变压器的试验原理及方法（下）

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第三节  电力变压器的直流电阻试验

规程规定它是变压器大修时、无载开关调级后、变压器出口短路后和3～5年1次等必试项目。

在变压器的所有试验项目中是一项较为方便而有效的考核绕组纵绝缘和电流回路连接状况的试验。它能够反映绕组匝间短路、绕组断股、分接开关接触状态以及导线电阻的差异和接头接触不良等缺陷故障，也是判断各相绕组直流电阻是否平衡、调压开关档位是否正确的有效手段。

1、试验周期

变压器绕组直流电阻正常情况下3～5年检测一次。但有如下情况必须检测：

（1）对无励磁调压变压器变换分接位置后必须进行检测(对使用的分接锁定后检测)   

（2）有载调压变压器在分接开关检修后必须对所有分接进行检测。

（3）变压器大修后必须进行检测。

（4）必要时进行检测。如变压器经出口短路后必须进行检测。

2、试验要求

（1）变压器容量在1．6MVA及以上，相间互差不大于2%（警示值）,同相初值差不超过±2%（警示值），（绕组直流电阻相互间差别不应大于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）容量在1.6MVA以下，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%；如直流电阻相间差在变压器出厂时超过规定，制造厂已说明了这种偏差的原因，也以变化不大于2%考核。

（4）不同温度下的电阻值应换算到同一温度下进行比较，并按下式换算:

式中：R1、R2——分别为温度t1、t2时的电阻值；

T——常数，其中铜导线为235，铝导线为225

状态检修试验规程要求相绕组电组互差不大于2%，所谓互差，指任意两相绕组电阻之差，除以两者中的小者，再乘以100%得到的结果。在DL/T 596中，不是采用互差，而是采用与三相平均值比，这会降低了“信噪比”。例如，假设A、B、C三相绕组电阻的初始值都为1，因某种缺陷，A相绕组电阻变化为1.03，变了3%，应该是超标了，但按DL/T 596方法计算，变化了1.98%，是合格的！首先“信噪比”从3%降低为1.98%，其次，判断结果也出现了差异。线间电阻要求换算到相绕组电阻的道理也一样。

3、减少测量时间提高检测准确度的措施

（1）助磁法

助磁法是迫使铁心磁通迅速趋于饱和，从而降低自感效应归纳起来可缩短时间常数，大体有以下几种方法：

(a) 用大容量蓄电池或稳流源通大电流测量。

(b) 把高、低压绕组串联起来通电流测量，采用同相位和同极性的高压绕组助磁

(c) 采用恒压恒流源法的直阻测量仪。使用时可把高、低压绕组串联起来，应用双通道对高、低压绕组同时测量，较好地解决了三相五柱式大容量变压器直流电阻测试的困难。

（2）消磁法

消磁法与助磁法相反，力求使通过铁心的磁通为零。使用的方法有两种：

(a) 零序阻抗法。该方法仅适用于三柱铁心YN连接的变压器。它是将三相绕组并联起来同时通电，由于磁通需经气隙闭合，磁路的磁阻大大增加，绕组的电感随之减小，为此使测量电阻的时间缩短。

(b) 磁通势抵消法。试验时除在被测绕组通电流外，还在非被测绕组中通电流，使两者产生的磁通势大小相等、方向相反而互相抵消，保持铁心中磁通趋近于零，将绕组的电感降到最低限度，达到缩短测量时间的目的。

4、直流电阻检测与故障诊断实例

(1) 绕组断股故障的诊断

实例1：2003年6月12日，由天津市电科院电气室对北孙庄站#1主变（110kV) 进行预防性试验过程中，发现#1主变10KV侧直流电阻三相严重不平衡，三相不平衡率已达8%。

2002年~2003年#1主变10KV线圈直流电阻测量数据如下：

色谱分析发现，乙炔含量由去年的0.15变化到6.88。有明显增长,判断主变内部存在金属性放电。

6月23日，由供修厂对该主变进行解体后发现，其10KV线圈C相有三颗断股，且由于匝间绝缘破损，有明显放电痕迹，见照片

实例2：110kV坪塘#2主变试验发现低压侧直流电阻三相不平衡率严重超标，低压侧直流电阻ab、bc、ca分别为13.60mΩ、11.62mΩ、11.67mΩ，折算成低压a、b、c三相直流电阻分别为16.55mΩ、23.14mΩ、16.42mΩ，低压侧直流电阻三相不平衡率达到40.9%，判定低压b相绕组存在烧坏可能。

