電力系統(tǒng)的核心就是變壓器，而為了使其可以良好、安全地運(yùn)行，就要求我們對(duì)變壓器進(jìn)行各種測(cè)試。測(cè)量變壓器繞組的直流電阻能有效檢查繞組焊接質(zhì)量及壓接質(zhì)量，調(diào)壓分接開(kāi)關(guān)是否良好及并聯(lián)支路連接是否正確，線圈故障狀況及繞組所用導(dǎo)線的規(guī)格是否符合設(shè)計(jì)，三相電壓之間是否平衡。綜上所述，通過(guò)對(duì)繞組直流電阻的計(jì)算分析可以排除或整改變壓器潛在的問(wèn)題。
目前測(cè)量直流電阻有兩種方法：一是電壓降法；二是電橋法。本文主要解決變壓器繞組異常的情況，采用壓降法分析計(jì)算從而找到故障的基本原因。
1 變壓器繞組直流電阻相關(guān)原理
1.1 壓降法概述
壓降法計(jì)算變壓器繞組的直流電阻的方法主要是根據(jù)歐姆定律，即當(dāng)變壓器中通入穩(wěn)定的直流電后，計(jì)算通入繞組電流和該電流在繞組上產(chǎn)生的電壓降。壓降法的原理如圖1所示，我們通常使用變壓器直流電阻測(cè)試儀來(lái)測(cè)量相關(guān)參數(shù)。
閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，穩(wěn)定的電壓及穩(wěn)定的電流開(kāi)始向繞組供電。
圖1中Rx為當(dāng)前儀器處于穩(wěn)定電流狀態(tài)時(shí)，該變壓器繞組的直流電阻，具有純組性；Rn為標(biāo)準(zhǔn)電阻；繞組兩邊的電壓分別為Vn、Vx，根據(jù)歐姆定律，*終測(cè)出的直流電阻值為：
Rx = VxVn× Rn （1）
1.2 相關(guān)規(guī)定
根據(jù)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》及《電力變壓器》等相關(guān)法規(guī)中的規(guī)定：
1）首先需要區(qū)分變壓器中有無(wú)中性點(diǎn)引出的纏繞電阻，若無(wú)，則在變壓器達(dá)到1600 kVA時(shí)，線電阻的互差需要小于其平均值的1%；若有，則繞組電阻的互差不應(yīng)超過(guò)其繞組平均值的2%。電阻間互差計(jì)算公式如下：
ΔRx = Rmax - RminRav× 100% （2）
其中，Rav——三項(xiàng)繞電阻的平均值；
Rmax——各項(xiàng)繞電阻中的*大值；
Rmin——各項(xiàng)繞電阻的*小值。
2）同時(shí)還需要考慮測(cè)試過(guò)程中的溫度問(wèn)題。若檢測(cè)環(huán)境溫度相同時(shí)，變壓器的直流電阻與出廠測(cè)試時(shí)的直流電阻之間的變化控制在2%以內(nèi)；若測(cè)試過(guò)程中與出廠測(cè)試時(shí)溫度不同，則需要按照下列公式進(jìn)行換算：
R2 = R1 × T + t2T + t1（3）
其中，R1——溫度在t1時(shí)的電阻值；
R2——溫度在t2時(shí)的電阻值；
T——不同導(dǎo)線材料的常用系數(shù)，如銅導(dǎo)線為235，鋁導(dǎo)線為225。
1.3 繞組電阻換算原理
在測(cè)試?yán)@組直流電阻中，當(dāng)繞組電阻不合格時(shí)，*難的是確認(rèn)哪一部分的電阻出現(xiàn)問(wèn)題。此時(shí)，我們一般采用相電阻替換線電阻的方法。其中，當(dāng)三角接線a與y、b與z、c與x互相連接時(shí)，換算公式如下：
Ra = ( Rac - Rp ) - RabRbcRac - Rp
Rb = ( Rab - Rp ) - RacRbcRab - Rp
