一起10 kV配电变压器直流电阻不平衡率超标的原因分析与处理＊

李绍栋

一起10 kV配电变压器直流电阻不平衡率超标的原因分析与处理＊

李绍栋

（广西电力职业技术学院，广西 南宁 530007）

变压器绕组直流电阻测试是查找变压器故障的重要手段之一。通过对预防性试验中某10 kV配电变压器低压侧出现的直流电阻不平衡率严重超标问题进行讨论和分析，查找到了引起该变压器直流电阻不平衡率超标的主要原因并成功排除故障，为现场变压器检修提供了理论依据和实践经验。

配电变压器；直流电阻；不平衡率；交接试验

1 引言

变压器绕组直流电阻试验是查找变压器故障的主要手段，直流电阻不平衡会导致变压器相间或相对地间产生循环电流，增加变压器的附加损耗，甚至导致变压器的不对称运行，可能导致变压器烧毁，引发电力事故[1]。

中国变压器技术标准《油浸式电力变压器技术参数和要求》（GB/T 6451—2015）和《干式电力变压器技术参数和要求》（GB/T 10228—2015）对变压器绕组直流电阻的不平衡率作了要求，明确规定了绕组直流电阻不平衡率的线间差和相间差的偏差限值。

在工程中，绕组直流电阻测量是变压器出厂试验、交接试验、运行期间的预防性试验必测项目，一方面是为了判断直流电阻不平衡率的是否满足要求；另一方面，是为了检查绕组、开关和套管之间引线的连接是否良好、绕组匝间是否存在短路等故障。

试验中如果发现直流电阻测试数据异常，则说明变压器可能存某种缺陷，需要及时分析处理，防止故障扩大，导致停电等事故发生。

本文以1台10 kV 配电变压器为实例，针对其在现场试验时低压绕组直流电阻异常的问题，通过分析直流电阻不平衡率超标的主要原因及预防措施，并对故障处理过程进行了描述，为现场变压器检修提供了理论和实践经验。

2 问题描述

某型号为S11-800/10-0.4的三相油浸式配电变压器，联接组别为Yyn0，高压侧绕组为5挡电压调节，运行挡位在3档10 kV位置。在进行直流电阻测试时发现数据异常，现场实测的低压侧直流电阻值如表1所示。

计算该变压器绕组直流电阻不平衡率：

式（1）中：max为直流电阻三相测量值的最大值；min为直流电阻三相测量值的最小值；av为直流电阻三相测量值的平均值。

中国变压器技术标准《油浸式电力变压器技术参数和要求》（GB/T 6451—2015）和《干式电力变压器技术参数和要求》（GB/T 10228—2015）两个国家标准明确规定了配电变压器绕组直流电阻不平衡率要求，如表2所示[2-3]。

表1 S11-800/10-0.4型配电变压器低压侧直流电阻测量值

试验项目相别试验数据/mΩ 绕组直流电阻低压侧ao1.072 bo1.073 co1.495

注：绕组直流电阻测试环境温度为22 ℃，油温为28 ℃。

表2 国标中对10 kV配电变压器直流电阻不平衡率的要求

电压等级/kV变压器类型容量范围/kVA不平衡率/（%） 相间小于等于线间小于等于 10油浸式配电变压器—42 10干式配电变压器≤2 50042

根据以上测量数值经过数据处理计算可知，该变压器的相间不平衡率达到34.88%，远远超过规定偏差应不大于4%的数值。

3 直流电阻测试数据异常的原因分析

3.1 绕组直流电阻的组成

10 kV配电变压器低压侧绕组的直流电阻由绕组电阻、引线电阻、中性线电阻、接触电阻等四部分构成，可以用公式（2）计算（以低压侧c相为例）：

c0=c+cy+c0+cj（2）

式（2）中：c0为低压侧c相线间直流电阻，mΩ；c为低压侧c相绕组电阻，mΩ；cy为低压侧c相绕组引线电阻，mΩ；c0为低压侧中性线电阻，mΩ；cj为低压侧c相引线所有连接位置的接触电阻，mΩ。

