变压器直流电阻超标故障分析

摘要：现阶段，我国社会经济水平显著提升，在这样的背景下，用户对供电可靠性、稳定性、持续性的要求也越来越高。电力设备尤其是主设备的缺陷故障，对电网的安全稳定运行造成一定影响。电力变压器作为电力系统中的主要设备，发现并及时处置变压器故障对保证电网安全稳定运行十分重要。本文通过试验数据分析以及对主变进行返厂解体检查，研究了一起由于绕组出线设计不合理造成直流电阻超标的主变故障，并介绍了对应处理措施，对电网主变维护具有一定的参考意义。

关键词：变压器；绕组；直流电阻 引言

变压器是电力系统变电站的重要设备，对电流传输、应用和安全使用意义重大。高压套管（又称绝缘套管）是变压器的重要组成部件。变压器上的高压引出线必须经过高压套管，使带电的高压引出线和接地的油箱相互绝缘，确保设备安全。高压套管将军帽则是套管的重要配件之一，主要作用是连接变压器内外部配件和支撑固定高压引出线。

1 问题的提出

电力标准DL/T596—2005《电力设备预防性试验规程》中强调，变压器绕组的直流电阻测试是变压器例行、交接和预防性试验必须做的试验项目。直流电阻及其不平衡率是综合评估变压器绕组运行工况状态和异常故障判断的重要依据。在DL/T596—1996中明确规定:l600kVA以上的变压器，其相间电阻不平衡率不允许超过2.00%，且线间电阻不平衡率不允许超过1.00%。2013年在对某主变进行例行试验时，发现该主变低压侧线间直流电阻不平衡率达到了15.30%，严重超过规范允许的1.00%的技术指标。为了排除检测设备自身引起的测量误差，经过多次试验，结果不平衡率比较稳定均维持在15.00%左右。从大量文献资料和实践工作经验表明:引起主变直流电阻异常的原因主要有分接开关不良、接头焊接不良、

三角形连接绕组某一相存在断线等问题。为了准确排除主变绕组直流电阻异常缺陷，结合主变直流电阻实测值及其不平衡率数据，采用排除法进行故障排查，以便有效指导主变检修维护工作的顺利开展。

2 故障概况

故障主变为FPSZ7-120000/220型产品。该主变采用SHM-1型有载分接开关，该分接开关为复合式结构，由切换开关和分接选择器两部分组成。试验人员发现高压绕组A相直流电阻偏大，运行档3档相间差达到2.67%，初值差2.03%（规程要求相间差≤2%、初值差不超过±2%）。对主变排油进入检查，发现高压绕组与套管引出线接触部位设计不合理，在长期承受电动力后接触面松动，造成A相直流电阻偏大。对该部位进行打磨处理，采取可靠措施紧固后，三相直流电阻平衡，试验合格，设备正常投运。

3 故障的危害

套管导电杆属于变压器内、外部引线连接的重要部分，应尽可能减少接头，接头松动、长期发热对变压器的安全稳定运行会造成极大危害。(1)电阻不规律变化，造成三相不平衡，产生高频或畸波电流，影响输出电压的波形及相位。(2)引线接触不良时易产生局部放电现象，加快绝缘油劣化。长期放电会导致油中溶解气体含量升高，主变跳闸。长期发热还会导致油温升高，变压器在长时间高温状态下运行会缩短内部绝缘纸板的寿命，绝缘纸板变脆，造成绝缘击穿事故。引线接头发热到一定程度时，会造成断路，主变缺相，会对整个电网的安全、稳定运行造成极大危害。

4 故障缺陷

（一）直流电阻测试数据异常的原因。变压器三相直流电阻不平衡系数偏大，一般有以下几种原因：（1）分接开关接触不良。这主要是由于分接开关内部不清洁、电镀层脱落、弹簧压力不够等原因造成。（2）变压器套管的导电杆与引线接触不良、螺丝松动等。（3）焊接不良。由于引线和绕组焊接处接触不良造成电阻偏大；多股并绕绕组，其中有几股线没有焊上或脱焊，此时电阻可能偏大。（4）三角形接线一相断线。（5）变压器绕组局部匝间、层、段间短路或断线。

