高压电机直流电阻超过多少会造成电流不平衡(一)
变压器直流电阻不平衡率超标原因分析
变压器直流电阻不平衡率超标原因分析
Cause Analysis on Abnormal Unbalance Rate of Transformer Direct Resistance 摘要: 找出引线电阻的差异、导线质量、引线连接不紧、分接开关接触不良、分接开关指位指针移位、绕组断股是引起变
压器直流电阻不平衡率超标的主要原因, 并结合实际情况, 提出相应的解决措施。 关键词: 直流电阻; 不平衡率; 超标
直流电阻测试是电力变压器(以下简称变压
器) 交接试验及预防性试验必不可少的试验, 是判断变压器是否存在故障的有效手段之一。因此, 研究变压器直流电阻不平衡率超标具有十分重要的作用。
1 变压器引线电阻
中、小型变压器的引线结构如图1 所示,由图1 可以看出, 各相绕组引线长短不同, 因此, 各相绕组的直流电阻就不同( Rab≈ Rbc < Rca) , 导致不平衡率超标。2002 年3 月, 辽宁石油化工大学1 台箱式变电站内的SL7 - 315/ 10 型变压器在做交接试验时, 低压侧直流电阻出厂值及实测值均超标(见表1) 。
图1 变压器二次引线结构示意图
表1 变压器的二次直流电阻及不平衡率
直流电阻/Ωa0 b0 c0不平衡率/ %(相间)
出厂值01002 098 01002 034 01002 135 4186
实测值01002 036 01001 992 01002 091 4185
由表1 可以看出, 由于引线的影响将导致变压
器绕组不平衡率超标。结合出厂试验报告中的数
据, 并根据经验判断是引线电阻的影响。变压器的
直流电阻虽然超标(规程规定< 4 %) , 但可以投入
运行, 变压器已投入运行2 年多, 未发现任何异
常。对于三相绕组直流电阻非常相近的变压器, a 、
c 两相绕组的直流电阻受引线的影响最大, 因此,
其不平衡率易超标。
为消除引线电阻差异的影响, 可采取以下措
施。
a. 在保证机械强度和电气绝缘距离的情况
下, 尽量减小低压套管间的距离, 缩短a 、c 相引
线, 减小引线电阻, 使三相引线电阻尽量接近。
b. 适当增加a 、c 相首端引线铜(铝) 排的
厚度或宽度。如能保证各相引线长度和截面之比近
似相等, 三相电阻值也近似相等。
c. 适当减小b 相引线的截面。在保证引线允
许载流量的条件下, 适当减小b 相引线截面, 使三 相引线电阻近似相等。
d. 寻找中性点引线的合适焊点。用仪器找出
a 、b、c 三相电阻平衡点, 然后将中性点引出线焊 在该点上。
e. 在最长引线绕组末端连接线上并联铜板
(如图1 中zy 之间) , 以减小其引线电阻。
f . 将3 个绕组中电阻值最大的绕组套在b
相, 可以弥补b 相引线短造成的影响。
在现场实践中, 可以选择一种方法单独使用, 也可以几种方法结合使用。
2 导线质量
实测表明, 有的变压器绕组的直流电阻偏差
较大,主要原因是有些导线的铜和银的含量低于 国家标准规定限额。即使采用合格的导线, 由于导 线截面尺寸偏差不同, 也可能导致绕组的直流电阻 不平衡率超标。如用3 盘3115 ×10 的扁铜线分别 绕制变压器的三相绕组, 导线铜材的电阻率很好,
ρ20 = 01017 24Ω·mm2/ m , 截面尺寸合格, 其中1 盘 尺寸是最大负偏差(窄边a 为- 3 % , 宽边b 为 - 7 % ,圆角半径r 为- 25 %) , 另2 盘尺寸是最大 正偏差( a 为+ 3 % , b 为+ 7 % , r 为+ 25 %) 。经 计算, 最大负偏差盘线, 其导线截面Smin = 311713 mm2 , R20 = 01000 572 3 Ω/ m , 最大正偏差的2 盘 线, 导线截面积Smax = 311713 mm2 , R20 =
01000 543 6Ω/ m , 排除其他因素的影响, 其直流电 阻不平衡率达5118 %。某组别为Y - d11 的6 300 kVA 变压器, 高压侧三相直流电阻不平衡率超过 4 % , 检查发现B 相绕组铜线本身质量不佳。 为消除导线质量的影响, 可采取以下措施。
a. 加强对入库线材的检测, 控制劣质导线的
流入。
b. 把最小截面改为标称截面, 有的变压器厂
把测量电阻值与标称截面的电阻值相比较, 有效地 消除直流电阻不平衡率超标现象。
3 引线连接
测试证明, 引线与套管导杆或分接开关之间连 接不紧, 将导致变压器直流电阻不平衡率超标。 抚顺某厂1 台SJL - 1000/ 10 型配电变压器, 在 做预防性试验时, 发现其低压侧直流电阻严重超 标, 测试结果见表2。由表2 可以看出, 变压器直 流电阻不平衡率大于4 % , 怀疑绕组有问题。后经 吊心检查, 发现C 相低压绕组与套管导电铜螺栓 连接处的软铜排发热变色, 连接处的紧固螺母松 动。清除氧化层, 锁紧紧固螺母后, 再测不平衡率 表2 变压器二次直流电阻及不平衡率