Rc = ( Rbc - Rp ) - RabRacRbc - Rp
Rp = Rab + Rbc + Rac2
（4）
2 故障詳述
某變壓器在預(yù)防性測(cè)試中，發(fā)現(xiàn)低壓繞組電阻誤差與出廠測(cè)試時(shí)的互差有較大差別。根據(jù)1.2中所闡述的相關(guān)規(guī)定，線電阻的互差應(yīng)小于其平均值的1%。在預(yù)防性測(cè)試中，我們采用了多種一起進(jìn)行測(cè)試，其結(jié)果均接近。故根據(jù)規(guī)定該變壓器因其互差不合格不能投入使用。追本溯源發(fā)現(xiàn)變壓器因?yàn)檫\(yùn)輸不當(dāng)，相關(guān)的套管有被撞壞的情況發(fā)生，但安裝人員進(jìn)行了及時(shí)的維修并更換相應(yīng)套管，從而順利完成安裝，表示該變壓器可以正常投入使用。表1列出了該變壓器在不同測(cè)試中繞組電阻的情況，并根據(jù)公式（2）得到其溫度、電阻及互差情況。
3 故障排查及分析
3.1 基本判斷
通過(guò)對(duì)變壓器繞組電阻的數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，在運(yùn)輸過(guò)程中雖然出現(xiàn)了低壓C相套管撞壞的現(xiàn)象，但通過(guò)更換低壓C相套管后，其安裝測(cè)試的互差與出廠測(cè)試相差不大，且均滿足規(guī)程規(guī)定，說(shuō)明運(yùn)輸?shù)膿p壞對(duì)變壓器未造成較大影響，但使用過(guò)程中出現(xiàn)了互差超差嚴(yán)重的情況。
3.2 故障位置判斷依據(jù)
通過(guò)表1的分析結(jié)果可以看到，在預(yù)防性測(cè)試中測(cè)試溫度為35℃，而出廠測(cè)試溫度為31℃，考慮到環(huán)境因素對(duì)電阻的影響很大，故將預(yù)防性測(cè)試溫度根據(jù)公式（3）進(jìn)行換算，得到在出廠測(cè)試溫度 31℃情況下的相應(yīng)的預(yù)防性測(cè)試?yán)@組電阻的組值：
Rab = 6.935 mΩ
Rbc = 6.922 mΩ
Rac = 6.922 mΩ（5）
該變壓器的界限繞組僅為a、b、c三只套管引出，接線組別為YN，d11，并未有中性點(diǎn)引出。因此只能測(cè)得三相線電阻值Rab、Rbc、Rac。
我們將計(jì)算出的在出廠測(cè)試31℃的情況下，三項(xiàng)線電阻值分別換算成相電阻，根據(jù)公式（4）得到計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。
為了更好判斷故障位置，對(duì)比出廠測(cè)試與預(yù)防性測(cè)試在同溫度下的相電阻，可得誤差如下：
Ra' - RaRa= 0.0066 = 0.66%Rb' - RbRb= -0.01896 = -1.896%Rc' - RcRc= -0.01434 = -1.434%（6）
其中，計(jì)算誤差結(jié)果出現(xiàn)負(fù)值現(xiàn)象其解釋原因如下：
1）如上文所述，溫度對(duì)電阻的精度影響很大，可能兩次測(cè)試中所采用的溫度點(diǎn)不同，從而導(dǎo)致預(yù)防性測(cè)試中使用了不同的溫度點(diǎn)，而后續(xù)做溫度換算時(shí)帶來(lái)了誤差。
2）兩次測(cè)試所使用的儀器不同，因其帶來(lái)的充電容量和電流的大小也不相同，從而影響充電時(shí)間的長(zhǎng)短及測(cè)試的精度，而產(chǎn)生測(cè)試**誤差。通過(guò)誤差對(duì)比可以看到，與出廠測(cè)試相電阻相比誤差*大的是a相，因此需要重點(diǎn)檢修a相的各個(gè)連接部位。
