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揚(yáng)州巨豐變壓器的試驗(yàn)原理及方法（下）
第三節(jié) 電力變壓器的直流電阻試驗(yàn)
規(guī)程規(guī)定它是變壓器大修時(shí)、無(wú)載開(kāi)關(guān)調(diào)級(jí)后、變壓器出口短路后和3～5年1次等必試項(xiàng)目。
在變壓器的所有試驗(yàn)項(xiàng)目中是一項(xiàng)較為方便而有效的考核繞組縱絕緣和電流回路連接狀況的試驗(yàn)。它能夠反映繞組匝間短路、繞組斷股、分接開(kāi)關(guān)接觸狀態(tài)以及導(dǎo)線電阻的差異和接頭接觸不良等缺陷故障，也是判斷各相繞組直流電阻是否平衡、調(diào)壓開(kāi)關(guān)檔位是否正確的有效手段。
1、試驗(yàn)周期
變壓器繞組直流電阻正常情況下3～5年檢測(cè)一次。但有如下情況必須檢測(cè)：
（1）對(duì)無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓變壓器變換分接位置后必須進(jìn)行檢測(cè)(對(duì)使用的分接鎖定后檢測(cè))
（2）有載調(diào)壓變壓器在分接開(kāi)關(guān)檢修后必須對(duì)所有分接進(jìn)行檢測(cè)。
（3）變壓器大修后必須進(jìn)行檢測(cè)。
（4）必要時(shí)進(jìn)行檢測(cè)。如變壓器經(jīng)出口短路后必須進(jìn)行檢測(cè)。
2、試驗(yàn)要求
（1）變壓器容量在1．6MVA及以上，相間互差不大于2%（警示值）,同相初值差不超過(guò)±2%（警示值），（繞組直流電阻相互間差別不應(yīng)大于2％；無(wú)中性點(diǎn)引出的繞組線間差別不應(yīng)大于三相平均值的1％）。
（2）容量在1.6MVA以下，相間差別一般不大于三相平均值的4%；線間差別一般不大于三相平均值的2%
（3）與以前相同部位測(cè)得值比較其變化不應(yīng)大于2%；如直流電阻相間差在變壓器出廠時(shí)超過(guò)規(guī)定，制造廠已說(shuō)明了這種偏差的原因，也以變化不大于2%考核。
（4）不同溫度下的電阻值應(yīng)換算到同一溫度下進(jìn)行比較，并按下式換算:
式中：R1、R2——分別為溫度t1、t2時(shí)的電阻值；
T——常數(shù)，其中銅導(dǎo)線為235，鋁導(dǎo)線為225
狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程要求相繞組電組互差不大于2%，所謂互差，指任意兩相繞組電阻之差，除以兩者中的小者，再乘以100%得到的結(jié)果。在DL/T 596中，不是采用互差，而是采用與三相平均值比，這會(huì)降低了“信噪比”。例如，假設(shè)A、B、C三相繞組電阻的初始值都為1，因某種缺陷，A相繞組電阻變化為1.03，變了3%，應(yīng)該是超標(biāo)了，但按DL/T 596方法計(jì)算，變化了1.98%，是合格的！首先“信噪比”從3%降低為1.98%，其次，判斷結(jié)果也出現(xiàn)了差異。線間電阻要求換算到相繞組電阻的道理也一樣。
3、減少測(cè)量時(shí)間提高檢測(cè)準(zhǔn)確度的措施
（1）助磁法
助磁法是迫使鐵心磁通迅速趨于飽和，從而降低自感效應(yīng)歸納起來(lái)可縮短時(shí)間常數(shù)，大體有以下幾種方法：
(a) 用大容量蓄電池或穩(wěn)流源通大電流測(cè)量。
(b) 把高、低壓繞組串聯(lián)起來(lái)通電流測(cè)量，采用同相位和同極性的高壓繞組助磁
(c) 采用恒壓恒流源法的直阻測(cè)量?jī)x。使用時(shí)可把高、低壓繞組串聯(lián)起來(lái)，應(yīng)用雙通道對(duì)高、低壓繞組同時(shí)測(cè)量，較好地解決了三相五柱式大容量變壓器直流電阻測(cè)試的困難。
（2）消磁法
消磁法與助磁法相反，力求使通過(guò)鐵心的磁通為零。使用的方法有兩種：
(a) 零序阻抗法。該方法僅適用于三柱鐵心YN連接的變壓器。它是將三相繞組并聯(lián)起來(lái)同時(shí)通電，由于磁通需經(jīng)氣隙閉合，磁路的磁阻大大增加，繞組的電感隨之減小，為此使測(cè)量電阻的時(shí)間縮短。
(b) 磁通勢(shì)抵消法。試驗(yàn)時(shí)除在被測(cè)繞組通電流外，還在非被測(cè)繞組中通電流，使兩者產(chǎn)生的磁通勢(shì)大小相等、方向相反而互相抵消，保持鐵心中磁通趨近于零，將繞組的電感降到低限度，達(dá)到縮短測(cè)量時(shí)間的目的。
