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变压器直流电阻试验分析

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变压器直流电阻试验分析变压器直流电阻试验分析 第42卷第8期 2005年8月 妻 已41 Vo1.42No.8 August2005 1前言 变压器直流电阻试验分析 苏金福 (福建省龙岩电业局,福建龙岩364000) 摘要:分析了影响变压器直流电阻测量准确性的一些因素,并提出了相应的解决方 法. 关键词:变压器;直流电阻;试验 中图分类号:TM406文献标识码:B文章编号:1O01—8425(2O05)08-0022-05 变压器绕组的直流电阻是变压器出厂交接和 预防性试验的基本项目之一,也是变压器发生故障 后的重要检查项...
变压器直流电阻试验分析
变压器直流电阻试验 第42卷第8期 2005年8月 妻 已41 Vo1.42No.8 August2005 1前言 变压器直流电阻试验分析 苏金福 (福建省龙岩电业局,福建龙岩364000) 摘要:分析了影响变压器直流电阻测量准确性的一些因素,并提出了相应的解决方 法. 关键词:变压器;直流电阻;试验 中图分类号:TM406文献标识码:B文章编号:1O01—8425(2O05)08-0022-05 变压器绕组的直流电阻是变压器出厂交接和 预防性试验的基本项目之一,也是变压器发生故障 后的重要检查项目,这是因为直流电阻及其不平衡 率对综合判断变压器绕组(包括导杆和引线的连 接,分接开关及绕组整个系统)的故障可提供重要 的信息.通过直流电阻的试验.可以检查绕组接头 的焊接质量和绕组有无匝间短路,电压分接头各个 位置接触是否良好,以及实际位置与分接指示位置 是否一致,引线是否存在断裂,多股并绕的绕组有 否断股情况.本文将结合笔者多年的工作经验,对 变压器直流电阻不平衡产生原因,结果加以分析. 2直流电阻测量方法的基本原理 电力变压器绕组可等效于被测绕组的电感 与其电阻串联电路.如图1所示. 当t=O,合上开关K,直流电压E加于被测绕组 时,由于电感中的电流不能突变,所以直流电源刚 接通的瞬间,中的电流为零,电阻中也无电流,因 三倍频150Hz时. cos=—_======?COS x/1+8sin2~ x/1+8xO.92462x03810=01361=————=:=::::::::::一.. sin=O.9907 Zm=,/鬲?Zm=~/—1+8X0.—92462? - - 2.80Zm 按图2所示每台配变作单相使用.串联后总阻 抗: -2×(x2)=之467Zm 串联后短路阻抗: U=Pz----/NX6.4zI6.467UK=6.467x400 =2587V 式中,——两台配变串联后高压侧允许通过的电流 两台配变均置于1挡后,等效电抗器额定电压: UL----1.05=1.05x2587=27-16V 等效电抗器额定电流: ,I:j一:墨:墨:17.321A一1 . 051.05' 等效电抗器额定容量: pI.?,I2716x17.321=47kvar 经测算,S9—3150/110产品在150Hz下按图1 的非被试相励磁法做单相感应耐压试验时,所需补 偿的容性无功为40kvar.可见47kvar的等效电抗器 补偿容量足以满足试验要求. 另一方面,试验时中间变压器中压侧电压: 手器争×6300=2700V,与电抗器额定电 压2716V吻合. 从以上分析可见.两台配变按图2连接并置于 1挡后.其电抗补偿量和端电压均能满足试验要求. 采用此方法顺利地完成了S9—315o/l1O产品单相 感应耐压试验. 4结论 配电变压器负载试验时短路阻抗的电抗分量较 大,且与频率成正比.在倍频条件下.可以将配电变 压器当作电抗器使用.该电抗器既可作三相,也可作 为单相使用,还可以用通过串,并联,切换分接开关 等灵活使用,以满足不同的试验需要. 