电力变压器直阻不平衡的原因、影响及解决办法研究获奖科研报告

电力变压器直阻不平衡的原因、影响及解决办法研究获奖科研报告

摘

要：电力变压器是作为企业的电力最关键设备，其三相直阻不平衡故障在生产运行中危害很大，往往需要切断工艺负荷，停电、停工进行处理，极端情况下可能造成工厂停车。本文结合相关案例对变压器直阻不平衡问题的发现和处理进行研究分析。

关键词：变压器;直流电阻;三相电阻不平衡率

前言

某公司炼油厂有两台50MVA变压器已使用11年，期间共出现三次直阻不平衡故障，其中一起故障造成炼油厂的大部分装置失电，造成很大经济损失和严重影响。

1、名词解释

1.1变压器

变压器是通过电磁感应原理实现电能传递的，共有两组线圈，初级线圈和次级线圈。当初级线圈通上交流电时，变压器铁芯产生交变磁场，次级线圈就产生感应电动势，从而得到不同电压等级的电能，其电压变比等于变压器的初级线圈与次级线圈的匝数之比。

1.2直流电阻

变压器直流电阻是指给元件通上直流电，所呈现出的电阻，即元件固有的静态电阻。变压器绕组直流电阻测试是出厂、交接和预防试验的基本项目之一，也是变压器出现故障后的重要检查项目。它能反映变压器的绕线焊接质量、分接开关接触不良、绕组或引出线断线以及绕组层间和匝间短路等缺陷，是检测直阻不平衡的直接办法。

1.3三相电流直阻不平衡率

三相变压器线圈的直流电阻是变压器测试中的一项重要性能参数，它的大小直接反映变压器三相线圈的电压电流的平衡性，计算方法为：（最大值-最小值）/平均值。在DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》中规定了变压器的不平衡率的限值：1.6MVA以上的变压器，各绕组相平衡率不大于2%，线不平衡率不大于1%。1.6MVA以下的变压器各绕组相平衡率不大于4%，线不平衡率不大于2%。

2、设备简介

某公司炼油厂的两台50MVA变压器，承载炼油厂所有用电负荷：54MW。在自备的15MW余热发电机运行的情况下，可允许短时单台变压器满载运行。

3、原因分析

3.1高压引流线与变压器高压套管将军帽接线处松动造成直阻不平衡

例如：2020年1月，炼油1#主变压器A相高压引流线与变压器高压套管将军帽接线处发热严重（发热严重期间，三相平均温度约为27℃，-1℃，1℃）。

为消除发热隐患，遂采取紧急“倒负荷”措施，将炼油装置全部负荷倒至2#主变，针对A相发热严重進行检查处理。对主变110kV侧进行直流电阻检测得到数据：AB相直流电阻309mΩ、BC相直流电阻310mΩ、CA相直流电阻325mΩ，经过计算110kV侧直阻不平衡率为：5.08%

即（325-309）/（309+310+325）/3*100%=5.08%，直阻不平衡率远大于规程里规定的1%。

检修人员分别对1#主变压器三相高压套管将军帽进行了拆卸检查，发现是A相套管将军帽松动。

3.2有载调压装置触点松动造成直阻不平衡

例如：2019年3月27日，炼油2#主变有载调压三相接触电阻不平衡造成三相绕组匝间短路，变压器重瓦斯保护动作，导致炼油厂大部分装置停车，造成很大经济损失和严重影响。

由于有载调压装置每调整一次档位，其本质就是增加或减少线圈的匝数，不同的档位有不同的接触点，当有载调压装置正好调整到触点松动的档位时，会发生接触电阻不平衡，触头就会拉弧短路，造成变压器有载调压装置损坏，重瓦斯动作。

3.3变压器内部连接造成直流电阻不平衡

变压器线圈在绕制、装配过程中，线圈内部导线与导线的连接以及线圈抽头与引线的连接都采用铜焊或气焊，然后通过螺丝紧固，当螺丝松动或者焊点出现“虚焊”等情况时，会造成阻值变大，造成变压器三相直流电阻不平衡。

