方 揚

(國網(wǎng)浙江省電力有限公司杭州供電公司，浙江 杭州 310051)

變壓器繞組直流電阻測量是變壓器電氣試驗的基本項目之一。通過直流電阻測量試驗，可以判斷變壓器器身導線型號規(guī)格是否滿足供貨要求，檢查繞組及引線的焊接水平，載流部分搭接是否良好，分接開關擋位是否有誤，繞組或引出線是否斷線以及繞組層間和匝間是否存在短路等缺陷[1-2]，對保障電網(wǎng)主設備安全平穩(wěn)運行有著至關重要的作用。本文通過對2 起220 kV 變壓器低壓側直流電阻測試中遇到的典型實際問題進行分析，總結提出變壓器現(xiàn)場直流電阻測試異常的判斷方法，有效提升了缺陷研判和故障處理的效率。

1 變壓器低壓直阻測試模型分析

1.1 理想等效模型

浙江電網(wǎng)中220 kV 三繞組變壓器廣泛采用Ynd11 型連接組別，其低壓側為△接線。變壓器低壓直阻理想模型等效圖如圖1所示。

圖1 主變低壓側△接線等效圖

容易看出：

也就是說，在理想等效模型下，直流電阻不平衡的主要原因在于各相線圈繞制的工藝偏差以及每相引線的長短差異。如果直流電阻超差，可以直觀反映出變壓器內部繞組斷股、短路、焊接或接觸不良等問題。

1.2 實際等效模型

在現(xiàn)場試驗工作中，直流電阻測試儀是通過在低壓套管上部接線端子引出測試線來測量線間直流電阻Rab、Rac、Rbc。如考慮套管導電桿自身電阻及上下搭接面的接觸電阻（ra、rb、rc）時，則等效電路圖可化為如圖2所示。

圖2 低壓側直阻測量實際等效圖

同理，上式（6）可化為：

正常情況下，低壓繞組的直流電阻R約為數(shù)十Ω，而繞組引出線、搭接面、套管導電桿等的電阻r約為數(shù)十μΩ，因此在理想狀態(tài)下上述接觸電阻可忽略不計，理想模型可以適用。

如直阻測試發(fā)現(xiàn)異常，常見情況為套管導電桿存在缺陷或搭接面接觸不良時，電阻r將呈數(shù)十倍增加，其阻值相對于繞組直阻不可忽略，因此在該異常情況下理想模型不能適用，需使用實際模型進行分析。

2 變壓器直阻異常案例分析

2.1 套管搭接面接觸不良

以某變電站220 kV1#主變低壓直阻異常為例，該主變型號SSZ11-180000/220，2017年投產(chǎn)，接線組別Ynd11。

2019年11月4日，在進行1#主變低壓側直流電阻測試時，發(fā)現(xiàn)低壓側線間電阻值不平衡率達到2.65%，超過規(guī)程規(guī)定的1%。測試結果不合格。測試數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 1#主變低壓側直流電阻測試數(shù)據(jù)及出廠數(shù)據(jù)

從測試數(shù)值中可以看出，Rab、Rbc均有明顯增大，且增加幅度接近，Rca無明顯變化。根據(jù)實際等效模型，基本可以判斷為低壓B相套管導電桿自身電阻及上下搭接面的接觸電阻rb較另外兩相出現(xiàn)明顯增長。

11月5日，對該主變進行放油處理，油位降至主變本體側面上部手孔封板以下，打開手孔封板首先檢查低壓套管與低壓繞組引線搭接情況，a、b相套管與繞組引線搭頭如圖3所示。

圖3 套管導電桿與繞組引線搭頭

該主變低壓套管導電桿下部接線端子與繞組引線僅通過單螺栓固定，主變運行振動下存在松動隱患。檢查發(fā)現(xiàn)b 相接線端子緊固螺母存在松動，a、c 相較緊固。測試套管上端引出位置與繞組引線間的接觸電阻（包含搭接面），測數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 套管上端引出位置與繞組引線間的接觸電阻 μΩ

