電力變壓器直阻不平衡的原因、影響及解決辦法研究

李國(guó)梁

摘? 要：電力變壓器是作為企業(yè)的電力最關(guān)鍵設(shè)備，其三相直阻不平衡故障在生產(chǎn)運(yùn)行中危害很大，往往需要切斷工藝負(fù)荷，停電、停工進(jìn)行處理，極端情況下可能造成工廠停車。本文結(jié)合相關(guān)案例對(duì)變壓器直阻不平衡問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)和處理進(jìn)行研究分析。

關(guān)鍵詞：變壓器;直流電阻;三相電阻不平衡率

前言

某公司煉油廠有兩臺(tái)50MVA變壓器已使用11年，期間共出現(xiàn)三次直阻不平衡故障，其中一起故障造成煉油廠的大部分裝置失電，造成很大經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重影響。

1、名詞解釋

1.1變壓器

變壓器是通過(guò)電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)電能傳遞的，共有兩組線圈，初級(jí)線圈和次級(jí)線圈。當(dāng)初級(jí)線圈通上交流電時(shí)，變壓器鐵芯產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，次級(jí)線圈就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而得到不同電壓等級(jí)的電能，其電壓變比等于變壓器的初級(jí)線圈與次級(jí)線圈的匝數(shù)之比。

1.2直流電阻

變壓器直流電阻是指給元件通上直流電，所呈現(xiàn)出的電阻，即元件固有的靜態(tài)電阻。變壓器繞組直流電阻測(cè)試是出廠、交接和預(yù)防試驗(yàn)的基本項(xiàng)目之一，也是變壓器出現(xiàn)故障后的重要檢查項(xiàng)目。它能反映變壓器的繞線焊接質(zhì)量、分接開(kāi)關(guān)接觸不良、繞組或引出線斷線以及繞組層間和匝間短路等缺陷，是檢測(cè)直阻不平衡的直接辦法。

1.3三相電流直阻不平衡率

三相變壓器線圈的直流電阻是變壓器測(cè)試中的一項(xiàng)重要性能參數(shù)，它的大小直接反映變壓器三相線圈的電壓電流的平衡性，計(jì)算方法為：（最大值-最小值）/平均值。在DL/T 596-1996《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》中規(guī)定了變壓器的不平衡率的限值：1.6MVA以上的變壓器，各繞組相平衡率不大于2%，線不平衡率不大于1%。1.6MVA以下的變壓器各繞組相平衡率不大于4%，線不平衡率不大于2%。

2、設(shè)備簡(jiǎn)介

某公司煉油廠的兩臺(tái)50MVA變壓器，承載煉油廠所有用電負(fù)荷：54MW。在自備的15MW余熱發(fā)電機(jī)運(yùn)行的情況下，可允許短時(shí)單臺(tái)變壓器滿載運(yùn)行。

3、原因分析

3.1高壓引流線與變壓器高壓套管將軍帽接線處松動(dòng)造成直阻不平衡

例如：2020年1月，煉油1#主變壓器A相高壓引流線與變壓器高壓套管將軍帽接線處發(fā)熱嚴(yán)重（發(fā)熱嚴(yán)重期間，三相平均溫度約為27℃，-1℃，1℃）。

為消除發(fā)熱隱患，遂采取緊急“倒負(fù)荷”措施，將煉油裝置全部負(fù)荷倒至2#主變，針對(duì)A相發(fā)熱嚴(yán)重進(jìn)行檢查處理。對(duì)主變110kV側(cè)進(jìn)行直流電阻檢測(cè)得到數(shù)據(jù)：AB相直流電阻309mΩ、BC相直流電阻310mΩ、CA相直流電阻325mΩ，經(jīng)過(guò)計(jì)算110kV側(cè)直阻不平衡率為：5.08%? 即（325-309）/（309+310+325）/3*100%=5.08%，直阻不平衡率遠(yuǎn)大于規(guī)程里規(guī)定的1%。

檢修人員分別對(duì)1#主變壓器三相高壓套管將軍帽進(jìn)行了拆卸檢查，發(fā)現(xiàn)是A相套管將軍帽松動(dòng)。

3.2有載調(diào)壓裝置觸點(diǎn)松動(dòng)造成直阻不平衡

例如：2019年3月27日，煉油2#主變有載調(diào)壓三相接觸電阻不平衡造成三相繞組匝間短路，變壓器重瓦斯保護(hù)動(dòng)作，導(dǎo)致煉油廠大部分裝置停車，造成很大經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重影響。