第8期苏金福:变压器直流电阻试验分析23 图1变压器直流电阻测量基本电路图 Fig.1CircuitdiagramfortransformerDC resistancemesurement E-一外施直流电压——绕组的直流电阻,一绕组的电感 —— 通过绕组的电流K——开关 此,电阻上没有压降,此时全部外施电压加在电感 的两端.回路电压方程为: E=iR+Ldi/dt 则突加一个直流电压时绕组电流为: I=' (1一e—r) 其中,7"=-L/R为回路时间常数.由此可见,接通直流 电压时,i含有1个直流分量和1个衰减分量.当衰 减分量衰减至0时,即i达到稳定值,=E时,可以 通过测量E和,,得到尺.电路达到稳定时间的长 短,取决于L与尺的比值,即该电路的时间常数 L.由于大型变压器的.r值比小变压器的大得多, 所以大型变压器达到稳定的时间相当长,即.r越大, 达到稳定的时间越长;反之,.r越小,则时间越短. 3常用测量方法 3.1电压电流法 又称电压降法,其原理是在被测绕组施加一直 流电压,测量出通过绕组的电流,根据欧姆定律,即 可算出绕组的直流电阻. 3.2平衡电桥法 亦称电桥法,常用直流电桥有单臂电桥和双臂 电桥. 3.3直流电阻测试仪 该测试仪可以在较短时间内测量出绕组的直 流电阻,主要用于大型变压器的直流电阻测试. 4测量结果判断 依据DL/r596—1996《电力设备预防性试验规 程》规定,l600kVA及以上的变压器,各相绕组电阻 相互间的差别不应大于2%,无中性点引出时的绕 组,线间差别应不大于三相平均值l%;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%;与以前 相同部位测得值比较,其变化不应大于2%.上述内 容要校正引线的影响,并换算至同一温度比较. 5直流电阻测试分析 试验中造成直流电阻不平衡率超标的因素是 多方面的.我们要找出引起测量结果超标的原因, 从而进行缺陷处理,最后判断变压器是否可以安全 投运. 5.1试验人员人为因素引起的测量结果不合格 在对试验结果是否合格判断中,首先要排除人 为因素造成的试验结果不准确因素,然后才可进一 步对变压器进行有序,合理的测试,并根据测量结 果进行判断.常见的人为因素造成的测试结果不准 确是由以下几种原因引起的: (1)测量仪器的选择不正确,仪器本身精度不 够,测量方法选用不恰当. 常用的直流电桥有单臂电桥和双臂电桥.一般 测量2fl以上电阻时用单臂电桥,测量2fl以下电 阻时用双臂电桥,测量仪器的准确度应不低于0.5 级.部分直流电阻测试仪本身存在着不合格问题, 引起测量的误差.因此,要求测量前要对仪器有清 楚的了解,并对照出厂说明了解变压器的类型, 容量,从而选用合适的,经权威部门检定合格的仪 器及采用合理的测量方法.仪器应按有关规定送 检. 【例1】龙岩排头新村一台$9-50/10油浸变压 器,测量低压侧绕组直流电阻误用单臂电桥,测试 结果误差较大,后更换双臂电桥,误差在规定的范 围内. 【例2】1999年在使用某厂生产的直流电阻测 试仪对水门组合变进行测量时,发现低压侧直流电 阻不平衡率达20%,但变比等其它项目试验均正 常.更换双臂电桥进行测量,直流电阻不平衡率在 规定的范围内. (2)在测量变压器绕组的直流电阻前,未断开 与变压器连接的设备或外部引线未短路接地,造成 测试受感应电压的影响. [例3】龙岩滨江花园的一台800kVA的组合 变,测量高压侧绕组直流电阻时因低压侧重复接地 未拆除,直流电阻测量时指针摆动厉害,花费了长 时间才能稳定,后分析查出原因,拆除重复接地线, 测试才得以顺利进行. (3)接线的方式不正确. 试验接线顺序混乱会使测量数据有较大的分 散性.电压线接头应在电流线接头的内侧(仪器电 位线接头应接在绕组接线端子靠近绕组一侧).试 验人员要注意在试验开始之前对试验设备的连接 线情况进行检查. (4)充电时间短. 