3.2 造成数据异常的可能原因及预防措施

3.2.1 人为和仪器因素

人为因素主要包括直流电阻测试仪选择不当、测试方法不正确、测试电流大小选择不当、测试线夹不紧等；仪器因素主要是测试仪自身故障或者是测试仪的准确度和稳定性较差等。

人为因素问题主要通过日常加强高压试验培训、学习掌握试验新技术新方法，加强对试验规程的学习，严格按照规程规范操作等方法提高人员自身素质来解决。仪器因素主要是加强日常对仪器的管理，特别是精密仪器的保存管理，确保精密仪器保管的环境条件符合要求。另外，应按时将仪器送检，确保仪器的准确性。

3.2.2 绕组材料不合格，非同一批次材料

变压器三相绕组导线材料应选择同一厂家、同一批次的导线材料，并保证电阻率相同，相关的附件材料如导电杆、铜排、引线、接线片、铜棒等也要配置合理，选取得当。

通常情况下，新设计的变压器都会根据单台用量采购绕组导线，都会满足同一厂家、同一批次的条件要求[1]。但是，变压器故障特别是绕组故障后对其进行检修，如需要更换某一相绕组，很多地方特别是农村地区为了节省资金仅更换故障相绕组，没有同时更换三相绕组，这就很难保证直流电阻不平衡率满足要求。此外，绕组更换安装技术不规范、处理不到位也可能导致直流电阻不平衡率不合格。

3.2.3 接触不良

配电变压器接触不良引起的直流电阻偏大的主要原因有：①绕组引线与导电杆连接不紧或接触面积过小；②分接开关连接不牢固、松动；③套管将军帽导电杆与绕组引线导电杆接触不良等[4]。

现场可以通过相应相别的某挡或某几挡的直流电阻值偏大情况来判断。此外，可以通过提高安装与检修质量，确保各连接部位良好连接来解决问题。

3.2.4 绕组缺陷

绕组缺陷主要包括绕组自身缺陷和绕组工艺缺陷，绕组自身缺陷包括绕组断线、断股、匝间短路和层间短路，绕组工艺缺陷包括绕组与引线连接处虚焊、脱焊[5]。导致直流电阻偏大的可能情况是绕组和引线连接点虚焊、多股并联的绕组有一两股未焊接等。如果变压器的联结方式是三角形接线，发生一相断线时，则断线相线间电阻为正常值的3倍，另两相线间电阻为正常值的1.5倍。

通过短路测试可以发现并弥补绕组自身缺陷。变压器绕组绕制前后均要对换位导线和组合导线进行短路测试，可以避免因导线质量问题和绕制过程中导致绝缘破损造成的股间、匝间短路问题。

通过焊接工艺可以解决绕组工艺缺陷问题。焊接过程中要保证焊接牢固，不得有虚焊、漏焊，保证焊接的接触面积，机械连接处需镀锡和压花处理等。另外，使用防松螺母可以有效预防螺丝松动造成的接触不良。

3.2.5 分接开关故障

分接开关故障引起的直流电阻不平衡率超标的情况主要有3种：①挡位指针错位或移位；②分接开关引线接错；③分接开关动静触头接触不良或者是接触面积过小。

上述第一种情况可以通过认真核对分接开关位置加以解决；第二种情况往往由于分接头比较多，引线接线也比较多，导致在出厂或检修时接错，因此，需要在安装连接过程中认真核对；第三种情况可以通过增大焊接面积，焊接处进行电镀处理解决。

4 直流电阻测数据异常原因查找与故障处理

4.1 直流电阻测数据异常原因查找

变压器直流电阻数据异常原因诊断的难点是确定异常部位位置，现场一般按照难易程度进行排查，先从表面、便于处理的区域开始逐一排查，然后在检查内部、不易处理的地方检查，最后确定异常部位。

