變壓器的預防性試驗項目很多。主要包括常規的絕緣特性試驗，油中溶解氣體色譜分析，以及繞組直流電阻測量等。在《電力設備預防性試驗規程》中測量繞組直流電阻這一項目?jì)H次于色譜分析排在第二位，可見(jiàn)其重要性，多年來(lái)的實(shí)踐證明，測量變壓器繞組的直流電阻能有效檢查繞組焊接質(zhì)量，分接開(kāi)關(guān)接觸是否良好，引出線(xiàn)及繞組有無(wú)折斷、關(guān)聯(lián)支路是否正確、層間有無(wú)短路等缺陷。正常的變壓器三相直流電阻基本平衡，差值*大不超過(guò)三項平均值的2%或4%。然而在實(shí)際測試過(guò)程中經(jīng)常會(huì )遇到一些特殊情況，這些情況綜合來(lái)看無(wú)非*是兩大方面，一是不平衡，二是測不準。本文從原理出發(fā)給出這些特殊情況的分析及處理方法。

1．概述

       測量直流電阻無(wú)非兩種方法：一是電壓降法，二是電橋法。對一般導體而言?xún)煞N方法均可快速測量出數據，但是，由于變壓器繞組的引線(xiàn)結構各不相同；導線(xiàn)質(zhì)量、連接情況、分接位置等諸多因素的影響，再加上繞組本身還是一個(gè)大的電感，所以實(shí)際測量中會(huì )出現許多特殊情況，下面*兩大方面具體分析：

2.變壓器繞組直流電阻不平衡率超標的原因分析防止措施：

       2.1原因之一：引線(xiàn)電阻的差異

       中小型變壓器的引線(xiàn)結構示意圖如附圖所示。

       由附圖可見(jiàn)，各線(xiàn)繞組的引線(xiàn)長(cháng)短不同，因此各項繞組直流電阻值*不同；有可能導致其不平衡率超標。根據變壓器引線(xiàn)結構的具體尺寸，S9—1000/10及SL7—315/613變壓器附壓側直流電阻及不平衡率的計算值及實(shí)測值列于表1

表1 變壓器的直流電阻及不平衡率

       防止措施：由表1可見(jiàn)，由于引線(xiàn)的影響可導致變壓器繞組的不平衡率超標。對于三項線(xiàn)圈直流電阻非常相近的變壓器，a、c兩相繞組的直流電阻受引線(xiàn)的的影響*大，因為a、c端部引線(xiàn)較b長(cháng)，再加上N離X、Z較Y遠些，因此不平衡系數容易超標。

       為消除引線(xiàn)差異的影響采取下列措施：

           (1)在保證機械強度和電氣絕緣距離的情況下，盡量增大附壓套管間的距離，使a、c相的引線(xiàn)短，因而引線(xiàn)電阻減小。這樣可以使三項引線(xiàn)電阻盡量接近。

           (2)適當增加a、c相首尾引線(xiàn)銅排（鋁排）的厚度或寬度。如能保證各相的引線(xiàn)長(cháng)度和截面之比近似相等，則三相電阻值也近似相等。

           (3)適當減小b相極引線(xiàn)的截面。在保證引線(xiàn)允許截流量的條件下，適當減小b相引線(xiàn)截面使三相引線(xiàn)電阻近似相等，這也是一種可行的辦法。

           (4)尋找中性點(diǎn)引線(xiàn)的合適焊點(diǎn)。對a、b、c三相末端連接銅（鋁）排，用儀器找出三相電阻相平衡的點(diǎn)，然后將中性點(diǎn)引出線(xiàn)焊在此點(diǎn)上。