4、直流電阻檢測(cè)與故障診斷實(shí)例
(1) 繞組斷股故障的診斷
實(shí)例1：2003年6月12日，由天津市電科院電氣室對(duì)北孫莊站#1主變（110kV) 進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)#1主變10KV側(cè)直流電阻三相嚴(yán)重不平衡，三相不平衡率已達(dá)8%。
2002年~2003年#1主變10KV線圈直流電阻測(cè)量數(shù)據(jù)如下：
色譜分析發(fā)現(xiàn)，乙炔含量由去年的0.15變化到6.88。有明顯增長(zhǎng),判斷主變內(nèi)部存在金屬性放電。
6月23日，由供修廠對(duì)該主變進(jìn)行解體后發(fā)現(xiàn)，其10KV線圈C相有三顆斷股，且由于匝間絕緣破損，有明顯放電痕跡，見(jiàn)照片
實(shí)例2：110kV坪塘#2主變?cè)囼?yàn)發(fā)現(xiàn)低壓側(cè)直流電阻三相不平衡率嚴(yán)重超標(biāo)，低壓側(cè)直流電阻ab、bc、ca分別為13.60mΩ、11.62mΩ、11.67mΩ，折算成低壓a、b、c三相直流電阻分別為16.55mΩ、23.14mΩ、16.42mΩ，低壓側(cè)直流電阻三相不平衡率達(dá)到40.9%，判定低壓b相繞組存在燒壞可能。
(2) 有載調(diào)壓切換開(kāi)關(guān)故障的診斷
某變壓器110kV側(cè)直流電阻不平衡，其中C相直流電阻和各個(gè)分接之間電阻值相差較大。A、B相的每個(gè)分接之間直流電阻相差約為10～11.7u歐，而C相每個(gè)分接之間直流電阻相差為4.9—6.4 u歐和14.1～16.4 u歐，初步判斷C相回路不正常。
通過(guò)其直流電阻數(shù)據(jù)CO(C端到中性點(diǎn)O端)的直流回路進(jìn)行分析，確定繞組本身缺陷的可能性小，有載調(diào)壓裝置的極性開(kāi)關(guān)和選擇開(kāi)關(guān)缺陷的可能性也極小，所以，缺陷可能在切換開(kāi)關(guān)上。經(jīng)對(duì)切換開(kāi)關(guān)吊蓋檢查發(fā)現(xiàn)，有一個(gè)固定切換開(kāi)關(guān)的一個(gè)極性到選擇開(kāi)關(guān)的固定螺絲擰斷，致使零點(diǎn)的接觸電阻增大，而出現(xiàn)直流電阻規(guī)律性不正常的現(xiàn)象。
2010年10月29日，冷水江*對(duì)禾青主變#1主變進(jìn)行例行試驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)該變壓器本體油色譜中乙炔含量為10.89ul/l，總烴165.81ul/l，用三比值法判斷為經(jīng)判斷為內(nèi)部電弧放電及過(guò)熱。調(diào)壓開(kāi)關(guān)油色譜無(wú)異常。變壓器繞組直阻試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)第四檔和第十六檔C相直阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他兩相，其中第四檔不平衡系數(shù)達(dá)到了25.21%，第十六檔不平衡系數(shù)也達(dá)到了19.57%，吊出切換開(kāi)關(guān)后測(cè)量發(fā)現(xiàn)第四檔和第十六檔不平衡系數(shù)依然有16%以上。
主變吊罩檢修，發(fā)現(xiàn)4檔C相動(dòng)觸頭壓片已經(jīng)明顯松動(dòng)，壓板變形松動(dòng)導(dǎo)致動(dòng)靜觸頭接觸不良，從而使4檔C相直阻嚴(yán)重超標(biāo)。
(3)無(wú)載調(diào)壓開(kāi)關(guān)故障的診斷
在對(duì)某電力修造廠改造的變壓器交接驗(yàn)收試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)其中壓繞組Am、Bm、Cm三相無(wú)載磁分接開(kāi)關(guān)的直流電阻數(shù)據(jù)混亂、無(wú)規(guī)律，分接位置與所測(cè)直流電阻的數(shù)值不對(duì)應(yīng)。
經(jīng)吊罩檢查，發(fā)現(xiàn)三相開(kāi)關(guān)位置與指示位置不符，經(jīng)重新調(diào)整組裝后恢復(fù)正常。
5、繞組引線連接不良故障的診斷