4.1.1 复测

复测的目的是排除人为因素和仪器因素。现场对该变压器进行重测，确保接线接触良好，严格按照测试要点开展测试，得到的结果与表1无差异；排查直流电阻测试仪的稳定性和可靠性，通过对比该变压器高压侧直流电阻测试数据发现，高压侧直流电阻数据无异常，不平衡率合格，由此判定所用测试仪稳定性和可靠性没问题；更换测试仪器，测试结果与表1无差异。

4.1.2 数据异常原因分析与故障点确定

通过复测排除了人为因素和试验仪器因素。该变压器是运行中变压器，投入运行前试验数据正常，以往无检修和更换绕组等记录，可以排除不是因绕组材料或更换绕组导致的直流电阻不平衡率超标。同时，数据异常出现在低压侧，由此可以排除存在分接开关故障。

由此可以初步判断，导致该变压器绕组直流电阻数据异常的原因是接触不良，对外部各连接点进行接触电阻检查无问题，说明接触不良的位置在变压器内部，需要进行吊芯检查，以便确认位置。

4.2 故障处理

将变压器吊芯，检查各个连接部位连接情况后发现低压绕组的c相绕组与套管连接处的软铜排发热变色，有氧化物存在，同时绕组和套管连接处的紧固螺母也有松动现象。现场将氧化层清除，把紧固螺母加固后复测该变压器低压侧绕组直流电阻如表3所示，可以看出，三相不平衡率符合要求。

表3 S11-800/10-0.4型型配电变压器检修后低压侧直流电阻测量值

试验项目相别试验数据/mΩ 绕组直流电阻低压侧ao1.071 bo1.073 co1.086

5 结束语

变压器绕组直流电阻测量与分析可以查出变压器运行中的诸多隐患，当配电变压器某相直流电阻测量值明显异常时，可以从人为和仪器因素、导线材料、连接点接触不良、绕组缺陷、分接开关故障五个方面进行逐一排查，根据情况需要，对套管、引线、调压分接开关甚至绕组线圈等进行逐一检查，发现故障点并有针对性地解决，保证变压器安全运行和供电的可靠性。

笔者对工程预防性试验中的一起10 kV配电变压器直流电阻不平衡率超标问题进行分析，通过绕组直流电阻的构成分析了导致测试数据异常的原因，并提出了解决方案，完成了变压器的故障处理。

［1］吕腾飞，张宁，陈朋，等.关于电力变压器直流电阻不平衡率的研究［J］.变压器，2018（7）：17-21.

［2］沈阳变压器研究院股份有限公司，华东电网有限公司，特变电工沈阳变压器集团有限公司，等.GB/T 6451—2015 油浸式电力变压器技术参数和要求［S］.出版社不详，2015.

［3］沈阳变压器研究院股份有限公司，顺特电气设备有限公司，明珠电气有限公司，等.GB/T 10228—2015 干式电力变压器技术参数和要求［S］.北京：中国标准出版社，2015.

［4］霍晓良，齐辉，赵峻峰，等.主变压器绕组电阻异常分析及处理［J］.河北电力技术，2013（1）：36-37.

［5］袁燕岭，甘景福，陈震，等.变压器直流电阻测试数据异常分析与处理［J］.变压器，2011（4）：60-62.

TM421

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.16.022

2095－6835（2019）16－0054－03

李绍栋（1982—），男，硕士，广西电力职业技术学院讲师、英国工程技术学会（IET，The Institution of Engineering and Technology）注册主任工程师（Incorporated Engineer-IEng），研究方向为高压绝缘技术、电气设备试验技术。

2017年度广西职业教育教学改革研究项目“高职高专《高电压技术》课程立体化教学体系建设的研究”（编号：GXGZJG2017B059）

〔编辑：张思楠〕