4、造成的影响

4.1高压引流线与变压器高压套管将军帽接线处松动造的影响

将军帽松动，将会引起拉弧，套管持续放电，由于外部防雨罩的遮挡，内部微小拉弧很难被发现。经长时间拉弧后内部导电杆就会发热氧化，直流电阻也会越来越大，最后造成引线烧断，设备缺相，企业大面积停车，并引发变压器高压套管引线烧损、变压器油变质等问题。其维修周期较长，需要经过采购备件，放油、更换、加油、试验等多个步骤，最快也要10天左右，严重影响企业生产。

4.2有载调压直阻不平衡造成的影响

有载调压其中某一个档位直阻不平衡平时是很难发现的，只有在调整电压时会逐级进行调档，当调整到直阻不平衡的档位时就会有严重拉弧，造成触头表面有烧损，有载调压装置中绝缘油的击穿值就会下降，当再次调整档位时拉弧更加严重，瞬间压力增大从变压器薄弱点喷油，有载重瓦斯动作，并引起变压器保护动作，主变压器跳闸，造成工厂大面积停电。此故障不能及时恢复，需要重新采购有载调压装置、更新变压器油以及做交接和预防性试验。维修费用高且耽误工厂生产，带来巨大经济损失。

4.3变压器内部直流电阻不平衡造成的影响

当变压器内部出现“虚焊”或者螺丝松动造成直流电阻不平衡是直阻不平衡故障里最难发现和处理的一种，因为变压器内部往往是最后检查的部位。当变压器内部出现“虚焊”或松动时会引起变压器内部拉弧，造成压力过大损毁变压器，是变压器故障里最严重的一种，若不能及时发现，将对变压器内部造成巨大损坏，严重的甚至造成不可逆故障。此类故障也因其不易发现和故障突发性造成采购困难、安装工期长、耽误工厂正常生产。

5、解决办法

5.1高压引流线与变压器高压套管将军帽接线处松动解决办法

首先将引线接头打开，拆下将军帽，对导电螺纹氧化层用棉纱蘸研磨膏顺螺纹方向反复拉磨后用酒精擦拭干净，再涂抹导电膏，对可能出现滑丝的变压器套管将军帽紧固螺栓，可采用10mm丝锥攻丝以恢复丝扣正常。在处理导电杆与将军帽的螺纹内间隙时，须先用千分尺测量厚度，然后加入铜镀锌垫片，恢复导电杆与将军帽的连接并使其受力均匀。

检修结束后，测量三相直流电阻分别为AB相308

mΩ、BC相309mΩ、CA相309mΩ.经过计算三相直阻不平衡率为0.3%。送电后A相套管发热现象消除。

5.2有载调压直阻不平衡处理方法

有载调压装置直阻不平衡时，首先对变压器做停电处理，然后吊芯进行检查，如果发现分接头接线松动或有轻微烧损腐蚀的痕迹时，用800目砂纸进行打磨，紧固各分接头，并进行直流电阻测试。如果发现烧损腐蚀严重须及时对触点进行原厂备件更换和进行相关交接试验。

5.3变压器内部直流电阻不平衡解决办法

当检测到变压器内部直阻不平衡时首先需要停电做好安全措施，然后用抽油机将变压器内部油抽至干净的储油罐。待油抽完后，打开变压器检修人孔，检修人员穿干净无菌的防护服进入变压器，分别对每相焊点、压接点逐一检测。检测方法为边测直流电阻，边活动内部焊点及压接点，当出现直阻变化较大时，活动的焊点及压接点即为故障点。待处理完故障点后，对所有焊点及压接点进行紧固，然后再进行直流电阻测试。最后对变压器油进行过滤和试验，试验合格，可将变压器油抽回变压器观察运行，若变压器油不合格，须更换新变压器油。

6、结束语

变压器直流电阻不平衡会造成三相电压不平衡、故障点发热，甚至造成变压器损毁事故，严重的引起工厂停工，造成巨大的经济损失。通过总结主变压器故障案例和处理办法，在平时的工作当中需着重监测变压器各接触点、连接