24媚第42卷 测量时间应充足.由于变压器绕组具有较大的 电感,测量时,通过绕组的电流,将有从零到稳定值 的充电过程. (5)绕组的平均温度测量不准确,造成直流电 阻换算结果超出规定范围. 为了与以前的数值比较,应将不同温度下测量 .n 的直流电阻,按Ro=R换算到同一温度,以便于 1十 比较. (6)测量引线截面不够,接触不良,长度太长, 线夹焊接不良.上述原因造成电阻值增加,引起测 量的结果不准确. (7)对前一次直流电阻测试没充分放电,造成 第二次测试时指针摆动厉害. 5.2变压器本身存在问题造成的测量结果不合格 影响直流电阻不平衡的因素很多,有的与变压 器的结构设计,导线材质,绕组回路各元件本身故 障等原因有关,也有的与变压器的运行,维护状况 有关. (1)引线电阻的差异及导线质量问题,多表现 为某相电阻值明显偏大.对于三相变压器,由于其 三相绕组的平面结构布置,使得相间距离总是存在 着L.一2Lab一2Lk一2Mo的关系,这一关系将导致三 相变压器存在着程度不同的直流电阻结构性不平 衡.在0.4kV,结线为Yyn0的配电变压器大容量段 显得尤为突出.对三相绕组直流电阻非常接近情 况,a,C两相绕组受引线影响很大.据某变压器厂所 做的全年质量统计分析,变压器直流电阻不平衡率 超标占产品质量问题的首位,且以630kVA, 1000kVA配电变压器低压直流电阻不平衡率超标 为主.经调查分析,由于引线结构的原因引起直流 电阻不平衡率超标竟占83.6%. 110kV级有载调压变压器的有载调压开关布置 在A相侧,C相引线的长度比A相长,也存在结构 原因引起直流电阻不平衡率超标的可能. 由于变压器绕组材质,外形不可能达到完全相 同,实测表明,有的变压器绕组的直流电阻偏大,有 的偏差较大,其主要原因是某些导线的铜和银的含 量低于国家标准规定的限值.有的即使采用了合格 的导线,但由于制造工艺精度的问题,导线的截面 尺寸总存在一定的偏差,这也可能导致绕组直流电 阻不平衡率超标. 【例4】1998年龙岩某厂使用的一台S9—63o/10 变压器各相直流电阻如下表1所示. 显然,根据实测结果,直流电阻不平衡率为 表1S9—630/10变压器直流电阻值 Table1DCresistaneeof$9-630/10transformer 直流电阻凡/n风/nR误差/% 实测值O.o01630O.oo1607O.oo16814.51 出厂说明书给出的引线电阻O.Oo0311O.Oo0265O.Oo035529 扣除引线电阻后O.o01319O.o01342O.o013261.73 4.51%,超出了试验规程的规定值.制造厂应写明原 因并按实际数据考核出厂,在交接试验中加以复测, 并核对出厂数据.由于扣除引线电阻后的误差小于 2%,因此,可以认为变压器直流电阻不平衡率是合 格的. (2)连线接触不良,一般表现为某挡或某几挡的 直流电阻的不平衡率超标. 测试试验表明,引线和套管导杆或分接开关之 间连接不紧,都可能导致变压器直流电阻不平衡率 超标. 【例5】龙岩伍旗机械厂所使用的型号为S9— 1250/10,联结组别为Yyn0变压器,其直流电阻如 表2所示. 表2S9—1250/10变压器直流电阻值 Table2DCresistaneeof$9-1250/10transformer 直流电阻/Q 分接位置最大不平衡率/% R^BRacRc^ 10.622O.62l0.53714.33 ?O.5l2O.5o9O.5l1OI59 ?0.4880.4890.490O.2O 从表2数据看出,I挡AB,BC线间电阻值大于 CA线间电阻,?,?挡数据正常,可认为I挡B相 绕组有问题.