(2) 有载调压切换开关故障的诊断

某变压器110kV侧直流电阻不平衡，其中C相直流电阻和各个分接之间电阻值相差较大。A、B相的每个分接之间直流电阻相差约为10～11.7u欧，而C相每个分接之间直流电阻相差为4.9—6.4 u欧和14.1～16.4 u欧，初步判断C相回路不正常。

通过其直流电阻数据CO(C端到中性点O端)的直流回路进行分析，确定绕组本身缺陷的可能性小，有载调压装置的极性开关和选择开关缺陷的可能性也极小，所以，缺陷可能在切换开关上。经对切换开关吊盖检查发现，有一个固定切换开关的一个极性到选择开关的固定螺丝拧断，致使零点的接触电阻增大，而出现直流电阻规律性不正常的现象。

2010年10月29日，冷水江电力局对禾青主变#1主变进行例行试验。发现该变压器本体油色谱中乙炔含量为10.89ul/l，总烃165.81ul/l，用三比值法判断为经判断为内部电弧放电及过热。调压开关油色谱无异常。变压器绕组直阻试验发现第四档和第十六档C相直阻远远高于其他两相，其中第四档不平衡系数达到了25.21%，第十六档不平衡系数也达到了19.57%，吊出切换开关后测量发现第四档和第十六档不平衡系数依然有16%以上。

主变吊罩检修，发现4档C相动触头压片已经明显松动，压板变形松动导致动静触头接触不良，从而使4档C相直阻严重超标。

(3)无载调压开关故障的诊断

在对某电力修造厂改造的变压器交接验收试验时，发现其中压绕组Am、Bm、Cm三相无载磁分接开关的直流电阻数据混乱、无规律，分接位置与所测直流电阻的数值不对应。

经吊罩检查，发现三相开关位置与指示位置不符，经重新调整组装后恢复正常。

5、绕组引线连接不良故障的诊断

一台35kV变压器侧直流电阻不平衡率远大于2％，怀疑分接开关有问题，所以转动分接开关后复测，其不平衡率仍然很大，又分别测其他几个分接位置的直流电阻，其不平衡率都在11％以上，而且规律都是A相直流电阻偏大，好似在A相绕组中已串入一个电阻，这一电阻的产生可能出现在A相绕组的首端或套管的引线连接处，是否为连接不良造成。经分析确认后，停电打开A相套管下部的手孔门检查，发现引线与套管连接松动(螺丝连接)，主要由于安装时未装紧，且无垫圈而引起，经紧固后恢复正常。

通过上述案例可见，变压器绕组直流电阻的测量能发现回路中某些重大缺陷，判断的灵敏度和准确性亦较高，但现场测试中应遵循如下相关要求，才能得到准确的诊断效果。

(1) 通过对变压器直流电阻进行测量分析时，其电感较大，一定要充电到位，将自感效应降低到最小程度，待仪表指针基本稳定后读取电阻值，提高一次回路直流电阻测量的正确性和准确性。

(2) 测量的数据要进行横向和纵向的比较，对温度、湿度、测量仪器、测量方法、测量过程和测量设备进行分析。

(3) 分析数据时，要综合考虑相关的因素和判据，不能单搬规程的标准数值，而要根据规程的思路、现场的具体情况，具体分析设备测量数据的发展和变化过程。

(4) 要结合设备的具体结构，分析设备内部的具体情况，根据不同情况进行直流电阻的测量，以得到正确判断结论。

(5) 重视综合方法的分析判断与验证。如有些案例中通过绕组分接头电压比试验，能够有效验证分接相关的档位，而且还能检验出变压器绕组的连接组别是否正确。

更多详情可了解华天电力生产的直流电阻测试仪。

第四节 电力变压器的短路和空载试验

1、变压器空载试验和负载试验的目的和意义

变压器的损耗是变压器的重要性能参数，一方面表示变压器在运行过程中的效率，另一方面表明变压器在设计制造的性能是否满足要求。变压器空载损耗和空载电流测量、负载损耗和短路阻抗测量都是变压器的例行试验。

