电炉变压器直流电阻异常分析及对策

常富 翟力慧

摘要：变压器绕组直流电阻的测试是预防性试验和设备交接试验的基本项目之一，也是变压器检修后的重要检查试验项目，是发现绕组缺陷的重要手段。通过对直流电阻试验数据的分析，与出厂数据、历年试验数据进行综合比较，可以发现变压器引线接触不良、导线开焊、分接开关接触不良等缺陷，有利于指导检修工作的顺利开展，以达到快速准确地找出缺陷部位，采取有效措施、缩短检修工期，保证检修质量和变压器安全稳定运行的目的。

关键词：电炉变压器;直流电阻;有载分接开关

引言

变压器绕组直流电阻的测量是电力生产工作中的重要试验项目。其目的是检查绕组焊接头的质量、电压分接头的各个位置、引线与套管的接触状况、有无层间短路或内部短线现象等，因此在交接和预试等工作中都必须进行该项试验。变压器绕组的本质是带有铁芯的电感线圈。其本身的直流电阻值偏小，数值一般在0.001～1Ω左右;同时等效电感的初值可达数百、上千亨。由绕组等效回路的时间常数τ=L/R可知，在电力变压器中，时间常数τ的数值往往较大，在固定直流源的作用下，绕组中电流上升并趋于稳定的时间也较长。通常在测量直流电阻的过程中，测量时间与电流稳定时间大致相同，因此如何选择一种精准、高效、便捷的变压器直流电阻测量方法，成为电力系统试验人员最关心的问题。

1变压器工作原理及作用

在电力系统中，变压器是通过电磁感应原理实现交流电压大小变化、为电力系统或用户传送功率的电气装置，它主要由铁心和套在铁心上的两个绕组组成。两个绕组之间只有磁耦合，而没有电联系。当一次绕组接入交流电源时，一次绕组中流过交流电流，铁心中便产生一个交变磁场，交变磁场同时穿过一、二次绕组，一、二次绕组内就会产生交变的感应电动势。因一、二次绕组的匝数不同，所以产生的一、二次感应电动势不相等，从而实现改变电动势大小的目的。当施加直流电压时，因电感较大，一般为数百至数千H，而电阻值R较小。在电源接通的瞬间，绕组中的电感电流为0，电阻没有压降，电压全部加在电感两侧。通电一段时间后，电路稳定，电感相当于一条导线，直流电压加在电阻两侧，此时，可从仪表中直接读出变压器绕组的电阻值。

2电炉变压器直流电阻异常分析及对策

2.1减少电感值法

由电感公式L=dΦ/di可知，電感的大小受单位电流产生磁通变化量的影响。此类方法的出发点是在变压器被测绕组或其他未被测量的绕组中加入电流，在最短时间内使变压器铁芯达到饱和状态，从而减小或抵消单位电流产生的磁通变化量;或是借助高低压侧绕组在铁芯中流过的反向电流，产生反磁通，实现磁通抵消，达到消减电感的作用。此类方法有助磁法、短路去磁法等。下面以助磁法为例进行分析，助磁法即是将高压绕组和低压绕组串联一并测量。在同等测试电流作用下，高低压侧串联测量比单独测量能获得更佳的励磁效果，往往较小的电流就可使铁芯饱和。此效果，在测量低压绕组时尤为突出，原因在于高压绕组的线圈匝数远超低压绕组，更能加快饱和速度。电感一经饱和，电感值就会随之减小，时间常数也减小，从而加快测量速度。必须注意的是，在实际应用中要保证流过高低压侧绕组电流方向的一致性，否则会出现反向效果，增加测量时间。

2.2调压绕组在正、负极性下对应档位的电阻值分析

该电炉变压器的调压原理不同于传统的双绕组分接开关调压方式，是利用了第三绕组调压（串联变压器调压）来进行的，在主变压器的油箱里增加了一台串联变压器，主变压器、串联变压器的低压绕组串联，利用设置在主变压器的高压调压绕组给串联变压器高压绕组供电，通过改变主变压器高压调压绕组的分接来改变施加在串联变压器高压绕组的电压，使串联变压器的低压绕组的电压随之改变。由于主、串变低压绕组是串联在一起的，所以他们的合成电压将是两个低压绕组电压的代数和。当分接开关正接时，合成电压等于主变低压侧绕组电压与串变低压侧绕组电压之和;当分接开关负接时，合成电压等于主变低压侧绕组电压与串变低压侧绕组电压之差。

2.3测量结果异常分析及预防措施

在测试过程中，存在工作人员操作不当导致测量结果有误差的现场。人为因素主要包括操作人员未能熟练掌握测量方法，存在测试电流大小选择不正确、测量过程中未等读数稳定便记录数据、测试线夹不紧等。例如，在测试某个型号为S11-M-250/1M、接线组别为Dyn11变压器时，测得AB间电阻为RAB=315.6mΩ;RBC=3.50mΩ;RAC=3.53mΩ，平衡率R%=290.2%，超过规范要求。据经验判断，可能是测试线夹连接不紧固导致。于是工作人员对试验接线、接线柱进行反复检查、打磨，使测试线与接线柱连接紧固，重新测量。测试结果为：RAB=3.537mΩ;RBC=3.511mΩ;RAC=3.497mΩ;平衡率R%=1.14%<2%，符合规范要求。1）预控措施防止因人的因素导致测试结果出现误差，主要是要提高人的工作技能及素质。主要方法有：（1）加强试验人员的日常高压试验培训，加强试验规程规范学习，严格按照规程规范操作等;（2）试验前对接线柱进行打磨，避免因接线柱氧化导致测量结果不准确。2）仪器因素仪器因素主要是测试仪自身故障，或者是因日常储存环境影响或试验周期过期等，导致测试仪的准确度、稳定性下降等。预控措施：加强对仪器的管理，尤其是精密仪器的保存管理，确保仪器保管的环境条件符合要求。同时，按时送检仪器仪表，确保其在试验有效期内，保证其准确性。3）分接开关故障测试过程中，存在因分接头故障导致测量结果有偏差，一般表现为一两个分接头的电阻偏大，且不平衡率均超过标准值。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）档位指针错位或移位，主要是弹簧压力不够、分接开关调档不到位不到位;（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，主要是分解开关触头不清洁、电镀层脱落。

结语

本文阐述了测量变压器直流电阻的基本原理，通过对其分析得出时间常数τ对测量过程的耗时影响较大，然后根据时间常数τ的性质，着重介绍了三类减小时间常数τ的快速静态测量方法，即减少电感值法、增大电阻值法和高压充电低压测量法，同时分析了各类方法原理并总结了各自的特点，最后以实用性较强的减少电感值法中的助磁法为例进行现场测量，测得结果表明助磁法较传统方法优势明显，测量时间更短，三相不平衡率较低，精度更高。

参考文献：

[1]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，2011，48（04）：60-62.

[2]朱英浩，沈大中.有载分接开关电气机理[M].北京：中国电力出版社，2011.

[3]李绍栋.一起10kV配电变压器直流电阻不平衡率超标的原因分析与处理[J].科技与创新，2019（16）：54-56.

[4]胡启凡.变压器试验技术[M].北京：中国电力出版社，2010.

[5]潘友权，杨圣利.配电网无功功率补偿的经济效益分析[J].电子元器件与信息技术，2020，4（01）：105-107.

沈阳变压器研究院股份有限公司  辽宁沈阳  110122