（6）绕组结构设计不合理和导体材质不合格也会引起直流电阻不平衡度超标。（7）人为因素主要包括仪器选择不正确、测试方法不正确及测试要点未按规定执行等。（二）有载调压分接开关缺陷。有载调压分接开关缺陷主要有三种：有载调压开关档位指针移位、引线接错以及有载分接开关动静触头接触不良。其中以第三种缺陷在各类缺陷中所占比例最多，主要表现为某档或某几档的直流电阻值较大，直流电阻不平衡度偏高。其主要原因正如上述所说，有电镀层脱落、弹簧压力不够以及有载调压分接开关在调档时存在拉弧、油碳化等现象。下面将介绍一起变压器由于有载分接开关动静触头接触不良导致的三相直流电阻不平衡的案例。

5 主变低压侧绕组故障排查及定位处理 5.1 C相低压侧绕组故障排查

从实践工作经验可知，变压器运行过程中的自身缺陷或经运行逐步恶化引起的绕组直流电阻不平衡率超标故障，其主要原因包括以下方面:①结构件连接不良:此类故障主要表现在相应相别中的某档或某几档的绕组直流电阻偏大。②绕组缺陷:此类故障主要表现绕组或引线连接处存在缺陷(如虚焊)，造成绕组直流电阻偏大。对于△联接方式，如果出现某一相发生断线，则故障相其线电阻是正常值的3.0倍，而非故障相则为正常值的1.5倍。③有载开关故障。当有载分接开关档位指针发生移位、有载分接开关引线接错、有载分接开关动静触头解除不良等，均可能引起变压器绕组直流电阻值发生异常。从直流电阻测试值分析，已初步判断主变低压侧C相绕组存在缺陷故障。故障时Ｒco直流电阻值从0.12132升高到0.14931，但并没有增加到3.0倍，且Ｒao和Ｒbo虽有所上升，但也没有达到正常值的1.5倍。由此，可以排除C相绕组发生整相断线故障。进一步判断主变低压侧C相绕组或引线发生虚焊、断焊或某股断线问题。

5.2 故障处理

通过直流电阻测试数据分析和排油吊罩全面检查，准确定位低压侧C相绕组引出线多股扁铜线断线是导致#3主变直流电阻测试异常的原因。经与厂家售后及技术人员沟通后，决定将#3主变返厂进行低压侧C相绕组全面更换处理。在出厂

试验满足相关技术规范后，重新发到现场经安装、调试等过程，重新并网运行，一切监测指标正常。运行1个月后，重新对#3主变进行直流电阻值停电测试。测试结果表明:#3主变的高压侧和低压侧的线间直流电阻值重新回归到厂家正常指导值，不平衡率为0.65%，满足规范要求的1%的技术指标。#3主变直流电阻异常故障经过直流电阻异常数据值对比分析、排油吊罩全面检查和返厂全面更新处理后，重新恢复到正常稳定运行工况，确保#3主变供电的安全可靠性。

5.3 故障准确定位

为了尽快消除主变压器低压侧存在的安全隐患，对故障进行准确定位，决定采取主变排油吊罩检查。在吊罩后对变压器结构进行全面检查，发现低压侧A相绕组引出线处三股扁铜线与铜排联接处存在发黑现象。将包裹在外的绝缘纸加热至碳化，进一步去除表面绝缘后，发现低压三股并列扁铜线中的一股存在断线问题，另外两股扁铜线也存在不同程度损伤。根据A相绕组引出线一股断线故障位置及情况，推测A相绕组引出线在生产制造过程中可能存在质量隐患，并在后期运行中导线不断发热恶化变软，在电动力的作用下发生断裂。

5.4 检修经过

有载调压开关直流电阻不合格故障处理分析：（1）直流电阻值超差不大，并且三相都如此。这个情况可能是由于油膜或氧化膜造成的（CV型有载开关较多）。因此试验前，有载开关应先操作10个循环，以解决有载开关氧化膜问题；如果是油膜问题，开关必须吊芯打磨主动触头。（2）主变个别档位直流电阻不合格。因故障点没有公用位置，一般可以判断开关的个别静触头部位有问题。如主变导线与开关静触头未连好；或开关个别静触头不好，动静触头接触有问题。（3）直流电阻一相不合格，或组合式有载开关某一相双数或单数不合格。要具体分析导电回路上的公用连接点，找到故障点加以排除。但是必须先从简单部分开始检查。先检查引线在主变引出套管接头处有无松动或异常。再检查开关本身接触情况（如主动触头本身阻值大，输出触头未固定好，动静触头接触不好等），主变排油或吊罩处理是迫不得已之举。（4）直流电阻不合格时，必须排除人为因素和仪器因素。如主变直流电阻试验时，主变二次侧不能接地；直流电阻测试仪器可能有故障，引起直流电阻不合格等等。