测试时间
直流电阻/Ω
a0 b0 c0
不平衡率
/ %
预试01001 072 01001 073 01001 495 39146 处理后01001 072 01001 073 01001 081 0184 符合要求。
抚顺某厂1 台SFSL1 - 10000/ 66 型降压变压器, 在做交接试验时, 发现中压绕组直流电阻不平衡率 超标(结果见表3) 。
表3 变压器一次直流电阻交接试验结果
分接位置
直流电阻/Ω
A0 B0 C0
不平衡率
/ %【高压电机直流电阻超过多少会造成电流不平衡】
Ⅳ 01316 01385 01317 2013
Ⅴ 01308 01346 01307 12118
由表3 可以看出, 变压器中压绕组直流电阻不 平衡率大于2 % (DL/ T 596 —1996 规程规定值) 。 吊罩检修发现, 中压绕组B 相第6 个分接引线与分
接开关导电柱连接松动。
某变电所10 000 kVA、60 kV 有载调压变压器, 做预试试验时发现, 直流电阻不合格, 试验结果见 表4。
表4 变压器一次直流电阻预试试验结果
分接位置
直流电阻/Ω
A0 B0 C0
不平衡率
/ %
Ⅶ 11140 11217 11139 617
Ⅷ 11118 11198 11116 711
Ⅸ 11139 11219 11137 710
由表4 可以看出, 在3 个分接位置, B 相直流 电阻较其他两相大7 %左右。停电检查发现, B 相 穿套管引线鼻子与将军帽接触不紧。解决此类问题 应采取以下措施。
a. 提高安装与检修质量, 检查各连接部位是 否连接良好。
b. 在运行中, 可利用色谱分析结果综合判
断, 及时检出不良部位, 及早处理。
c. 在运行中, 可通过红外线测试, 及时发现 接触不良部位, 及早处理。
4 分接开关
有载、无载分接开关接触不良是变压器各类缺 陷中数量最多的一种, 约占40 % , 给变压器安全 运行带来很大威胁。
华东局某台SFSLB1 - 20000/ 110 型主变压器, 预试时直流电阻三相平衡, 但运行8 个月后, 110 kV 侧C 相套管喷油, 温度达84 ℃。色谱分析认为 变压器内部有热故障(最热温度达150～300 ℃) , 可能是导电回路接触不良造成的。在进行直流电阻 测试时, 中压运行分接位置( Ⅳ) A0 为01286 Ω , B0 为01281Ω , C0 为0135Ω , 不平衡率为24155 % , 其他部位测试结果正常, 把缺陷范围缩小在中压C
相绕组的引线→分接开关→套管之内。吊心检查发 现中压C 相分接开关Ⅳ分接头的动静触头接触不 良, 而且有过热变色和烧损现象。更换分接开关 后, 运行良好。
抚顺局和平变220 kV 5 号主变压器, 在故障修 复后的交接试验测试一次直流电阻时, 发现无载分 接开关顺时针旋转时, 测试的直流电阻不平衡率合 格; 当无载分接开关逆时针旋转时, 测试的直流电 阻不平衡率逐渐偏大, 并且有的分接位置不合格。 分析认为是无载分接开关存在问题。该无载分接开 关为旧型号, 更换成新型号后, 再测直流电阻, 各 分接位置都合格, 变压器运行至今未发现异常。 分接开关接触不良的直接原因是接触点压力不 够、接点表面镀层材料易氧化。解决接触不良主要 有以下几种方法。
a. 在结构设计上采取有效措施, 保证触头接 触良好。
b. 避免分接开关机件各部分螺钉松动。
c. 有载调压开关至少5～6 年应检修1 次。 5 分接开关指位指针
分接开关指位指针移位将导致变压器绕组直流
电阻不平衡率超标。某变电所SFPS7 - 120000/ 220 型变压器, 其分接开关与变压器绕组的连接如图2 所示。在对变压器进行绝缘试验时, 发现高压绕组 直流电阻严重不平衡, 而且B 相直流电阻有问题, 自I - V 挡阻值呈现出由大—小—更小—大—更大 的无规律排列, 其测试结果如表5 所示。分析认为 表5 高压绕组直流电阻测试结果
分接挡位Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
接通的定触头2 - 3 3 - 4 4 - 5 5 - 6 6 - 7
A - 0/Ω 01658 3 01630 8 01611 3 01592 0 01572 1
B - 0/Ω 01610 2 01592 1 01572 3 01610 4 01658 4
C - 0/Ω 01658 1 01630 8 01610 2 01591 9 01572 2 不平衡率/ % 7140 6126 6150 3110 14130
B 相挡位错乱, 决定吊罩检查。当钟罩吊走时, 检
高压电机直流电阻超过多少会造成电流不平衡(二)
电机的电阻不平衡与电流不平衡
电机的电阻不平衡与电流不平衡，计算方法均为（Rmax-Rin）/Rave=?%.
