一起变压器直流电阻不平衡故障的分析处理

深圳供电局有限公司 张亚冰 孙 奇 蒙志强 刘 勇

电力变压器是电力系统中的重要设备，其安全稳定运行对电力系统的安全稳定具有重要意义。为了结合目前电网电压的变化和各种用电设备的需求，变压器在运行中进行分级调压需用到分接开关。在变换分接开关的过程中，会出现多种原因导致分接开关接触不良，从而出现发热的情况，严重的甚至会烧毁变压器。因此，分接开关运行状态的好坏直接影响到变压器的安全稳定运行。变压器存在运行缺陷的问题中，绕组相间或线间直流电阻不平衡率超标出现的概率相对较大，为了查找变压器的运行故障，目前一般采用变压器绕组直流电阻试验法[1-3]。变压器直流电阻试验是变压器试验中重要项目，正确的测量结果对分析处理变压器故障有着较大的指导作用。

如何开展好有载开关的检修与维护工作，确保变压器正确调压，是目刚检修部门面临的重要任务，严重影响变电站的安全运行。国家标准（GB/T 10228-2015)《干式电力变压器技术参数和要求》和（GB/T6451-2015）《油浸式电力变压器技术参数和要求》对变压器绕组直流电阻的不平衡率作了要求，明确规定了绕组直流电阻不平衡率的相间差和线间差的偏差限值。在实际的工程应用中，测试绕组直流电阻，其一是为了测试直流电阻不平衡率是否满足要求，其二是为了检查绕组、引线、分接开关和套管等部件是否能够良好接触、绕组匝间是否存在短路故障等问题。直流电阻试验，还能够检查出变压器绕组内部导线的焊接质量，导线与引线的焊接质量，三相电阻是否平衡等问题。

直流电阻不平衡会造成变压器相间以及线地间出现循环电流,出现循环电流会导致变压器出现附加损耗。若情况较严重，有可能会出现变压器产生不对称运行甚至是变压器出现烧毁等安全事故。大型变压器接头松动、分接开关接触不良，档位错误、使用接线方式和其内部结构的制造工艺等都会一定程度的对变压器直流电阻的最终测试结果造成影响，因而导致其内部绕组出现直流电阻平衡故障。变压器绕组直流电阻试验过程中如果存在直流电阻测试数据异常的情况，证明变压器一定程度上存在某些运行缺陷，此时就需要及时分析处理，以避免造成故障扩大，甚至出现较为严重的停电故障。

因此，目前变压器在出厂、交接及运行的过程中，均须对变压器开展绕组直流电阻试验，该项试验可及时发现绕组内部、调分接开关及接触点间的接触异常，避免变压器在运行中因绕组电气回路接触不良引发变压器内部局部过热，甚至最终引发变压器烧损，造成电网和设备的双重损失。在故障的发现和处理的过程中需要对故障进行准确的判断，通过分析数据对具体的故障点进行查找并且及时的处理，这样可以有效的防止盲目工作浪费大量的时间，可以让检修的工作量大大降低，提升检修的作业效率，大幅降低人力资源的浪费以及电力设施停电带来的经济损失。本文将对一起变压器直流电阻不平衡故障的发现和处理过程进行讲述，从多维度分析绕组直流电阻试验数据，挖掘数据异常表象下的内部原因，为变压器直流电阻异常分析与故障定位提供新的思维路径。

1 绕组直流电阻数据分析

1.1 概况

2022年9 月，按照中国南方电网企业标准Q/CSG1206007-2017《电力设备检修试验规程》要求，对110kV石厦站#1主变开展预防性试验，在试验过程中发现高压侧绕组直流电阻的三相间不平衡率严重超标，所有档位直流电阻三相间不平衡率均超过规程规定的“各相绕组电阻相互间的差别不应大于平均值的2%”的要求。该台变压器是由三菱电机株式会社于1996年8月生产的CR/CRB-NRH型油浸式变压器，配备三菱电机株式会社于1996年7月生产的NRHⅢ400-120-12193G-DM2型有载分接开关。