           (5)在*長(cháng)引線(xiàn)的繞組末端連接線(xiàn)上并聯(lián)銅板（如圖1ZY引線(xiàn)之間）以減少其引線(xiàn)電阻。

           (6)將三個(gè)線(xiàn)圈中電阻值*大的線(xiàn)圈套在b相，這樣可以彌補b相引線(xiàn)短的影響。

           (7)對上述方法，在實(shí)際中可以選擇其中之一單獨使用，也可綜合使用。

       2.2原因之二：導線(xiàn)質(zhì)量

       實(shí)測證明，有的變壓器繞組的直流電阻偏大，有的偏差較大，其主要原因是某些導線(xiàn)的銅和銀的含量低于*標準規定限額。有時(shí)即使采用合格的導線(xiàn)，但由于導線(xiàn)截面尺寸偏差不同，也可以導致繞組直流電阻不平衡率超標。例如用三盤(pán)3.15×10的扁銅線(xiàn)分別繞制某臺變壓器的三相繞組，導線(xiàn)銅材的電阻率很好，R20=0.017241Ωmm2/m，截面尺寸都合格，只是其中一盤(pán)的尺寸是*大負偏差：窄邊a為-0.03，寬邊b為-0.07；圓角半徑r為+25%，而另兩盤(pán)的尺寸是*大正偏差：a為+0.03，b為+0.07；r為-25%，經(jīng)計算，*大負偏差的一盤(pán)線(xiàn)，其導線(xiàn)截面Smim=30.126mm2,每米電阻R20=0.0005723Ω/m，而*大正偏差的兩盤(pán)線(xiàn)，其導線(xiàn)截面積Smax=31.713mm2，R20=0.0005436Ω/m。對這臺變壓器，即使排除其他因素的影響，其直流電阻不平衡率也達5.18%。

       再如，某臺6300kVA的電力變壓器，其高壓側三相直流電阻不平衡率超過(guò)4%，經(jīng)反復檢查發(fā)現B相繞組的鋁線(xiàn)本身質(zhì)量不佳。

       為消除導線(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的因素可采取下列措施：

           (1)加強對入庫線(xiàn)材的檢測，控制劣質(zhì)導線(xiàn)流入生產(chǎn)的現象，以保證直流電阻不平衡率合格。

           (2)把作為標準的*小截面Smin改為標稱(chēng)截面，有的廠(chǎng)采用這種方法，把測量電阻值與標稱(chēng)截面的電阻值相比較，這樣*等于把偏差范圍縮小一半，有效地消除直流電阻不平衡率超標現象。

       2.3原因之三：連接不緊。

       測試實(shí)踐表明，引線(xiàn)與套管導桿或分接開(kāi)關(guān)之間連接不緊都可能導致變壓器直流電阻不平衡率超標。例

       （1）某SJL—1000/10型配電變壓器，其直流電阻如表2所示。

表2變壓器直流電阻及不平衡率

       由表2可知，變壓器直流電阻不平衡率遠大于4%，所以懷疑繞組系統有問(wèn)題。在綜合分析后經(jīng)吊芯檢查，發(fā)現C相低壓繞組與套管導電銅螺栓連接處的軟銅排發(fā)熱變色，連接處的緊固螺母松了。清除氧化層，鎖緊緊固螺母后再測不平衡率符合要求。

       （2）某臺SFSL1—10000/110型降壓變壓器的中壓繞組的直流電阻不平衡率如表3。

       由表3可知，變壓器中壓繞組直流電阻不平衡率遠大于2%。綜合分析后，經(jīng)吊罩檢修確認，中壓繞組B相第六個(gè)分接引線(xiàn)電纜頭螺牙與分接開(kāi)關(guān)導電柱內螺牙連接松動(dòng)。

表3  變壓器直流電阻

       （3）某臺SFSLZB—50000Kva/110型變壓器，色譜分析結果異常，又測試35kV側直流電阻，A相為0.0604Ω，B相為0.0550Ω，C相為0.0550Ω?？梢?jiàn)A相直流電阻增大，經(jīng)現場(chǎng)進(jìn)一步檢查是35KV側A相套管銅棒與引線(xiàn)間的接觸不良。
       （4）某臺SFSLB1—31500/110型變壓器，預防性試驗時(shí)發(fā)現35kV側運行Ⅲ分接頭直流電阻不平衡率超標。測試結果如表4。

       由表4可見(jiàn)，35kV側直流電阻不平衡率大于2%，懷疑分接開(kāi)關(guān)有問(wèn)題，故轉動(dòng)分接開(kāi)關(guān)后復測，其不平衡率仍然很大，又分別測其他幾個(gè)分接位置的直流電阻，其不平衡率都在11%以上，而且規律都是A相直流電阻偏大，好似在A(yíng)相線(xiàn)圈中串入一個(gè)電阻這一電阻的產(chǎn)生可能出現在A(yíng)相線(xiàn)圈的首端或套管的引線(xiàn)連接處，是連接不良造成。經(jīng)分析確認后，停電打開(kāi)A相套管下部的手孔門(mén)檢查，發(fā)現引線(xiàn)與套管連接松動(dòng)（螺絲連接），主要由于安裝時(shí)無(wú)墊圈引起，經(jīng)緊固后恢復正常。

       （5）某臺10000KVA、60kV的有載調壓變壓器，在預試時(shí)發(fā)現直流電阻不合格，如表5所示。

表5   變壓器直流電阻

       由表5可見(jiàn)，在三個(gè)分接位置，B相的直流電阻均較其他兩項大7%左右。分析認為B相接觸不良。停電檢查發(fā)現，確是B相穿纜引線(xiàn)鼻子與將*帽接觸不緊造成的。
       由上述，消除連接不緊應采取下列措施：