從表2中可以看出，b相套管上端引出位置與繞組引線間的接觸電阻（包含搭接面）明顯比其他兩相偏大，與模型預測結果相符。對b 相搭接面處理并緊固后再次進行接觸電阻測試，b 相測試數(shù)據(jù)為31μΩ。復測低壓側直流電阻，測試數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 1#主變低壓側直流電阻復測值

復測低壓側線間直阻不平衡率為0.38%，符合規(guī)程規(guī)定，測試數(shù)據(jù)合格。證明了此案例低壓側直流電阻線間不平衡率超標的原因是低壓b 相套管與繞組引線搭界面接觸不良。在主變運行過程中，內部繞組、鐵芯在電磁場作用下產(chǎn)生振動，采用單螺栓固定方式動穩(wěn)定性差，在主變振動的影響下螺栓容易產(chǎn)生松動，進而導致搭接面接觸不良，即rb偏大，造成線間直阻Rab、Rbc同步同幅度增大。

2.2 儀器及試驗接線問題

在對大容量變壓器低壓繞組進行直流電阻測試時，不同的儀器精度、測試接線方式都會對直阻測試結果產(chǎn)生較大的影響。

以某變電站220 kV 2#主變低壓直阻異常為例，該主變型號SSZ10-180000/220，2010年投產(chǎn)，接線組別Ynd11。

2020年10月15日，在進行2#主變低壓側直流電阻測試時，發(fā)現(xiàn)低壓側線間電阻值不平衡率達到40.64%，嚴重超過規(guī)程規(guī)定的1%。測試結果不合格。測試數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 2#主變低壓側直流電阻測試數(shù)據(jù)及出廠數(shù)據(jù)

從測試數(shù)值中可以看出，Rab顯著增大，而Rbc、Rca無明顯異常。根據(jù)實際等效模型，如繞組、搭接面等處任意電阻出現(xiàn)異常，將至少會影響兩個線電阻的測試值。而現(xiàn)場實測只有Rab發(fā)生明顯變化，測試主變低電壓阻抗、油色譜試驗數(shù)據(jù)無異常，可初步判斷為直流電阻試驗儀器和接線方法的配合上存在問題。

于是現(xiàn)場改用助磁法進行直流電阻測試，將變壓器高壓繞組串聯(lián)接入低壓繞組的充電回路，采用同相位、同極性的高壓繞組來助磁。由于高壓繞組的匝數(shù)遠多于低壓繞組，通入直流充電電流后，利用高壓繞組產(chǎn)生的巨大磁動勢，使變壓器鐵芯迅速趨于飽和，時間常數(shù)減小，從而達到快速測量的目的。助磁法測試數(shù)據(jù)如表5所示。

表5 2#主變低壓側直流電阻復測值

復測低壓側線間直阻不平衡率為0.47%，符合規(guī)程規(guī)定，測試數(shù)據(jù)合格。證明此案例中低壓側直流電阻線間不平衡率超標的原因是試驗儀器和接線方法的配合上存在問題。部分儀器使用常規(guī)試驗接線方法測量大容量變壓器低壓直阻時存在時間久、精度低的問題，為提升試驗精度和效率，建議采用助磁法進行測試。

3 結束語

對變壓器進行直流電阻測試可以發(fā)現(xiàn)內部繞組的重大隱患。在現(xiàn)場工作中，當變壓器直阻偏差超標時應結合變壓器內部結構仔細分析，并注意與該設備歷年試驗數(shù)據(jù)進行縱向比較，與同類設備試驗數(shù)據(jù)進行橫向比較。同時應參考其他試驗數(shù)據(jù)，如變壓器短路阻抗、油色譜檢測等，一般可以較為準確地判斷缺陷部位及原因，有效提升缺陷研判和故障處理的效率。