进行空载试验的目的是：测量变压器的空载损耗和空载电流；验证变压器铁心的设计计算、工艺制造是否满足技术条件和标准的要求；检查变压器铁心是否存在缺陷，如局部过热，局部绝缘不良等。

变压器的空载试验就是从变压器任一组线圈施加额定电压，其它线圈开路的情况下，测量变压器的空载损耗和空载电流。空载电流用它与额定电流的百分数表示，即：

变压器的短路试验就是将变压器的一组线圈短路，在另一线圈加上额定频率的交流电压使变压器线圈内的电流为额定值，此时所测得的损耗为短路损耗，所加的电压为短路电压，短路电压是以被加电压线圈的额定电压百分数表示的：

此时求得的阻抗为短路阻抗，同样以被加压线圈的额定阻抗百分数表示：

变压器的短路电压百分数和短路阻抗百分数是相等的，并且其有功分量和无功分量也对应相等。

进行负载试验的目的是：计算和确定变压器有无可能与其它变压器并联运行；计算和试验变压器短路时的热稳定和动稳定；计算变压器的效率；计算变压器二次侧电压由于负载改变而产生的变化。

2、变压器空载和负载试验的接线和试验方法

对于单相变压器，可采用图5－12所示的接线进行空载试验。对于三相变压器，可采用图5－13和图5－14所示的两瓦特表法进行空载试验。

空载试验时，在变压器的一侧（可根据试验条件而定）施加额定电压，其余各绕组开路。

短路试验时，在变压器的一侧施加工频交流电压，调整施加电压，使线圈中的电流等于额定值；有时由于现场条件的限制，也可以在较低电流下进行试验，但不应低于额定电流的50%。

3、试验要求和注意事项

（1）试验电压一般应为额定频率、正弦波形，并使用一定准确等级的仪表和互感器。如果施加电压的线圈有分接，则应在额定分接位置。

（2）试验中所有接入系统的一次设备都要按要求试验合格，设备外壳和二次回路应可靠接地，与试验有关的保护应投入，保护的动作电流与时间要进行校核。

（3）三相变压器，当试验用电源有足够容量，在试验过程中保持电压稳定。并为实际上的三相对称正弦波形时，其电流和电压的数值，应以三相仪表的平均值为准。

（4）联结短路用的导线必须有足够的截面，并尽可能的短，连接处接触良好。

4、试验结果的计算

（1）试验温度下阻抗电压：阻抗电压以实测电压UK占加压绕组额定电压的百分数表示（Ue为额定电压）：

（2）试验温度下负载损耗：变压器的负载损耗PK等于两个功率表读数的代数和，即

（3） 温度系数(Q—试验时器温度铜T=235  铝T=225)：

（4） 换算至75℃下负载损耗：

（5）换算至75℃下阻抗压降：

5、降低电流时的负载试验有关计算

由于负载试验所需容量较大，尤其对容量较大的变压器，在现场试验时，试验电源和调压器的容量很难满足要求。但负载试验中，所加电流与测量电压和损耗呈线性关系，因此规程允许降低电流进行负载试验，并对所测量的数据作以下换算：

I ’   — 试验电流；

Ie      — 额定电流；

UK’ — 在电流I'下测得的阻抗电压值；

PK’ — 在电流I'下测得的负载损耗值；

6、测量结果的判断

（1）应与出厂值进行比较，不应有较大偏差。

（2）应与国标中规定的标准值进行比较，应符合国标所规定的范围。（可把国标UK75℃、PK75℃规定值再增加UK75℃：±10%  PK75℃：+15%）见电力变压器GB1094.1～1094.5 。

7、举例

型式：       S7-200  200kVA        UK%：3.94%  Yyn0

额定电压：10000±5%/400V       组别 ：

额定电流：11.55/288.7A

（1）空载试验：二次加压，一次开路，额定分头Ⅱ。

a 空载电流百分数

b 空载损耗

标准I0=3.5  P0=540W  结论：合格。

2）负载试验：从一次加压，二次三相短路,额定分头Ⅱ。变压器油温：12℃   铜线

a 温度系数：

b 试验温度下负载损耗：

c 试验温度下阻抗电压：

d 换算至75℃下负载损耗：

e 换算至75℃阻抗压降%：

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