3.3 故障排查步驟
通過(guò)對(duì)該電阻結(jié)構(gòu)的分析，我們可以得知該電阻是使用了三組導(dǎo)線并繞的方式，一共有6只壓接管進(jìn)行連接，并且其引出端使用的是冷壓管連接方式進(jìn)行壓接。檢查步驟分以下兩步進(jìn)行：
1）觀察其在放置時(shí)的導(dǎo)電連接情況，如無(wú)異常將進(jìn)行下一個(gè)步驟。
2）為了可以看到線圈的全部面貌，將變壓器芯體吊起懸停。測(cè)量得到三組并繞導(dǎo)線短接后（解開(kāi)三相電阻套管）的電阻值為 Ra=10.02 mΩ、Rb=9.590 mΩ、Rc=9.531 mΩ，其互差為5.03%。在3.2中我們決定重點(diǎn)排查a相的各個(gè)連接部位，我們將a相兩節(jié)的3個(gè)繞線圈兩端的6只壓接管外包絕緣紙全部剝離，測(cè)得電阻值分別為：Rax1=28.27mΩ、Rax2=28.28 mΩ、Rax3=31.46mΩ。從結(jié)果可以看出 Rax3的電阻值與 Rax1、Rax2相差較大，可以推斷出Rax3的兩端連接可能出現(xiàn)了問(wèn)題。
3）針對(duì) Rax3調(diào)整后，計(jì)算其電阻為 Rax3=28.38 mΩ，與 Rax1、Rax2電阻值基本一致。
4）將相關(guān)部位復(fù)原，得到電阻值分別為Rab=6.423 mΩ、Rbc=6.409 mΩ、Rac=6.454 mΩ，計(jì)算其互差為 0.731%。互差滿足規(guī)程的規(guī)定，且與出廠測(cè)試指標(biāo)一致。
4 相關(guān)措施
針對(duì)如何迅速找到故障部位，我們做了如下處理：
1）在吊芯前需要經(jīng)過(guò)周密的計(jì)算。
2）需要排除相關(guān)誤差帶來(lái)的影響，如不同溫度的影響、不同儀器的影響，這樣我們可以通過(guò)計(jì)算快速確定故障位置，對(duì)比盲目拆除變壓器各個(gè)部件，我們可以更好地保護(hù)產(chǎn)品，提高效率，也保證了安全。
5 總結(jié)
通過(guò)這一產(chǎn)品不合格案例的分析，總結(jié)措施如下：
1）出廠測(cè)試及安裝測(cè)試時(shí)，需要對(duì)各部分裝配、固定情況及其兩節(jié)螺栓的裝配、緊固情況進(jìn)行**細(xì)致的檢查。
2）安裝吊芯時(shí)需要特別嚴(yán)格檢查其各個(gè)連接部位是否正確連接，提高變壓器安裝及檢修質(zhì)量。
3）實(shí)時(shí)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行監(jiān)管，盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。
變壓器直流電阻的測(cè)量是變壓器出故障后檢查的重要手段，也是變壓器在各項(xiàng)環(huán)節(jié)中（包括交接、修理及更換分接開(kāi)關(guān)等）不可或缺的測(cè)試項(xiàng)目。為了保證變壓器的正常運(yùn)行及電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)行周密的直流電阻的測(cè)量具有重要意義。
本研究主要通過(guò)一起實(shí)踐中遇到的變壓器繞組直流電阻測(cè)試結(jié)果異常的故障案例，通過(guò)吊裝前精密的測(cè)試計(jì)算，準(zhǔn)確快速地排除誤差干擾，從而找到故障部位并提出有效的整改措施，做到快速、準(zhǔn)確解決變壓器直流電阻超標(biāo)問(wèn)題。