           (1)提高安裝與檢修質(zhì)量，嚴格檢查各連接部位是否連接良好。

           (2)在運行中，可利用色譜分析結果綜合判斷，及時(shí)檢出不良部位，及早處理。

       2.4原因之四：分接開(kāi)關(guān)接觸不良

       有載和無(wú)載分接開(kāi)關(guān)接觸不良的缺陷，是主變壓器各類(lèi)缺陷中數量*多的一種，約占40%。給變壓器安全運行帶來(lái)很大威脅。例如：

       (1)某臺SFSLB1—20000/110型主變壓器，預試時(shí)直流電阻三相平衡，但運行8個(gè)月后，110kV側中相套管?chē)娪?，溫度達84℃。色譜分析結果認為該變壓器內部有熱故障，*熱點(diǎn)溫度為150—300℃，分析是導電回路接觸不良造成的。又進(jìn)行直流電阻測試，
在中壓運行分接位置Ⅳ時(shí)的結果是Aom為0.286Ω，Bom為0.281Ω，Com為0.35Ω，不平衡率為24.55%。其他部位測試結果正常，這樣*把缺陷范圍縮小在中壓C相繞組的引線(xiàn)→分接開(kāi)關(guān)→套管之內。吊芯檢查發(fā)現中壓C相分接開(kāi)關(guān)Ⅳ分頭的動(dòng)靜觸頭接觸不良，且有過(guò)熱變色和燒損情況。更換分接開(kāi)關(guān)后，運行良好。

       (2)某臺OTSFTSB—120000/220型主變壓器，色譜分析發(fā)現變壓器內部有過(guò)熱故障。測直流電阻發(fā)現相間不平衡率達7.4%。如表6。

表6   變壓器直流電阻

       由表6可知，直流電阻不平衡率為7.4%，且A相直流電阻較上年增長(cháng)11.2%，所以通過(guò)綜合分析判斷為A相分接開(kāi)關(guān)接觸有問(wèn)題。后經(jīng)幾次追蹤分析，問(wèn)題依然存在，*后由人孔門(mén)進(jìn)入變壓器檢查，發(fā)現A相分接開(kāi)關(guān)動(dòng)靜觸頭接觸不良，燒傷兩處。吊罩更換分接開(kāi)關(guān)運行正常。

       分接開(kāi)關(guān)接觸不良的直接原因是：接觸點(diǎn)壓力不夠和接點(diǎn)表面鍍層材料易于氧化，而根本原因則是結構設計有不合理之處，也沒(méi)有采取有效的保證接觸良好的措施。改善接觸不良的主要措施有：

           (1)在結構設計上采取有效措施保證接觸頭接觸良好。

           (2)避免分接開(kāi)關(guān)機件的各部分螺釘松動(dòng)。

           (3)有載調壓開(kāi)關(guān)5—6年至少應檢修一次。即使切換次數很少，也應照此執行。

       變壓器繞組斷股往往導致直流電阻不平衡率超標，例如，某電廠(chǎng)SFPSL—12000/220型主變壓器，色譜分析結果發(fā)現總烴含量急劇增長(cháng)，測直流電阻，其結果是高、低壓側與制造廠(chǎng)及歷年的數值相比較無(wú)異常，但中壓側的直流電阻A、B相偏大，如表7所示的換算值。

表7   變壓器直流電阻值       (Ω)

       在分析A、B相直流電阻增大的原因時(shí)，考慮到變壓器在運行中曾遭受過(guò)兩次嚴重短路電流沖擊，所以懷疑是繞組斷股，經(jīng)解體檢查發(fā)現，故障點(diǎn)部位在A(yíng)相引線(xiàn)在套管的根部附近，并且A相套管根部與套管均壓帽焊在一起，引線(xiàn)燒斷的面積為42.3mm2,占總截面積的10%。由于故障點(diǎn)在A(yíng)相引線(xiàn)，所以與該引線(xiàn)相連接的B相直流電阻也增大。

       為消除由于斷股引起的直流電阻不平衡率超標，宜采取的措施有：

           (1)變壓器受到短路電流沖擊后，應及時(shí)測量其直流電阻，及時(shí)發(fā)現斷股故障，及時(shí)檢修。

           (2)利用色譜分析結果進(jìn)行綜合分析判斷，經(jīng)驗證明，這是一種有效方法。

3.變壓器直流電阻測量數值不穩的原因分析和防止措施：

       3.1原因之一：過(guò)渡過(guò)程穩定時(shí)間太長(cháng)。

       從電工學(xué)知道，測量繞組電阻的過(guò)渡過(guò)程的方程式為：

U=iRx+Ldi/dt

I=U/Rx(1-e-t-/T )