由于有載調(diào)壓裝置每調(diào)整一次檔位，其本質(zhì)就是增加或減少線圈的匝數(shù)，不同的檔位有不同的接觸點(diǎn)，當(dāng)有載調(diào)壓裝置正好調(diào)整到觸點(diǎn)松動(dòng)的檔位時(shí)，會(huì)發(fā)生接觸電阻不平衡，觸頭就會(huì)拉弧短路，造成變壓器有載調(diào)壓裝置損壞，重瓦斯動(dòng)作。

3.3 變壓器內(nèi)部連接造成直流電阻不平衡

變壓器線圈在繞制、裝配過(guò)程中，線圈內(nèi)部導(dǎo)線與導(dǎo)線的連接以及線圈抽頭與引線的連接都采用銅焊或氣焊，然后通過(guò)螺絲緊固，當(dāng)螺絲松動(dòng)或者焊點(diǎn)出現(xiàn)“虛焊”等情況時(shí)，會(huì)造成阻值變大，造成變壓器三相直流電阻不平衡。

4、造成的影響

4.1高壓引流線與變壓器高壓套管將軍帽接線處松動(dòng)造的影響

將軍帽松動(dòng)，將會(huì)引起拉弧，套管持續(xù)放電，由于外部防雨罩的遮擋，內(nèi)部微小拉弧很難被發(fā)現(xiàn)。經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間拉弧后內(nèi)部導(dǎo)電桿就會(huì)發(fā)熱氧化，直流電阻也會(huì)越來(lái)越大，最后造成引線燒斷，設(shè)備缺相，企業(yè)大面積停車，并引發(fā)變壓器高壓套管引線燒損、變壓器油變質(zhì)等問(wèn)題。其維修周期較長(zhǎng)，需要經(jīng)過(guò)采購(gòu)備件，放油、更換、加油、試驗(yàn)等多個(gè)步驟，最快也要10天左右，嚴(yán)重影響企業(yè)生產(chǎn)。

4.2 有載調(diào)壓直阻不平衡造成的影響

有載調(diào)壓其中某一個(gè)檔位直阻不平衡平時(shí)是很難發(fā)現(xiàn)的，只有在調(diào)整電壓時(shí)會(huì)逐級(jí)進(jìn)行調(diào)檔，當(dāng)調(diào)整到直阻不平衡的檔位時(shí)就會(huì)有嚴(yán)重拉弧，造成觸頭表面有燒損，有載調(diào)壓裝置中絕緣油的擊穿值就會(huì)下降，當(dāng)再次調(diào)整檔位時(shí)拉弧更加嚴(yán)重，瞬間壓力增大從變壓器薄弱點(diǎn)噴油，有載重瓦斯動(dòng)作，并引起變壓器保護(hù)動(dòng)作，主變壓器跳閘，造成工廠大面積停電。此故障不能及時(shí)恢復(fù)，需要重新采購(gòu)有載調(diào)壓裝置、更新變壓器油以及做交接和預(yù)防性試驗(yàn)。維修費(fèi)用高且耽誤工廠生產(chǎn)，帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)損失。

4.3 變壓器內(nèi)部直流電阻不平衡造成的影響

當(dāng)變壓器內(nèi)部出現(xiàn)“虛焊”或者螺絲松動(dòng)造成直流電阻不平衡是直阻不平衡故障里最難發(fā)現(xiàn)和處理的一種，因?yàn)樽儔浩鲀?nèi)部往往是最后檢查的部位。當(dāng)變壓器內(nèi)部出現(xiàn)“虛焊”或松動(dòng)時(shí)會(huì)引起變壓器內(nèi)部拉弧，造成壓力過(guò)大損毀變壓器，是變壓器故障里最嚴(yán)重的一種，若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，將對(duì)變壓器內(nèi)部造成巨大損壞，嚴(yán)重的甚至造成不可逆故障。此類故障也因其不易發(fā)現(xiàn)和故障突發(fā)性造成采購(gòu)困難、安裝工期長(zhǎng)、耽誤工廠正常生產(chǎn)。

