干式变压器直流电阻超标原因分析与研究

冯 旭，周俊华，邹高增，雷挺宇

(湖北清江水电开发有限责任公司，湖北 宜昌 443000)

变压器绕组直流电阻的测量是变压器试验中的一个重要试验项目。直流电阻试验，可以检查出绕组内部导线的焊接质量，引线与导线的焊接质量，分接开关、引线、与套管等载流部件的接触是否良好，三相电阻是否平衡等[1]。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，引发电力事故。

本文对某20 kV干式变压器低压绕组直流电阻三相不平衡开展分析与研究，发现故障原因为测量取点不当致使测量误差偏大，改变测量点后消除故障。

1 直流电阻不平衡的要求

电力行业标准DL/T 596-1996 《电气设备预防性试验规程》[2]中规定了变压器绕组直流电阻不平衡率的要求：

1)1.6 MVA以上变压器，各相绕组电阻相互间的差别不应大于三相平均值的2%，无中性点引出的绕组，线间差别不应大于三相平均值的1%；

2)1.6 MVA及以下的变压器，相间差别一般不大于三相平均值的4%，线间差别一般不大于三相平均值的2%；

3)与以前相同部位测得值比较，其变化不应大于2%。

2 分析研究

2.1 发现缺陷

图1 某厂20 kV变压器结构示意图(a0b0c0为测量取点处)

试验人员于2019年3月测量低压绕组直流电阻时，发现三相直流电阻偏差达到了4.57%远远超出《电气设备预防性试验规程》规定的1%。为保证试验数据准确性，现场分别使用了3套不同型号的试验仪器(包括试验线) 重复多次测量，测量所得结果如表1所示。

表1 变压器低压侧直流电阻测试数据表

2.2 计算分析

2.2.1 计算各分支等效电阻值

该变压器低压侧为三角形连接，其等效电路图如图2所示。

图2 低压侧等效电路图以及星三角变换图

先采用Δ-Y变换，运用公式(1)求出Ra0，Rb0，Rc0，之后采用Y-Δ变换，运用公式(2)求出Ra0b0，Rb0c0，Rc0a0。求出等效电阻值如表2所示。

(1)

(2)

表2 变压器低压侧直流电阻等效值表 μΩ

2.2.2 结果分析

从计算结果可以得出Rc0a0最大，结合变压器结构，发现c0a0之间的连接母排最长。初步判断可能由于变压器连接母排接触电阻较大，影响了直流电阻的测量值。将连接母排接触电阻考虑进去之后测量等效电路图如图3所示。

图3 等效电路图

为验证推测，拆除联接母排，测量各个分段电阻值，具体如表3。

表3 变压器低压侧各电阻值表 μΩ

由表3可得，a0b0间连接母排电阻为Rb0b+Rya0=149，约占了总测量电阻的9.08%；b0c0间连接母排电阻为Rc0c+Rzb0=58，约占了总测量电阻的3.73%；c0a0间连接母排电阻为Ra0a+Rxc0=215，约占了总测量电阻的12.57%。

由此可以确定上述推测的正确性：由于干式变压器连接母排间电阻值过大，明显影响测量值，导致三相直流电阻不平衡。

3 改进措施及验证

在c0a0处测量绕组直流电阻理论推导如式(3)所示：

+(Ra0a+Rxc0)

(3)

在ax处测量绕组直流电阻理论推导如公式(4)所示：

(4)

从公式3、公式4可以得出：

在ax处测量绕组的直流电阻R′ax仅与Rax有关，能够有效屏蔽连接母排电阻Ra0a与Rxc0对于测量值的影响，降低测量误差。

为验证上述分析计算，采取改进后测量方法，在ax,by,cz处进行测量。测量所得结果如表4所示。

表4 两种不同测量方法所得结果表

从表4可得，改进后试验方法能够有效屏蔽母排连接电阻对于低压绕组直流电阻测量值的影响，降低测量误差，提高测量精度。

4 结 语

本次干式变压器低压侧直流电阻偏差超标的原因为：测量时未能充分考虑连接母排电阻对于测量值的影响，致使测量误差偏大，导致三相直流电阻不平衡。改变测量位置后，有效消除了连接母排电阻对于测量结果的影响，降低了测量误差，试验合格。

在测量大容量，高变比的变压器低压侧直流电阻时，由于其本身阻值较小，应充分考虑到连接母排电阻对于测量值的影响。

致使变压器直流电阻偏差超标原因很多，建议反复进行试验，深入分析试验数据，依据试验结果综合判断。