摘要:本文分析了直流电阻不平衡率的机理,通过对直流电阻进行测试的试验方法找出了干式电力变压器直流电阻不平衡率超差的原因,指出了在生产加工过程中应注意的事项,尤其是在加工制造过程中,材质、结构、加工工艺对变压器直流电阻不平衡率的影响以及采取的相应控制措施。
关键词:变压器;直流电阻超差;干式变压器;线圈;
1 引言
随着城市用电负荷不断增加,变电所越来越深入城市中心区、居民小区、大中型厂矿等负荷中心,基于对环保、安全、维护简单等因素考虑,干式电力变压器的使用越来越多。用户对变压器质量要求越来越严格。测量直流电阻不平衡率是变压器试验中的一个重要项目,通过测量可以检查出设备的导电回路有无接触不良、焊接不良、线圈故障及接线错误等缺陷,直流电组不平衡率是变压器的一项重要的性能指标。
国家标准GB1094.11-2007《电力变压器 第十一部分 干式变压器》第15条对干式变压器的绕组的直流电阻测量进行了规定:所有的干式变压器均应进行直流电阻试验,相电阻不平衡率≤4%,线电阻不平衡率≤2%。
2 直流电阻试验的目的及测量方法
2.1 直流电阻测量试验的目的主要是检查变压器的以下几个方面:
(1)绕组导线连接处的焊接或机械连接是否良好,有无焊接或连接不良的现象。
(2)引线与套管、引线与分接开关的连接是否良好。
(3)引线和引线的焊接或机械连接是否良好。
(4)导线的规格、电阻率是否符合要求。
(5)绕组的电阻不平衡率是否符合国标及技术协议要求。
(6)变压器绕组的温升是根据绕组在温升试验前的冷态电阻和温升试验后断开电源瞬间的热态电阻计算得到的,所以温升试验后要测量电阻。
2.2 直流电阻测试仪的选择
直流电阻测试是变压器的常规试验,测量仪器的选择主要是根据所测量的电阻值大小及测量所需要的准确度。
直流电阻测试所需的仪器按原理可以分为单臂电桥,双臂电桥以及基于伏-安法测量的电子微欧计。
单臂电桥又称惠司登电桥,其主要是用来测量电阻值较大的绕组电阻原理如图1所示,图中r1、r2和r3是桥臂电阻,rx是被测电阻,P是检流计,E是直流电源,调节电桥电阻,时I0=0,此时有I1 rx = I2 r3;I1 r2 = I2 r1两式相除,有rx/r2 =r3/r1,由此得到rx=(r2/r1)r3
图1 惠斯登电桥
3 直流电阻不平衡率机理
(1)相电阻不平衡率。相电阻不平衡率是指三相绕组中直流电阻最大值与最小值之差与三相直流电阻的平均值之比。设三相变压器三个相绕组的电阻值分别为Ra、Rb和Rc,且令Ra最大,Rc最小。由此,相电阻不平衡率Sp为
(2)线电阻不平衡率。线电阻不平衡率是指三相变压器绕组的线直流电阻中最大值与最小值之差与三个线电阻平均值之比。设三相变压器的三个线端a、b和c中的任意两个端子间的直流电阻分别表示为Rab、Rbc和Rca,且设Rab最大,Rbc最小。由此,线电阻不平衡率Sl为
4 直流电阻不平衡率超差的原因
(1)导体材质原因
因导体供应商技工工艺偏差,导致导体内存在大量杂质,导致本身的导电率ρ超标。
(2)变压器加工缺陷引起的不平衡率超标
a.绕组在制造过程中的焊接引起的虚焊、假焊,采用冷压焊时的接触不良等情况;
b.多根导线并联时存在断根,或多根中有一根焊接不良;
c.有载开关或无励磁分接开关接触不良;
d.绕组中存在匝间短路;
e.绕组的几何尺寸出现较大偏差;
f.绕组匝数有误差。
g.由于同一产品所有的材料非同一生产厂家或同一生产厂家非同一批次的材料,导致绕组及引线的铜材的电阻率ρ不同,使直流电阻发生变化。
(3)引线结构对直流电阻不平衡率的影响
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。
5 直流电阻不平衡率控制措施
(1)选用优质的原材料
导体本身的导电率超标,引起变压器的直流电阻不平衡超标。为了控制变压器直流电阻的不平衡必须严格控制导体的电阻率,在材料入厂检验阶段对每次采购的导体都进行电阻率测量,对于不合格导体坚决不能使用。
(2)合理分配使用原材料
对于同一台变压器的绕组所用导线要采用同一厂家、同一批号生产的同一线规导线。需要在同一台产品使用不同厂家或同一厂家不同批次的产品时,应选择直流电阻相近的材料进行混用,若材料直阻相差较大时应将其均匀排布在同一台产品上。
(3)装配前进行配包
对批量生产的中小型配电变压器,绕组绕完后要在同一温度下配电阻,即把绕组直流电阻接近的放在同一台产品上,以使同一台产品三相直流电阻平衡。对于y接和yn接线的绕组将电阻最大的配在b相;对于d11(ay,bz,cx)接线的,将电阻最小相配在a相;对于dl(ay,bz,cx)接线的,将电阻最小相配在c相。同时对相关配包人员进行培训,以杜绝认为原因产生配包错误导致直流电阻不平衡率超差。
(4)严控过程加工质量
a.线圈绕制过程中严格管控线圈匝数。同时对于导体焊接部位进行严格检查,确保不出现虚焊、漏焊、假焊的现象。
b.线圈绕制完毕后严格控制幅相尺寸及线上外径偏差。
c.对于装配完毕的产品严格按照要求进行检验,确保各部位螺栓紧固,无松动,力矩符合工艺要求。
d.确保引线排、封零排及导电杆、分接片可靠连接,认真检查导电面是否存在绝缘漆、绝缘护套等绝缘体。
5)严控设计质量
a.产品设计时严格控制电阻不平衡率;线电阻不平衡率≤1%;相电阻不平衡率≤1%。
b.在低压引线为yn时,中性点引出线在xyz铜排上移动,已调整三相电阻。
c.当低压为d接时,一定要增大最长引线铜排的截面积。
d.对于容量在1600kvA以上的产品增加铜排的厚度及宽度。
6 结论
综上所述,变压器直流电阻不平衡率的控制是一个系统的全面的管理工程。通过生产实践及QC攻关总结出的一系列管控措施,在各环节均应严格管控,这样才能很好的管控直流电阻不平衡率超差问题。
参考文献
[1]浅谈解决三相变压器直流电阻不平衡率问题.变压器,2006.
[2]浅议变压器直流电阻不平衡原因分析与处理.变压器,2009.
[3]树脂浇注干式变压器和电抗器 中国电力出版社,2005.
[4]浅谈三相变压器直流电阻不平衡率问题解决 .变压器,2010.
作者简介
杨牧,女,1983年出生,2006年毕业于天津工程师范学院,天津市人,天津市特变电工变压器有限公司质量管理部部长,从事变压器产品质量管理、不合格品质量管控及质量管理体系认证及运行维护工作。
论文作者:杨牧
论文发表刊物:《电力设备》2019年第15期
论文发表时间:2019/12/9
标签:电阻论文; 不平衡论文; 绕组论文; 变压器论文; 引线论文; 电桥论文; 测量论文; 《电力设备》2019年第15期论文;