中性線電阻，mΩ；cj為低壓側c相引線所有連接位置的接觸電阻，mΩ。

3.2 造成數據異常的可能原因及預防措施

3.2.1 人為和儀器因素

人為因素主要包括直流電阻測試儀選擇不當、測試方法不正確、測試電流大小選擇不當、測試線夾不緊等；儀器因素主要是測試儀自身故障或者是測試儀的準確度和穩定性較差等。

人為因素問題主要通過日常加強高壓試驗培訓、學習掌握試驗新技術新方法，加強對試驗規程的學習，嚴格按照規程規范操作等方法提高人員自身素質來解決。儀器因素主要是加強日常對儀器的管理，特別是精密儀器的保存管理，確保精密儀器保管的環境條件符合要求。另外，應按時將儀器送檢，確保儀器的準確性。

3.2.2 繞組材料不合格，非同一批次材料

變壓器三相繞組導線材料應選擇同一廠家、同一批次的導線材料，并保證電阻率相同，相關的附件材料如導電桿、銅排、引線、接線片、銅棒等也要配置合理，選取得當。

通常情況下，新設計的變壓器都會根據單臺用量采購繞組導線，都會滿足同一廠家、同一批次的條件要求[1]。但是，變壓器故障特別是繞組故障后對其進行檢修，如需要更換某一相繞組，很多地方特別是農村地區為了節省資金僅更換故障相繞組，沒有同時更換三相繞組，這就很難保證直流電阻不平衡率滿足要求。此外，繞組更換安裝技術不規范、處理不到位也可能導致直流電阻不平衡率不合格。

3.2.3 接觸不良

配電變壓器接觸不良引起的直流電阻偏大的主要原因有：①繞組引線與導電桿連接不緊或接觸面積過小；②分接開關連接不牢固、松動；③套管將軍帽導電桿與繞組引線導電桿接觸不良等[4]。

現場可以通過相應相別的某擋或某幾擋的直流電阻值偏大情況來判斷。此外，可以通過提高安裝與檢修質量，確保各連接部位良好連接來解決問題。

3.2.4 繞組缺陷

繞組缺陷主要包括繞組自身缺陷和繞組工藝缺陷，繞組自身缺陷包括繞組斷線、斷股、匝間短路和層間短路，繞組工藝缺陷包括繞組與引線連接處虛焊、脫焊[5]。導致直流電阻偏大的可能情況是繞組和引線連接點虛焊、多股并聯的繞組有一兩股未焊接等。如果變壓器的聯結方式是三角形接線，發生一相斷線時，則斷線相線間電阻為正常值的3倍，另兩相線間電阻為正常值的1.5倍。

通過短路測試可以發現并彌補繞組自身缺陷。變壓器繞組繞制前后均要對換位導線和組合導線進行短路測試，可以避免因導線質量問題和繞制過程中導致絕緣破損造成的股間、匝間短路問題。

通過焊接工藝可以解決繞組工藝缺陷問題。焊接過程中要保證焊接牢固，不得有虛焊、漏焊，保證焊接的接觸面積，機械連接處需鍍錫和壓花處理等。另外，使用防松螺母可以有效預防螺絲松動造成的接觸不良。

3.2.5 分接開關故障

分接開關故障引起的直流電阻不平衡率超標的情況主要有3種：①擋位指針錯位或移位；②分接開關引線接錯；③分接開關動靜觸頭接觸不良或者是接觸面積過小。

上述第一種情況可以通過認真核對分接開關位置加以解決；第二種情況往往由于分接頭比較多，引線接線也比較多，導致在出廠或檢修時接錯，因此，需要在安裝連接過程中認真核對；第三種情況可以通過增大焊接面積，焊接處進行電鍍處理解決。

4 直流電阻測數據異常原因查找與故障處理

4.1 直流電阻測數據異常原因查找

變壓器直流電阻數據異常原因診斷的難點是確定異常部位位置，現場一般按照難易程度進行排查，先從表面、便于處理的區域開始逐一排查，然后在檢查內部、不易處理的地方檢查，最后確定異常部位。

