曲曉峰 李貽凱

（南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司檢修試驗(yàn)中心，廣州 510000）

變壓器繞組直流電阻測量是預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目中必不可少的項(xiàng)目，在變壓器在制造過程中、大修后、交接試驗(yàn)和繞組平均溫升的測定及故障判斷等都必須進(jìn)行此項(xiàng)試驗(yàn)，準(zhǔn)確測量繞組的直流電阻對確定變壓器的健康狀況有十分重要的意義。測量變壓器繞組直流電阻有以下意義：①檢查繞組接頭的焊接質(zhì)量和繞組間是否存在匝間短路；②電壓分接頭開關(guān)的各個位置接觸是否良好以及分接開關(guān)實(shí)際位置與指示位置是否相符；③檢查繞組或者引出線有無斷折處；④多股導(dǎo)線并繞的繞組是否有斷股等情況。

快速測量繞組的直流電阻對減少設(shè)備檢修時間，減輕勞動強(qiáng)度，快速判斷設(shè)備健康狀況，增加設(shè)備可用率方面有一定的意義。本文主要介紹了某蓄能水電廠500kV主變預(yù)防性試驗(yàn)過程中出現(xiàn)的低壓繞組直流電阻測量時間過長的現(xiàn)象，并對該現(xiàn)象進(jìn)行了分析，提出了解決方法。

1 變壓器直流電阻測量原理

變壓器繞組直流電阻測量的等效電路原理圖如圖1所示，其中L，R為充電電感以及被測電阻。

圖1 測量接線原理圖

由圖1可得測量回路的過渡過程應(yīng)該滿足

電路達(dá)到穩(wěn)定時間的長短，取決于L與R的比值，τ稱為時間常數(shù)。由于大型變壓器的τ值較大，故其達(dá)到穩(wěn)態(tài)的時間就相對比較長，一般情況下t=5τ時電流已達(dá)到穩(wěn)定值的99.3%，t=6τ等于電流達(dá)到穩(wěn)定值的99.75%。圖2為電流隨時間變化關(guān)系曲線圖。

圖2 電流隨時間變化關(guān)系曲線圖

從時間常數(shù)τ=L/R可知，減小τ，縮短充電時間的方法有兩種減小電感L或者增加電阻R。在實(shí)際測量過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)檢測主變低壓繞組直流電阻時如果將主變高壓側(cè)繞組三相短接接地，則測量時間會非常長；當(dāng)將主變高壓側(cè)繞組開路時，或者采用助磁法進(jìn)行測量時，電流穩(wěn)定時間就會大幅減少。

2 低壓側(cè)繞組直流電阻測試?yán)碚摲治?/h2>

2.1 數(shù)學(xué)模型

高壓側(cè)繞組開路時低壓側(cè)繞組直流電阻測量原理在第1部分已經(jīng)進(jìn)行了分析，下面對高壓繞組短接接地時低壓側(cè)繞組直流電阻測量時間較長的原因進(jìn)行分析，圖3為高壓繞組短接接地時低壓側(cè)繞組直流電阻測量簡化原理圖。

圖3 高壓繞組短路接地法測量原理圖

由圖3可知

初始條件為i1( 0) = i2(t) = 0 ，拉氏變換求解可得

由拉氏逆變換可得

式中，r1、 L1為變壓器低壓側(cè)繞組電阻、電感； r2、L2為變壓器高壓側(cè)繞組電阻、電感；E為直流電壓源；M為互感；K為耦合系數(shù)； ?1、 ?2為系數(shù)。

實(shí)例分析：

以某500kV變壓器為例： r1=0.0027Ω（75℃），r2=0.7735Ω（75℃），L1≈0.7H，L2≈220H。將 r1、L1、r2、 L2代入式（9）至式（11），設(shè)K=0.95，E=1V，可得

通過式（12）及式（13）式做出高壓繞組短路接地法以及高壓繞組開路法，兩種方式下的電流i1隨時間變化關(guān)系曲線圖，如圖4所示，可以明顯看出高壓側(cè)開路時電流收斂較快。

2.2 某蓄能水電廠主變低壓繞組直阻實(shí)例分析

筆者在日常對某廠500kV變壓器低壓繞組進(jìn)行直流電阻測試時使用了3種方法，試驗(yàn)情況如下：表1為高壓繞組短接接地時低壓側(cè)繞組直流電阻測量結(jié)果，簡稱高壓側(cè)繞組短路接地法；表2為高壓側(cè)繞組開路時低壓側(cè)繞組直流電阻測量結(jié)果，簡稱高壓側(cè)繞組開路法；表3為采用助磁法低壓側(cè)繞組直流電阻測量結(jié)果，簡稱助磁法，測試接線原理如圖5所示。

圖4 兩種方式下的i1電流隨時間變化關(guān)系曲線圖

表1 高壓側(cè)繞組短路接地法測量結(jié)果

表2 高壓側(cè)繞組開路法測量結(jié)果

（續(xù)）

表3 助磁法測量結(jié)果

圖5 助磁法接線原理圖

從表1至表3對比中不難看出，高壓側(cè)繞組開路法、高壓側(cè)繞組短路接地法以及助磁法測量低壓側(cè)繞組直流電阻的測量結(jié)果準(zhǔn)確度基本一致，但從測試時間上來看，助磁法同高壓側(cè)繞組開路法測量的速度相當(dāng)，均明顯優(yōu)于高壓側(cè)繞組短路接地法，這一點(diǎn)與前文理論分析結(jié)論一致。

3 結(jié)論

在日常維護(hù)、測量變壓器低壓側(cè)直流電阻時，發(fā)現(xiàn)存在測試時間過長的問題。通過將三相變壓器簡化為單相進(jìn)行理論分析，可以得出在測量低壓側(cè)繞組絕緣時，使用高壓側(cè)繞組開路測試法或助磁法的測試速度明顯優(yōu)于高壓側(cè)繞組短路接地測試法的速度。筆者分別使用上述3種方法對某水電廠500kV主變進(jìn)行低壓側(cè)繞組直流電阻測試，現(xiàn)地試驗(yàn)結(jié)果與理論分析計算結(jié)果一致。

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