式中T——時(shí)間常數，等于L/Rx；

Rx——被測繞組電阻

L——被測繞組電感

 
       用這一方程式，在瞬時(shí)電流I達到穩定值I=U/Rx過(guò)程中，選取不同的充電時(shí)間t來(lái)計算I。其結果列于表8中。很明顯，當t=5T時(shí)穩定電流達到99.5%I，尚存在0.5的電流誤差，因此在充電時(shí)間小于5T時(shí)測量值會(huì )出現不穩定現象（指針指向負端）。變壓器高壓繞組有很大的電感和較小的電阻，電感達到數百甚至數千H，而電阻一般在1×10-1-～1×102Ω之間。這*使得充電時(shí)間常數較大（T=L/Rx較大），例如：120MVA變壓器測高壓繞組測量一個(gè)電阻值時(shí)充電時(shí)間大約24分鐘，在未穩定以前，電橋一直不平衡，出現測量不穩定現象。

表8   電流i和充電時(shí)間的關(guān)系

       縮短穩定時(shí)間的方法：

           (2)恒流源加助磁的方法，其基本目的是為了減小電感。當測量低壓側繞組直流電阻時(shí)，使高壓側繞組通以勵磁電流，它等效于在低壓側繞組加大電流，這樣使鐵心磁通密度過(guò)飽和，因而電感下降，則時(shí)間常數L/R下降。

          (3)高壓充電，低壓測量法，如下圖所示

       工作時(shí)取U1為U2的10倍以上，U2為電橋電源，D的反向電壓應大于U1合K1，K2待電流表指示電流達I=U2/Rx時(shí)，斷開(kāi)K1，這樣便可很快地測量了。

           (4)使用新型快速測試儀，如3381變壓器直流電阻測試儀，PS-Ⅱ感性負載低電阻微歐計等。

       3.2原因之二：儀器及測量引線(xiàn)的原因。

       當測量引線(xiàn)接觸不好時(shí)出現斷路，無(wú)論是電壓回路還是電流回路斷線(xiàn)，電橋均不能平衡。當雙臂電橋B按鈕下的接點(diǎn)接觸不好時(shí)會(huì )出現指針左右擺動(dòng)現象，對此可采取下列措施：

           (1)測試前保證測量引線(xiàn)完好，接頭氧化層處理干凈。

           (2)打開(kāi)QJ44雙臂電橋檢查電池正常，對B按鈕下常開(kāi)接點(diǎn)的黑色氧化層用砂紙處理。

           (3)使用新型直流電阻快速測試儀代替QJ44雙臂電橋。

       3.2原因之三：外界干擾使測量數值不穩。

       當中性點(diǎn)引線(xiàn)不拆時(shí)，外界電磁干擾會(huì )通過(guò)引線(xiàn)傳遞入儀器內部使放大器輸出有擺動(dòng)。測量一次繞阻時(shí)，如果二次繞阻接地短路線(xiàn)不拆除時(shí)，二次繞阻中有感應電勢會(huì )干擾一次繞組的測量。另外，溫度不穩定，不平衡時(shí)，也使測量數值不準，溫度高的部分出現正偏差，溫度低的出現負偏差。

       防范措施：

           (1)測量時(shí)盡量使變壓器引線(xiàn)全部拆除（包括中性點(diǎn)引線(xiàn)），特別是接地的引線(xiàn)。

           (2)測量時(shí)應保證非被試繞組開(kāi)路。

           (3)測量前應保證儀器完好，電池電量充足，需要預熱穩定的一定要等儀器穩定后再測量。

           (4)在溫度不穩定情況不盡量避免測試直流電阻，待氣溫聚變后穩定時(shí)再測量，防止變壓器內外溫差過(guò)大，以及日照影響使直流電阻不穩定對測量的準確性造成影響。

4.結論

       綜合上述所寫(xiě)說(shuō)明，變壓器直流電阻測量方法雖然簡(jiǎn)單，但是數據分析時(shí)要考慮全面，特別是對異常數據的分析，要掌握其中的技巧，深刻理解變壓器的原理。認真、冷靜地分析故障的類(lèi)型和性質(zhì)，。熟練的使用好試驗儀器。平時(shí)多注意積累經(jīng)驗，總結、分析以往的每一次測試工作，*能收到滿(mǎn)意的效果。