1.2 试验数据横向对比

该台变压器的有载分接开关配置17个档位，按照规程要求，对所有档位绕组直流电阻相间不平衡率进行分析，所有档位直流电阻相间不平衡率均超过2%，整体分布区间位于4.0%～10.0%，C相绕组直流电阻在各档位均显著偏大，初步判断C相绕组电气回路内部存在接触不良。

1.3 试验数据历史对比

该台主变曾于2016年4月开展过绕组直流电阻试验，试验结果虽符合规程要求，但C相直流电阻已呈现整体偏大的迹象。按照规程要求，与历史数据进行比较，将上次测试值换算至与本次测试相同温度（本次测试变压器油温37℃，上次测试变压器油温45℃），分析各相各档位2次试验数据变化情况。

通过对比发现，B相绕组直流电阻数据2次测试间无明显差异，所有档位变化率均在±0.2%以内，表明本次测试B相直流电阻无异常。A相绕组直流电阻除11档和17档外，其他档位2次测试间数据对比均符合规程要求，变化率在2%以内，11档和17档数据变化率略超规程要求，所有档位中大部分档位数据合格，个别档位数据超标，不合格档位未呈现一定规律，据此判断A相绕组电气回路中无因公共接触点接触不良导致的接触异常，11档和17档直流电阻变化率偏大可能是由于有载分接开关内部档位分接选择开关接触不良引起。

C相绕组直流电阻所有档位2次测试间数据对比变化率均超2%，分布在2.8%～8.7%，且无规律可循，试验过程中曾反复多次测试，多次测试间数据重复性较差，测试结果具有较大随机性，据此判断绕组电气回路内部可能存在一个活动公共接触点存在接触不良情况，因该接触点为活动接触点，故接触电阻依赖于每次档位切换后的接触情况。

1.4 档间差数据分析

变压器绕组直流电阻正常时，各档位档间差相对恒定，一般会在某个数值上次波动，如个别档位直流电阻数据异常时，该档位与其临近档位的档间差将发生变化，具体分下述4种情况。

一是如个别档位直流电阻数据异常，该档位与邻近档位间档间差发生变化，且邻近档位间变化方向相反，其他档位档间差无变化，表明分接开关内存在个别档位分接选择开关接触不良隐患。

二是如某相绕组所有档位直流电阻均偏大，且增大数值基本一致，档间差无明显变化，表明绕组电气回路内存在固定公共接触点接触不良隐患。

三是如某相绕组所有档位直流电阻均偏大，个别档位增大数值不一致，且多次测试数据重复性较好，个别档位邻近档间差明显变化，表明绕组电气回路内存在固定公共接触点接触不良隐患叠加个别档位分接选择开关接触不良隐患。

四是如某相绕组所有档位直流电阻均偏大，各档位档间差无固定变化规律，且多次测试数据重复性较差，表面绕组电气回路内部存在活动公共接触点接触不良隐患，同时不排除个别档位分接选择开关接触不良。

本次测试档间差试验，B相除11档外，其他档位档间差相对稳定；A相除11档和17档邻近档间差外，其他档位档间差相对稳定；C相档间差变化无规律可循。

1.5 测试结论

综合分析认为，B相绕组直流电阻试验数据无异常，A相绕组11档和17档绕组直流电阻试验数据异常，异常原因可能为该2档位有载分接开关内档位分接选择开关接触不良引起，接触不良原因可能为弹簧压力不足、触指表面附着油泥等。C相绕组直流电阻整体偏大，各档位数值增大情况差异性较大，且反复多次测试间数据重复性差、随机性强，分析认为C相绕组电气回路内存在活动公共接触点接触不良隐患，同时不排除个别档位分接选择开关接触不良隐患，故障点位于有载分接开关内部的活动部件，建议对分接开关进行吊芯检查并处理。