它的意义在于：
1，不平衡的电阻（电流）说明制造的工艺或材料或电源等存在偏差；
2，会造成不必要的能源损失（三角形接法时，绕组内会有较大环流）；
3，可能会造成绕组损伤；
4，电机的振动和噪音会较大。等等
一般是三相直流电阻测量后取平均值。用偏差最大的实际测量值和平均值的差除平均值。这个结果在小于3%时一般认为合格。如果偏差过大，就说明不平衡，绕组有匝短或焊接不良的现象。
高压电机直流电阻超过多少会造成电流不平衡(三)
变压器直流电阻不平衡的原因分析
变压器直流电阻不平衡的原因分析
敬 勇
摘 要 三相变压器直流电阻不平衡对变压器本身，以及与变压器相连的其它设备的正常运行有影响。讨论了三相变压器在生产过程中由线圈导线材质、引线结构、线圈与引线的焊接质量以及成品装配所导致的直流电阻不平衡率超标的原因，并着重对由引线结构所导致的直流电阻不平衡率超标的原因进行了理论分析，在分析的基础上提出了其相应的解决办法。
关键词 变压器；直流电阻；不平衡；测试；分析
分类号 TM 411.2
An Analysis of Causes of the Three Phases Resistance
to Be Unequal for Transformers
(Jing Yong)/( Northern Jiaotong University ,Beijing 100044)
Abstract The unequal phases resistance of a transformer has effects on the opera tion of the transformer and the connected equipments. The reasons of that the th r ee phases resistance unequal goes beyond the limit, which are rea discussed in t he p aper, are the winding conductor quality, the lead structure, the conductor and l ead welding and the assembly of the transformer. The stress is placed on the the oretic analysis of the lead
structure which causes the DC resistance unequal to go over the limit. Based on the analysis, the solving methods are given.
Key Words transformer; DC resistance; unequal;test ;analysis
1 问题的提出
三相变压器线圈的直流电阻不平衡率是变压器测试中的一项重要性能参数，它的大小直接影 响到变压器三相线圈的电压、电流的平衡。 在GB6451-86《三相油浸式电力变压器技术参数和要求》系列标准中，规定了变压器三相线 圈直流电阻不平衡率的限值：当变压器容量等于或者小于1 600kVA时，要求相电阻不平衡率 ≤4%，线电阻不平衡率≤2%；当容量大于1 600kVA时，则相电阻不平衡率(中性点引出时)和线电阻不平衡率均为≤2%。也就是说超过上述限值，即可认为变压器存在质量问题。
2 原因分析
按照上述标准，根据某厂变压器线圈、器身和成品三项试验测试记
录，对630～2 000kVA变 压器直流电阻不平衡率超标的十几台产品进行调查，分析生产中遇到的直流电阻不平衡率超标的原因。
2.1 导线材质对直流电阻不平衡率的影响
近几年来，市场上供应的纸包扁铜线，有一部分质量较差，尤其是铜和银的含量低于国家标 准，给质量管理工作带来麻烦。就同一尺寸的导线，其单位导线电阻或者电阻率相差较大， 用这样的导线绕制变压器时，可能会造成直流电阻不平衡率超标。
绕线车间某次用ZB-0.45-3.15×10的三盘纸包扁铜线绕制变压器时，绕制前检查导线规 格符合要求，但是绕制完成后测试直流电阻不平衡率超标。
原来，在GB7673.1-87标准中，对导线截面尺寸的窄边a，宽边b和圆角半径r等规定了允许 偏差，截面积就有大有小。绕制这台变压器三盘导线的尺寸都在允许偏差范围内，只是其中 一盘的尺寸是最大负偏差(即a-0.03,b-0.07,r(1+25%))， 而另两盘的尺寸 是最大正偏差(即a+0.03,b+0.07，r(1-25%))。现计算用这样的导线绕制变 压器，其相电阻不平衡率：