5.5 预防措施

（1）结合日常工作加强巡查高压套管引出线端子的发热情况，包括高压套管将军帽发热情况，并不定期用红外温度仪检测，健全设备温度台账，及时消缺，防止因接触不良或引线开焊过热引起套管爆炸。为了确保变压器高压引出线连接安全可靠，如变压器引出线端子铜头时应为铜焊。（2）创造条件积极开展变压器在线监测技术，建议单位有条件时优选选用电气设备红外检测成像仪，积极有效对所有在运的高压电气设备进行定期检测，整理收集红外检测典型图谱，确保设备状态良好。（3）变压器安装现场应保持良好的清洁度和湿度，防止空气粉尘侵入套管将军帽内部，以防相关设备回路配件接触不良，甚至可能出现套管将军帽发热故障或事故。新安装的变压器应严格按照国家相关标准和规程验收，如高压套管将军帽设计或结构不合理的，应结合年度检修试验进行技术改造。（4）加强检修安装试验人员业务技能培训和责任心提升，严格按照变压器工艺标准要求作业，尤其是变压器年度检修和试验后，或设备抢修工作结束后，其装配质量应专人全面检查，确认变压器高压套管的导电杆和套管将军帽接触良好可靠。（5）要进一步将测量直阻与变压器油的色谱分析相结合进行综合判断，并在工作中注意积累这方面的经验，为分析与处理变压器直阻超标提供更全面的技术依据。

6 测量变压器直流电阻的注意事项

为保证变压器直流电阻测量的准确性、测量设备和人员的安全、加快试验进程。测量时须注意的事项如下：（1）带有电压分接头的变压器，测量应在所有分接头位置上进行。（2）三相变压器有中点引出线时，应测量各相绕组的电阻；无中点引出线时，可以测量线间电阻，然后计算各相电阻。（3）测量必须在绕组温度稳定的情况下进行，要求绕组与环境温度相差不超过3℃。在温度稳定的情况下，一般可用变压器的上层油温作为绕组温度，测量时应做好记录。（4）由于变压器的电感较大，电流稳定所需的时间较长。为了测量准确，必须等待表计指示稳定后再读数，必要时应采取措施缩短稳定时间。（5）考虑到有很多因素影响直流电阻测量的准确度，如仪表的准确度级、试验接线方式、温度测量的准确性、连线接触状况及电流稳定程度等，在测量完后要复查一遍，有怀疑时要

予以重测，以求得准确的测量结果。（6）测量时，非被试绕组均应开路，不能短接。在测量低压绕组时，在电源开合瞬间会在高压绕组中感应出较高的电压，应注意人身安全。（7）由于变压器电感较大，电源在接通或断开瞬间，自感电动势很高，因此为防止仪表损坏，要特别注意操作顺序。接通电源时，要先接通电源回路，再接通电压表或检流计，再断开电源回路。（8）测量电阻值应校正引线的影响。（9）为了与出厂值或以往测量值进行比较，应将任意温度下测量的直流电阻值换算到相同温度下。

结语

变压器绕组直流电阻测试是变压器运行工况评估重要的试验项目，通过测量变压器绕组的直流电阻，可以及时发现变压器绕组可能存在的接头质量问题，绕组引线及相线虚焊、断线，分接开关故障等内部缺陷问题。当变压器绕组直流电阻测试值异常时，应从故障前后直流测试值纵向和横向对比分析、故障排查、吊罩检查准确定位等方面，综合考虑各种相关的因素和判据，宜采取“先易后难、由表及里、逐步进行”的原则，必要时还需采用多种试验方法和手段，进行系统的数据分析和故障查找定位，及时排查和处理变压器内部存在的缺陷故障，确保变压器安全可靠、节能经济的高效稳定运行发展。

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