4.1.1 復測

復測的目的是排除人為因素和儀器因素。現場對該變壓器進行重測，確保接線接觸良好，嚴格按照測試要點開展測試，得到的結果與表1無差異；排查直流電阻測試儀的穩定性和可靠性，通過對比該變壓器高壓側直流電阻測試數據發現，高壓側直流電阻數據無異常，不平衡率合格，由此判定所用測試儀穩定性和可靠性沒問題；更換測試儀器，測試結果與表1無差異。

4.1.2 數據異常原因分析與故障點確定

通過復測排除了人為因素和試驗儀器因素。該變壓器是運行中變壓器，投入運行前試驗數據正常，以往無檢修和更換繞組等記錄，可以排除不是因繞組材料或更換繞組導致的直流電阻不平衡率超標。同時，數據異常出現在低壓側，由此可以排除存在分接開關故障。

由此可以初步判斷，導致該變壓器繞組直流電阻數據異常的原因是接觸不良，對外部各連接點進行接觸電阻檢查無問題，說明接觸不良的位置在變壓器內部，需要進行吊芯檢查，以便確認位置。

4.2 故障處理

將變壓器吊芯，檢查各個連接部位連接情況后發現低壓繞組的c相繞組與套管連接處的軟銅排發熱變色，有氧化物存在，同時繞組和套管連接處的緊固螺母也有松動現象。現場將氧化層清除，把緊固螺母加固后復測該變壓器低壓側繞組直流電阻如表3所示，可以看出，三相不平衡率符合要求。

表3 S11-800/10-0.4型型配電變壓器檢修后低壓側直流電阻測量值

試驗項目相別試驗數據/mΩ 繞組直流電阻低壓側ao1.071 bo1.073 co1.086

5 結束語

變壓器繞組直流電阻測量與分析可以查出變壓器運行中的諸多隱患，當配電變壓器某相直流電阻測量值明顯異常時，可以從人為和儀器因素、導線材料、連接點接觸不良、繞組缺陷、分接開關故障五個方面進行逐一排查，根據情況需要，對套管、引線、調壓分接開關甚至繞組線圈等進行逐一檢查，發現故障點并有針對性地解決，保證變壓器安全運行和供電的可靠性。

筆者對工程預防性試驗中的一起10 kV配電變壓器直流電阻不平衡率超標問題進行分析，通過繞組直流電阻的構成分析了導致測試數據異常的原因，并提出了解決方案，完成了變壓器的故障處理。

［1］呂騰飛，張寧，陳朋，等.關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.

［2］沈陽變壓器研究院股份有限公司，華東電網有限公司，特變電工沈陽變壓器集團有限公司，等.GB/T 6451—2015 油浸式電力變壓器技術參數和要求［S］.出版社不詳，2015.

［3］沈陽變壓器研究院股份有限公司，順特電氣設備有限公司，明珠電氣有限公司，等.GB/T 10228—2015 干式電力變壓器技術參數和要求［S］.北京：中國標準出版社，2015.

［4］霍曉良，齊輝，趙峻峰，等.主變壓器繞組電阻異常分析及處理［J］.河北電力技術，2013（1）：36-37.

［5］袁燕嶺，甘景福，陳震，等.變壓器直流電阻測試數據異常分析與處理［J］.變壓器，2011（4）：60-62.

TM421

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.16.022

2095－6835（2019）16－0054－03

李紹棟（1982—），男，碩士，廣西電力職業技術學院講師、英國工程技術學會（IET，The Institution of Engineering and Technology）注冊主任工程師（Incorporated Engineer-IEng），研究方向為高壓絕緣技術、電氣設備試驗技術。

2017年度廣西職業教育教學改革研究項目“高職高專《高電壓技術》課程立體化教學體系建設的研究”（編號：GXGZJG2017B059）

〔編輯：張思楠〕