5、解決辦法

5.1高壓引流線與變壓器高壓套管將軍帽接線處松動(dòng)解決辦法

首先將引線接頭打開(kāi)，拆下將軍帽，對(duì)導(dǎo)電螺紋氧化層用棉紗蘸研磨膏順螺紋方向反復(fù)拉磨后用酒精擦拭干凈，再涂抹導(dǎo)電膏，對(duì)可能出現(xiàn)滑絲的變壓器套管將軍帽緊固螺栓，可采用10mm絲錐攻絲以恢復(fù)絲扣正常。在處理導(dǎo)電桿與將軍帽的螺紋內(nèi)間隙時(shí)，須先用千分尺測(cè)量厚度，然后加入銅鍍鋅墊片，恢復(fù)導(dǎo)電桿與將軍帽的連接并使其受力均勻。

檢修結(jié)束后，測(cè)量三相直流電阻分別為AB相308? mΩ、BC相309mΩ、CA相309mΩ.經(jīng)過(guò)計(jì)算三相直阻不平衡率為0.3%。送電后A相套管發(fā)熱現(xiàn)象消除。

5.2有載調(diào)壓直阻不平衡處理方法

有載調(diào)壓裝置直阻不平衡時(shí)，首先對(duì)變壓器做停電處理，然后吊芯進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)分接頭接線松動(dòng)或有輕微燒損腐蝕的痕跡時(shí)，用800目砂紙進(jìn)行打磨，緊固各分接頭，并進(jìn)行直流電阻測(cè)試。如果發(fā)現(xiàn)燒損腐蝕嚴(yán)重須及時(shí)對(duì)觸點(diǎn)進(jìn)行原廠備件更換和進(jìn)行相關(guān)交接試驗(yàn)。

5.3變壓器內(nèi)部直流電阻不平衡解決辦法

當(dāng)檢測(cè)到變壓器內(nèi)部直阻不平衡時(shí)首先需要停電做好安全措施，然后用抽油機(jī)將變壓器內(nèi)部油抽至干凈的儲(chǔ)油罐。待油抽完后，打開(kāi)變壓器檢修人孔，檢修人員穿干凈無(wú)菌的防護(hù)服進(jìn)入變壓器，分別對(duì)每相焊點(diǎn)、壓接點(diǎn)逐一檢測(cè)。檢測(cè)方法為邊測(cè)直流電阻，邊活動(dòng)內(nèi)部焊點(diǎn)及壓接點(diǎn)，當(dāng)出現(xiàn)直阻變化較大時(shí)，活動(dòng)的焊點(diǎn)及壓接點(diǎn)即為故障點(diǎn)。待處理完故障點(diǎn)后，對(duì)所有焊點(diǎn)及壓接點(diǎn)進(jìn)行緊固，然后再進(jìn)行直流電阻測(cè)試。最后對(duì)變壓器油進(jìn)行過(guò)濾和試驗(yàn)，試驗(yàn)合格，可將變壓器油抽回變壓器觀察運(yùn)行，若變壓器油不合格，須更換新變壓器油。

6、結(jié)束語(yǔ)

變壓器直流電阻不平衡會(huì)造成三相電壓不平衡、故障點(diǎn)發(fā)熱，甚至造成變壓器損毀事故，嚴(yán)重的引起工廠停工，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。通過(guò)總結(jié)主變壓器故障案例和處理辦法，在平時(shí)的工作當(dāng)中需著重監(jiān)測(cè)變壓器各接觸點(diǎn)、連接點(diǎn)的溫度，在變壓器停電檢修時(shí)，不僅要對(duì)當(dāng)前運(yùn)行檔位進(jìn)行直流電阻檢測(cè)，還需逐一對(duì)各個(gè)檔位進(jìn)行直流電阻檢測(cè)，最后再回到最初檔位再進(jìn)行檢測(cè)。

故障點(diǎn)查找時(shí)，應(yīng)由簡(jiǎn)入繁，先從最簡(jiǎn)單的發(fā)熱點(diǎn)、連接點(diǎn)開(kāi)始檢查，其次對(duì)有載調(diào)壓裝置直流電阻進(jìn)行檢測(cè)，如果直阻仍不平衡，最后再對(duì)變壓器進(jìn)行放油，進(jìn)入變壓器內(nèi)部進(jìn)行故障查找處理。

參考文獻(xiàn)

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[2]? 《電力設(shè)備預(yù)防試驗(yàn)規(guī)程DL/T596-1996》

[3]? 《DLT 573-2010電力變壓器檢修導(dǎo)則》