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    變壓器直流電阻試驗(yàn)方法的應(yīng)用研究

    2017-02-10 17:11:49馮國(guó)驥
    關(guān)鍵詞:電力設(shè)備變壓器

    馮國(guó)驥

    摘要:變壓器的直流電阻試驗(yàn)是設(shè)備出廠時(shí)進(jìn)行的交接試驗(yàn)和日常預(yù)試工作項(xiàng)目之一,也是設(shè)備故障后的重要檢查項(xiàng)目,而試驗(yàn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、讀數(shù)難以穩(wěn)定是直流電阻試驗(yàn)的常見(jiàn)問(wèn)題。文章討論了消磁法、助磁法的測(cè)量原理,并結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行了探討。

    關(guān)鍵詞:變壓器;直流電阻試驗(yàn)方法;消磁法;助磁法;電力設(shè)備 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

    中圖分類號(hào):TM40 文章編號(hào):1009-2374(2016)35-0066-02 DOI:10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.35.032

    1 概述

    變壓器是電力系統(tǒng)中功率傳輸?shù)闹匾O(shè)備,為保證其安全可靠運(yùn)行,必須按照相關(guān)規(guī)程定期對(duì)其進(jìn)行各項(xiàng)試驗(yàn),其中繞組直流電阻試驗(yàn)就是其中重要的一項(xiàng)內(nèi)容。通過(guò)直流電阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)的三相對(duì)比、歷年試驗(yàn)對(duì)比和與出廠值的比較分析,能夠有效地發(fā)現(xiàn)變壓器的繞組、引線、套管引出桿等部位的接觸和焊接問(wèn)題,可以判斷例如繞組接頭的焊接質(zhì)量是否良好、引線與套管接觸是否良好、分接開關(guān)是否接觸良好等問(wèn)題。

    規(guī)程中對(duì)測(cè)得的電阻值的要求,對(duì)于1.6MVA以上的變壓器,各繞組電阻值相間差別不應(yīng)大于三相平均值的2%;無(wú)中性點(diǎn)引出的繞組,線間差別不應(yīng)大于三相平均值的1%。對(duì)于1.6MVA及以下的變壓器,各繞組電阻值相間差別不應(yīng)大于三相平均值的4%;線間差別不應(yīng)大于三相平均值的2%。要注意排除溫度對(duì)電阻的影響,即要折算至同一溫度下,才能進(jìn)行數(shù)據(jù)的比較,一般要求折算至20℃。下面為折算公式:

    2 變壓器直流電阻測(cè)量過(guò)程中遇到的問(wèn)題

    由于變壓器繞組本質(zhì)上是電感,而電感充電時(shí)隨著自感電動(dòng)勢(shì)的減小,對(duì)電流的阻礙作用越來(lái)越小,即電流不是固定不變,而是隨著時(shí)間慢慢變大,再到某個(gè)值穩(wěn)定下來(lái)。繞組中充電電流的變化曲線示意圖如圖1所示。圖中曲線表示的電流在充電開始時(shí)不斷變化,因此繞組直流電阻即U/I比值在開始時(shí)也是個(gè)不斷變化的數(shù)值。如果在電流未穩(wěn)定情況下讀數(shù),將會(huì)使數(shù)據(jù)與穩(wěn)定值R=U/I∞之間有較大的差距,甚至造成試驗(yàn)結(jié)果誤判的情況。為避免這一情況,就要等數(shù)值穩(wěn)定后方能讀取。因?yàn)槔@組回路時(shí)間常數(shù)很大,要得到穩(wěn)定電流值就要等待很長(zhǎng)時(shí)間。

    另外,目前的大型變壓器一般采用三相五柱形式,在測(cè)量三角形接線的繞組時(shí),磁路不平衡進(jìn)一步加劇,直流充電時(shí)間更長(zhǎng)且不穩(wěn)定,不但時(shí)間上嚴(yán)重影響其他試驗(yàn)項(xiàng)目的進(jìn)行,而且數(shù)據(jù)不穩(wěn)定,難以判讀。測(cè)量過(guò)程可能持續(xù)數(shù)十分鐘甚至數(shù)小時(shí),數(shù)據(jù)仍不穩(wěn)定,誤差較大,造成試驗(yàn)結(jié)果的誤判,因此研究變壓器直流電阻的快速測(cè)量辦法具有重要意義。