最大负偏差导线的截面积： Smin=30.123 2mm2 最大正偏差导线的截面积： Smax=31.713 6mm2
．2 铜导线75℃时的标准电阻率为 P75℃=0.021 35Ωmm/m
分别取这三盘线的1m长导线加以比较，则其导线电阻为 Rmin=0.000 708 8Ω Rmax=0.000 673 2Ω
Sp(%)=(Rmin-Rmax)/(Rmin+2×Rmax)/3=5. 2%＞4%
不仅如此，导线材质的差异，也会导致线规一致的导线，其电阻率可能不一样，若相差较大 ，则会使所绕制变压器的直流电阻不平衡率超标。
针对这种情况，应向导线生产厂明确对导线的具体要求，比如除对厂家讲明导线的规格，还 要对导线的电阻率和导线的加工偏差加以规定，并在进厂检测电阻时，把作为标准的最小截 面Smin改为标称截面，也就是把测量电阻值与标称截面时的电阻值相比较，这样 就等于把偏差范围缩小一半，基本能保证质量。
2.2 引线结构对直流电阻不平衡率的影响【高压电机直流电阻超过多少会造成电流不平衡】
由于变压器的高压线圈电阻相对高压引线电阻要大的多，因而高压引线电阻对高压直流电阻 不平衡的影响很小。而变压器的低压线圈电阻通常较小，其低压引线电阻的大小对低压直流 电阻不平衡率有很大的影响，而且在生产中所发生的直流电阻不平衡率超标也大都由其引线 结构上的原因造成的，这一点在低压中性点引出的变压器中表现得尤为明显。 这里，以一台S7-1000/10的电力变压器为例，研究其低压引线结构(如图1所示)对低 压直流电阻不平衡的影响。为简化分析过程，避免繁复的数学计算，采用了文献［1］中的分析方法。
图1 引线结构
该变压器75℃时的线圈电阻：R′=0.000 725 5Ω
零相引出线的电阻：Roo′=P75℃×Loo′/Soo′ =0.000 245 5Ω C′-C″段铜排的电阻：RC′C″=P75℃×LC′C″/S C′C″=0.000 011 861Ω 以200mm长的引线铜排C′-C″为基准，计算各相引线铜排长度的比例数，并进而求得平均相 电阻： Rp=(Ra+Rb+Rc)/3=0.001 022 4Ω
假设三相线圈的直流电阻均相同，即R′a=R′b=R′c,则引线结构所产生的相电阻不平衡率计算如下
(1)
(2)
(3)
这个计算结果已超出了国家标准关于变压器相电阻不平衡率不得超过4%的规定，说明这种引线结构存在一定的缺陷。
经过分析和试验，总结出改善这种引线结构直流不平衡的几个办法：
(1)在条件允许的情况下，为减小直流电阻的不平衡，套装器身时，将三个线圈中电阻值最 大的线圈套在b相；
(2)在直流电阻不平衡率超标不大的情况下，为减小返工工时和降低原材料的消耗，可将图1 中的焊点O′移近y点(如图2所示)，以减小c相引线电阻。下面通过计算来分 析这种方法对改善直流电阻不平衡的影响：
变压器75℃时的每相线圈电阻不变，即R′=0.000 725 5Ω 零线引出线的电阻： Roo′=P75℃×Loo′/S oo′=0.000 302 2Ω
平均相电阻：Rp=(Ra+Rb+Rc)/3=0.001 073Ω【高压电机直流电阻超过多少会造成电流不平衡】
图2 移动零线焊点
仍假设三相线圈相电阻相等，则此引线结构所产生的直流相电阻不平衡率为3.32%，直流电 阻不平衡率已经大为减小，符合国家标准对相电阻不平衡率的要求，因为线电阻不平衡率是相电阻不平衡率的一半，所以也一定符合国家标准对线电阻不平衡率的要求。
(3)将封线铜排x-y-z与铜排C′-C″、a′-a″改成截面积较大的铜排，以降低引线电阻对相 电阻不平衡的影响。
以图1所示变压器为例，把原引线铜排的规格一律改为8×60， 此时变压器的线圈电阻和零线引出线电阻不变，即
R′=0.000 725 5Ω Ro′o″=0.000 245 5Ω
C′-C″段铜排电阻：Rc′c″=P75℃×Lc′c″ /Sc′c″=0.000 008 895Ω 平均相电阻：Rp=(Ra+Rb+Rc)/3=0.001 009 5Ω
在各相线圈电阻相等的情况下，直流相电阻不平衡率为3.08%
上述计算表明，这种办法对变压器的直流电阻不平衡有很大的改观，而且方法简单。上面为 了计算方便，将所有的引线铜排都换成截面积较大的铜排，实际生产中，一般只须将封线铜 排和C′-C″段与a′-a″段铜排换成截面积较大的铜排即可。
(4)按一般思路采取上述调整措施，基本可以保证电阻不平
http://m.zhuodaoren.com/shenghuo360472/
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