2 吊芯检查及处理情况

2.1 分接选择开关触头清洁及更换

对该台变压器有载分接开关进行吊芯检查，检查发现分接开关内部各相动静触头表面均存在不同程度油泥附着情况，未发现因接触不良放电而造成的触头烧蚀现象，手指按压C相各分接选择开关触头，发现存在不同程度弹簧压力不足情况，对三相所有档位分接开关触头表面油泥进行清洁处理，并更换C相分接开关触头。

2.2 C相主触头更换

分接开关动触头吊出后，对动触头电气回路进行回路电阻测试，测试分接开关动触头各相触头至中性点触头回路电阻，采用100A直流电流时，C相回路电阻约8mΩ，B相回路电阻350uΩ，A相回路电阻430uΩ。C相主触头表面严重氧化，对C相主触头经油泥清洁处理和反复滚动摩擦后，C相回路电阻无下降趋势，随即对C相主触头进行更换处理。

更换并做清洁处理后，分接开关动触头ABC三相回路电阻分别为120.7uΩ、336.8uΩ、416.4uΩ，测试各相主触头至过渡触头接触电阻均在2.7～2.8Ω范围内，试验数据合格。分接开关装入变压器后，对变压器再次开展直流电阻测试，所有档位不平衡率均在1%以内，试验结果满足规程要求。

3 结论及建议

3.1 结论

通过对110kV石厦站#2主变高压侧绕组直流电阻不平衡故障的分析和处理过程，表明对运行中变压器定期开展直流电阻测试，可及时发现绕组电气回路中接触不良隐患，对保障变压器安全稳定运行具有重要意义。针对直流电阻试验数据的分析不应局限于相间横比，应通过各相不同档位数据纵比、档间差比较等数据分析手段，通过数据表象深入分析数据变化规律，对分析判断具体故障部位具有重要意义。

3.2 运维建议

一是应定期按要求开展变压器直流电阻测试，测试时分接开关应经过充分打磨，建议不少于5个档位切换循环，数据异常时应首先排除仪器问题和夹线干扰，如接线钳接触不良等。

二是绕组直流电阻数据异常时故障排查应遵循由外而内、由简而易的原则，即首先排查抱箍、将军帽接触不良，然后排查调压开关接触不良，最后排查主变本体内部绕组接触不良。

三是绕组直流电阻数据异常时，应加强数据分析，从多维度、多角度开展数据分析，挖掘潜在价值，提升故障部位准确判断能力，减少无效排查，提升检修效率。

四是针对调压开关动作次数较多，负荷较重的主变，考虑合理配置调压开关在线滤油装置，以改善调压开关运行环境。

4 结语

随着当前我国社会经济的逐步提升，电气行业也随之快速发展，在此发展过程中，电网的结构在不断地优化完善，供电质量得到了显著的提升。其中，变压器在电力系统运行过程中起到重要的作用，其运行状态的稳定性直接决定了电网系统的运行状态是否良好。在变压器存在运行缺陷的问题中，绕组相间或线间直流电阻不平衡率超标出现的概率相对比较大，为了查找出变压器的运行故障，目前现有技术一般采用变压器绕组直流电阻试验法。绕组直流电阻试验是发现变压器绕组内部接触不良、短路开路等缺陷的有效手段。

变压器绕组的性能能从变压器的直流电阻试验直接反应出来，直流电阻试验是变压器特性试验的一个重要项目。实际试验工作中，常发现变压器直流电阻测试数据中，会出现某几个档位数据或者某相数据普遍异常，造成变压器直流电阻三相不平衡率超标。在变压器进行直流电阻测试时，当某些数据异常时，就说明绕组电气回路中存在接触不良的故障，此时需要及时对故障进行分析和处理，可通过数据表象深入分析数据变化规律，从多维度分析绕组直流电阻试验数据，再根据数据分析判断具体故障部位，及时修复故障，保障变压器的正常运行，保证电网系统的稳定性运行。