一臺(tái)35kV變壓器側(cè)直流電阻不平衡率遠(yuǎn)大于2％，懷疑分接開(kāi)關(guān)有問(wèn)題，所以轉(zhuǎn)動(dòng)分接開(kāi)關(guān)后復(fù)測(cè)，其不平衡率仍然很大，又分別測(cè)其他幾個(gè)分接位置的直流電阻，其不平衡率都在11％以上，而且規(guī)律都是A相直流電阻偏大，好似在A相繞組中已串入一個(gè)電阻，這一電阻的產(chǎn)生可能出現(xiàn)在A相繞組的首端或套管的引線連接處，是否為連接不良造成。經(jīng)分析確認(rèn)后，停電打開(kāi)A相套管下部的手孔門檢查，發(fā)現(xiàn)引線與套管連接松動(dòng)(螺絲連接)，主要由于安裝時(shí)未裝緊，且無(wú)墊圈而引起，經(jīng)緊固后恢復(fù)正常。
通過(guò)上述案例可見(jiàn)，變壓器繞組直流電阻的測(cè)量能發(fā)現(xiàn)回路中某些重大缺陷，判斷的靈敏度和準(zhǔn)確性亦較高，但現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中應(yīng)遵循如下相關(guān)要求，才能得到準(zhǔn)確的診斷效果。
(1) 通過(guò)對(duì)變壓器直流電阻進(jìn)行測(cè)量分析時(shí)，其電感較大，一定要充電到位，將自感效應(yīng)降低到小程度，待儀表指針基本穩(wěn)定后讀取電阻值，提高一次回路直流電阻測(cè)量的正確性和準(zhǔn)確性。
(2) 測(cè)量的數(shù)據(jù)要進(jìn)行橫向和縱向的比較，對(duì)溫度、濕度、測(cè)量?jī)x器、測(cè)量方法、測(cè)量過(guò)程和測(cè)量設(shè)備進(jìn)行分析。
(3) 分析數(shù)據(jù)時(shí)，要綜合考慮相關(guān)的因素和判據(jù)，不能單搬規(guī)程的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，而要根據(jù)規(guī)程的思路、現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，具體分析設(shè)備測(cè)量數(shù)據(jù)的發(fā)展和變化過(guò)程。
(4) 要結(jié)合設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)，分析設(shè)備內(nèi)部的具體情況，根據(jù)不同情況進(jìn)行直流電阻的測(cè)量，以得到正確判斷結(jié)論。
(5) 重視綜合方法的分析判斷與驗(yàn)證。如有些案例中通過(guò)繞組分接頭電壓比試驗(yàn)，能夠有效驗(yàn)證分接相關(guān)的檔位，而且還能檢驗(yàn)出變壓器繞組的連接組別是否正確。
第四節(jié) 電力變壓器的短路和空載試驗(yàn)
1、變壓器空載試驗(yàn)和負(fù)載試驗(yàn)的目的和意義
變壓器的損耗是變壓器的重要性能參數(shù)，一方面表示變壓器在運(yùn)行過(guò)程中的效率，另一方面表明變壓器在設(shè)計(jì)制造的性能是否滿足要求。變壓器空載損耗和空載電流測(cè)量、負(fù)載損耗和短路阻抗測(cè)量都是變壓器的例行試驗(yàn)。
進(jìn)行空載試驗(yàn)的目的是：測(cè)量變壓器的空載損耗和空載電流；驗(yàn)證變壓器鐵心的設(shè)計(jì)計(jì)算、工藝制造是否滿足技術(shù)條件和標(biāo)準(zhǔn)的要求；檢查變壓器鐵心是否存在缺陷，如局部過(guò)熱，局部絕緣不良等。
變壓器的空載試驗(yàn)就是從變壓器任一組線圈施加額定電壓，其它線圈開(kāi)路的情況下，測(cè)量變壓器的空載損耗和空載電流?？蛰d電流用它與額定電流的百分?jǐn)?shù)表示，即：
變壓器的短路試驗(yàn)就是將變壓器的一組線圈短路，在另一線圈加上額定頻率的交流電壓使變壓器線圈內(nèi)的電流為額定值，此時(shí)所測(cè)得的損耗為短路損耗，所加的電壓為短路電壓，短路電壓是以被加電壓線圈的額定電壓百分?jǐn)?shù)表示的：
此時(shí)求得的阻抗為短路阻抗，同樣以被加壓線圈的額定阻抗百分?jǐn)?shù)表示：
變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)和短路阻抗百分?jǐn)?shù)是相等的，并且其有功分量和無(wú)功分量也對(duì)應(yīng)相等。
進(jìn)行負(fù)載試驗(yàn)的目的是：計(jì)算和確定變壓器有無(wú)可能與其它變壓器并聯(lián)運(yùn)行；計(jì)算和試驗(yàn)變壓器短路時(shí)的熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定；計(jì)算變壓器的效率；計(jì)算變壓器二次側(cè)電壓由于負(fù)載改變而產(chǎn)生的變化。