我们将线电阻换算成相电阻,也可看出 B相电阻最大,计算公式为: ra=(RAB+RcA--RBc)/2=(O.622+0.537--0.621)/2 =0.269fZ rb=(RAB+RBc—o3/2=(0.622+0.621-0.537)/2 =0.353Q rc=(RcA+RBc-RAB)/2=(0.537+0.621-0.622)/2 =0.268fZ 式中R小R叭R——绕组的线电阻 ra,rb,绕组的相电阻 经吊芯检查发现,10kV侧B相绕组I挡分接 引线与分接开关导电柱内螺丝连接松动,紧固螺丝 后,再测不平衡率符合要求. 消除连线接触不良应采取下列措施: ?提高安装与检修质量,严格检查各连接部位 是否连接良好. ?运行中,可利用色谱分析结果综合判断,及时 第8期苏金福:变压器直流电阻试验分析25 检查出不良部位,及早处理. (3)分接开关问题,主要分为以下两种: ?分接开关接触不良,多表现为某挡或某几挡 的直流电阻的不平衡率超标. 分接开关接触点压力不够将导致接触点表面 镀层材料易于氧化,进而引发触点接触不良.因此, 有载和无励磁分接开关接触不良也是导致变压器 直流电阻不平衡率超标的一个重要原因. ?分接开关指位指针移位也会导致变压器绕 组直流电阻不平衡率超标.一般表现为测量数据散 乱,不符合正常规律. 在正常情况下,在分接开关各分接位置下所测 直流电阻应符合按分接位置递增或递减的规律.如 果不符合这个规律,且三相分接开关情况又相同, 此现象可能是由分接开关位置指示器角度安装得 不正确而引起.对于分相切换分接头位置的分接开 关,这种不规律现象可能只发生在一相上,这就是 分接开关的错位. f例6】2000年在龙岩路达水泥厂S9—1000/10, Dynl1变压器预防试验中,发现直流电阻不平衡率 达8.2%,并与1998年数据比较,各数据都明显偏 大. 经吊芯检查,分接开关接触点压力不够,A相尤 为明显,有过热变色,烧损情况.更换分接开关后, 试验结果正常. 【例7】武平悦洋110kV变电站一台SZ9— 1600o/ll0变压器第一次AO直流电阻测试数据如 表3所示. 表3SZ9—16000/110变压器直流电阻值 Table3DCresistanceofSZ9-1f110transformer 挡位12345678 Rll1.51l1.73l1.63l1.1812.1O12.6o12.551.946 挡位9a9b9c10l1121314 Rl2.166l1.87l1.71l1.88l1.56l1_33l1.6711.41 挡位151617 RI1.52I1.521.972 由表3可见,数据杂乱无章,无规律可循.通过 变比测试,发现变比也是如此,判断可能是分接开 关有问题.在厂家技术人员的协同下,打开有载开 关进行检查,发现安装位置指示不明确,安装人员 在最后例行试验后二次安装时位置装错,导致实际 挡位与显示挡位不符.处理完毕后,第二次测量直 流电阻数据如表4,试验结果正常,变压器投入运 行. 一 般而言,在测量新装变压器的直流电阻时, 表4SZ9—160O0/110变压器故障处理后的直流电阻值 Table4DCrestanceaftertreatmentofSZ-1f110 transformerfault 挡位12345678 Ro/n1.7401.7061.6731.6391.6081.5761.5441.514 挡位9a9b9c1O11121314 R^o/n1.4801.4781.4771.5081.5391.5671.5971.627 挡位151617 R^o/n1.6541.6841.714 如原始挡直流电阻平衡,调动分接开关后直阻就不 平衡,就应首先考虑分接开关是否有问题.另外,对 于新装油浸式配电变压器,要告知用户,应由专业电 工进行调压.调整分接开关后,应进行直流电阻测试 工作,以免分接开关调整不到位,投运后烧毁变 压器. 消除由于分接开关接触不良和分接开关指位指 针移位引起的直流电阻不平衡率超标的措施如下. ?应按周期对分接开关进行检修. ?检修应认真,避免人为的疏忽造成分接开关 指位指针移位. ?避免分接开关机件的各部分螺钉松动. ?