    3 消磁法、助磁法測(cè)量變壓器直流電阻的原理

    變壓器繞組直流電阻測(cè)量時(shí)間由時(shí)間常數(shù)決定,時(shí)間常數(shù)越大,測(cè)量用時(shí)越長(zhǎng),由公式可得影響時(shí)間常數(shù)的兩個(gè)因素:繞組電感和回路電阻。而在日常試驗(yàn)中,我們一般采用消磁法或助磁法來(lái)實(shí)現(xiàn)快速測(cè)量的目的。

    消磁法是力求使通過(guò)鐵心的磁通為零,使用的方法有兩種:

    第一,零序阻抗法。該方法僅適用于三柱鐵心YN連接的變壓器。它是將三相繞組并聯(lián)起來(lái)同時(shí)通電,由于磁通需經(jīng)氣隙閉合,磁路的磁阻大大增加,繞組的電感隨之減小,為此使測(cè)量電阻的時(shí)間縮短。

    第二,磁通勢(shì)抵消法。試驗(yàn)時(shí)在高低壓繞組同時(shí)通電流,使之產(chǎn)生大小相等,方向相反的磁通量相互抵消,從而讓繞組電感降低,減少穩(wěn)定所需時(shí)間。

    助磁法是通過(guò)減少繞組電感來(lái)實(shí)現(xiàn)繞組直阻快速測(cè)量的目的。繞組電感可以用公式表示:

    由式(1)、式(2)可知,增大電流,就可以增大磁場(chǎng)強(qiáng)度H,增大磁通密度B,減少導(dǎo)磁系數(shù)μ,就可以減少繞組電感L,從而減少時(shí)間常數(shù),達(dá)到快速測(cè)量的目的。但是繞組的電流不能無(wú)限制地加大,過(guò)大的電流會(huì)使繞組發(fā)熱,影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。如果在變壓器低壓側(cè)通過(guò)電流,需要數(shù)十安的電流才能使鐵芯飽和,而且現(xiàn)場(chǎng)往往難以辦到,而在同鐵心的高壓繞組加電流,僅需幾安的電流就可以讓鐵心飽和。我們?cè)趹?yīng)用助磁法時(shí),需要把高低壓繞組串聯(lián)起來(lái)通電流,因?yàn)楦邏豪@組匝數(shù)比低壓繞組多得多,較小電流就能產(chǎn)生足夠的安匝數(shù)讓鐵芯接近或達(dá)到飽和,減少繞組電感,大大縮短測(cè)量時(shí)間。

    直流電阻測(cè)試時(shí)應(yīng)注意高、低壓繞組的電流方向要一致,保證產(chǎn)生磁通勢(shì)的方向一樣,而不是相互削減。具體接線如圖2所示:

    4 現(xiàn)場(chǎng)案例分析

    下面介紹幾起案例,使用儀器為保定金迪科學(xué)儀器有限公司的JD變壓器直流電阻測(cè)試儀,型號(hào)JD2520B,使用助磁選項(xiàng)測(cè)試。

    第一,變壓器為沈陽(yáng)變壓器廠生產(chǎn)的SFPSZ-180000/220型三相五柱主變壓器,聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)為YNyn0d11。

    第二,變壓器為廣州維奧伊林變壓器有限公司生產(chǎn)的SFSZ10-180000/220型三相五柱主變壓器,聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)為Ynyn0D11。

    第三,變壓器為中山ABB變壓器有限公司生產(chǎn)的SSZ11-180000/220型三相五柱主變壓器,聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)為Ynyn0D11。

    5 結(jié)語(yǔ)

    由于直流電阻數(shù)據(jù)是判斷變壓器狀況的重要依據(jù),而且常規(guī)方法測(cè)量直阻耗時(shí)長(zhǎng)、數(shù)據(jù)不穩(wěn)定,增加現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)工作的難度,因此研究縮短直流電阻試驗(yàn)時(shí)間的方法具有現(xiàn)實(shí)意義。通過(guò)上述案例,在采用助磁法后,變壓器低壓側(cè)直流電阻的試驗(yàn)時(shí)間可以得到大幅減少,而且讀數(shù)穩(wěn)定,為試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確判斷提供了可靠的保障。因此,應(yīng)用助磁法測(cè)量變壓器直流電阻,是一種有效并值得推廣的方法。

    參考文獻(xiàn)

    [1] 中國(guó)南方電網(wǎng)有限公司.電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程(Q/CSG114002-2011).

    [2] 袁燕嶺,甘景福,陳震,等.助磁法測(cè)量變壓器直流電阻的應(yīng)用研究[J].電氣技術(shù),2010,(2).

    [3] 王朗珠,姚一平.“助磁法”在大型變壓器低壓側(cè)直流電阻測(cè)試中的運(yùn)用[J].高壓電器,2003,(2).

    (責(zé)任編輯:蔣建華)

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