2、變壓器空載和負(fù)載試驗(yàn)的接線和試驗(yàn)方法
對(duì)于單相變壓器，可采用圖5－12所示的接線進(jìn)行空載試驗(yàn)。對(duì)于三相變壓器，可采用圖5－13和圖5－14所示的兩瓦特表法進(jìn)行空載試驗(yàn)。
空載試驗(yàn)時(shí)，在變壓器的一側(cè)（可根據(jù)試驗(yàn)條件而定）施加額定電壓，其余各繞組開(kāi)路。
短路試驗(yàn)時(shí)，在變壓器的一側(cè)施加工頻交流電壓，調(diào)整施加電壓，使線圈中的電流等于額定值；有時(shí)由于現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，也可以在較低電流下進(jìn)行試驗(yàn)，但不應(yīng)低于額定電流的50%。
3、試驗(yàn)要求和注意事項(xiàng)
（1）試驗(yàn)電壓一般應(yīng)為額定頻率、正弦波形，并使用一定準(zhǔn)確等級(jí)的儀表和互感器。如果施加電壓的線圈有分接，則應(yīng)在額定分接位置。
（2）試驗(yàn)中所有接入系統(tǒng)的一次設(shè)備都要按要求試驗(yàn)合格，設(shè)備外殼和二次回路應(yīng)可靠接地，與試驗(yàn)有關(guān)的保護(hù)應(yīng)投入，保護(hù)的動(dòng)作電流與時(shí)間要進(jìn)行校核。
（3）三相變壓器，當(dāng)試驗(yàn)用電源有足夠容量，在試驗(yàn)過(guò)程中保持電壓穩(wěn)定。并為實(shí)際上的三相對(duì)稱正弦波形時(shí)，其電流和電壓的數(shù)值，應(yīng)以三相儀表的平均值為準(zhǔn)。
（4）聯(lián)結(jié)短路用的導(dǎo)線必須有足夠的截面，并盡可能的短，連接處接觸良好。
4、試驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算
（1）試驗(yàn)溫度下阻抗電壓：阻抗電壓以實(shí)測(cè)電壓UK占加壓繞組額定電壓的百分?jǐn)?shù)表示（Ue為額定電壓）：
（2）試驗(yàn)溫度下負(fù)載損耗：變壓器的負(fù)載損耗PK等于兩個(gè)功率表讀數(shù)的代數(shù)和，即
（3） 溫度系數(shù)(Q—試驗(yàn)時(shí)器溫度銅T=235 鋁T=225)：
（4） 換算至75℃下負(fù)載損耗：
（5）換算至75℃下阻抗壓降：
5、降低電流時(shí)的負(fù)載試驗(yàn)有關(guān)計(jì)算
由于負(fù)載試驗(yàn)所需容量較大，尤其對(duì)容量較大的變壓器，在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)電源和調(diào)壓器的容量很難滿足要求。但負(fù)載試驗(yàn)中，所加電流與測(cè)量電壓和損耗呈線性關(guān)系，因此規(guī)程允許降低電流進(jìn)行負(fù)載試驗(yàn)，并對(duì)所測(cè)量的數(shù)據(jù)作以下?lián)Q算：
I ’ — 試驗(yàn)電流；
Ie — 額定電流；
UK’ — 在電流I'下測(cè)得的阻抗電壓值；
PK’ — 在電流I'下測(cè)得的負(fù)載損耗值；
6、測(cè)量結(jié)果的判斷
（1）應(yīng)與出廠值進(jìn)行比較，不應(yīng)有較大偏差。
（2）應(yīng)與國(guó)標(biāo)中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，應(yīng)符合國(guó)標(biāo)所規(guī)定的范圍。（可把國(guó)標(biāo)UK75℃、PK75℃規(guī)定值再增加UK75℃：±10% PK75℃：+15%）見(jiàn)電力變壓器GB1094.1～1094.5 。
7、舉例
型式： S7-200 200kVA UK%：3.94% Yyn0
額定電壓：10000±5%/400V 組別 ：
額定電流：11.55/288.7A
（1）空載試驗(yàn)：二次加壓，一次開(kāi)路，額定分頭Ⅱ。
a 空載電流百分?jǐn)?shù)
b 空載損耗
標(biāo)準(zhǔn)I0=3.5 P0=540W 結(jié)論：合格。
2）負(fù)載試驗(yàn)：從一次加壓，二次三相短路,額定分頭Ⅱ。變壓器油溫：12℃ 銅線
a 溫度系數(shù)：
b 試驗(yàn)溫度下負(fù)載損耗：
c 試驗(yàn)溫度下阻抗電壓：
d 換算至75℃下負(fù)載損耗：
e 換算至75℃阻抗壓降%：