选用质量良好的分接开关,保证触头接触良 好. (4)绕组断股,匝间短路 变压器绕组断股多为短路断股,一般发生在变 压器事故中,易造成绕组烧断,烧损,其结果必然导 致直流电阻不平衡率超标. 当系统发生短路故障时,变压器绕组中流过的 短路电流比额定电流大几十倍.大电流使绕组温度 急剧上升,绝缘材料因过热而劣化.作用时间大于 2s时,导线因过热会退火软化,导致机械性能下降, 绕组发生永久性变形.同时,短路电动力也将使绝缘 下降,造成匝间短路,甚至使导线断股.为消除由于 断股引起的直流电阻不平衡率超标,宜采取如下措 施. ?变压器受到短路电流冲击后,应及时测量其 直流电阻,发现断股及时检修. ?利用色谱分析结果进行综合分析判断. 此外,绕组本身内部导线与导线的联结以及绕 组出头与引线的联结,都采用铜焊或气焊.当变压器 电流较大时,绕组的线匝往往由数根并联导线组成. 若出现"虚焊",其中有一根甚至几根未能焊接牢固, 或者是绕组的出线与引线的焊接处接触不良,则会 引起阻值上升,造成变压器绕组三相直流电阻不平 衡,有时超过国家标准. 第42卷第8期 2005年8月 妻瑶 .,IP Vo1.42No.8 Augus12005 劁 ItJ"gilll变压器涂装工艺的改进 杨红燕 (山东电力设备厂,山东济南250022) 1前言 提高油箱及附件的涂装质量是提高变压器的 防腐性能和外观质量的关键因素.针对用户的特殊 要求和变压器运输及安装的环境,我厂采用新的涂 装工艺,增强了油箱及附件的防腐能力,提高了产 品的外观质量. 2常规变压器涂装工艺 我厂常规变压器外表面涂装工艺为:底漆为环 氧铁红底漆,漆膜厚度要求为65m;面漆为丙 烯酸聚氨酯磁漆,厚度要求为75m,总厚度要 求为1401~m.这种适合于防腐年限为5年,气 温为一20?-+40~C,年平均相对湿度?70%的地区. 3涂装工艺的改进 随着我厂生产能力的提高,对高电压等级变压 器和出1:1产品的涂装要求较以往有所不同,常规涂 装方案难以满足要求,所以我厂对涂装工艺进行了 改进,取得了良好的效果. 6结束语 通过上面的分析,我们知道引起变压器绕组直 流电阻不平衡率超标的原因很多.对测量出来的直 流电阻数据,我们要先加以归类.根据分类,再进一 步根据例行试验数据和技术经验对故障进行大概的 判断.一些故障判断还要通过其它试验项目进行进 一 步的判断,例如变压器的变比测试,绝缘电阻的测 试等必要测试.只有进行综合判断,比较,才能最后 下结论,以免因误判造成不必要的损失或影响安全 生产.同时应认真安装和检修变压器,加强变压器运 行管理.测试人员应加强学习,掌握正确的试验方 法,并具备一定的分析能力,以避免人为因素造成测 试结果的错误. 参考文献: [1】西南电业管理局试验研究所.高压电气设备试验方法 [M】.水利电力出版社,1993. [2】陈化钢.电气设备预防性试验技术问答[M】.北京:水利 电力出版社,1998. AnalysisonMeasurementofDirectCurrentResistance SU,l-fu (LongyanElectricPowerBureau,Longyan364000,China) Abstract:Somefactorstoinfluencethemeasurementaccuracyoftransformerdirectcurrentr esis— tanceareanalyzed.Themethodtosolvetheproblemsispresented. Keywords:Transformer;DCresistance;Test 收稿日期:2003—09-11 作者简介:苏金福(1974一),福建龙岩人,龙岩电业局助理工程师,从事变,配电站一,二次设备安装,调试和技术管理工作.
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