1 直流电阻不平衡的原因
变压器直流电阻不平衡率超标的因素是多方面的。人为因素主要有测量仪器选择不正确, 仪器本身精度不够, 测量方法选用不恰当;测量时接线方式不正确, 绕组的平均温度测量不准确, 造成换算后结果超标;测量引线截面不够, 接触不良, 长度过长, 线夹焊接不良等等。
就变压器本身而言, 直流电阻不平衡超标主要是由于变压器的引线结构设计不合理, 这个问题在联结方式为Yyn0的配电变压器大容量段显得尤为突出。由于三相绕组直流电阻非常接近, 因此a、c两相绕组受引线的影响很大。据某变压器厂全年质量调查统计, 在630kVA～1000kVA配电变压器中, 由于引线结构的原因引起的直流电阻不平衡率超标占83.6%。因此, 引线结构设计合理与否, 对控制变压器直流电阻不平衡率超标至关重要。
在变压器制造过程中, 工艺精度也是造成直流电阻不平衡率超标一个重要原因, 例如绕组绕制过程中及引线连接过程中的焊接引起的虚焊、假焊, 采用冷压焊时的接触不良, 引线与套管导杆或引线与分接开关之间连接不紧等等, 都会造成变压器直流电阻不平衡率超标。除此以外, 导线材质规格、绕组回路各元件本身故障等也会影响到变压器的直流电阻不平衡。
2 直流电阻不平衡的控制方法
变压器直流电阻不平衡是以变压器引线出头之间的电阻 (线电阻) 测量值为依据。其电阻值包括绕组本身的与引线的电阻, 对有载调压变压器, 电阻值还包括调压分接的电阻及有载开关触头的接触电阻。按规定, 1600kVA以上变压器, 各相绕组电阻相互间的差别不应大于三相平均值的2%, 无中性点引出的绕组, 线间差别不应大于三相平均值的1%;1600kVA及以下的变压器, 相间差别一般不大于三相平均值的4%, 线间差别一般不大于三相平均值的2%。
目前, 变压器制造厂在控制、解决变压器直流电阻不平衡的方法较多, 总体来说有以下几种方法:
对于同一台变压器的绕组所用导线采用同一厂家、同一批号生产的同一规格导线。
对于批量生产的中、小型配电变压器可采取绕组绕制完成后, 将直流电阻值相近的绕组用在同一台产品上, 以保证同一台产品三相直流电阻的平衡。
对于单台生产的变压器出现直流电阻不平衡时, 可根据产品联结方式采取不同的方法, 具体如下:
(1) yn联结产品 (如图1所示) 。
由图1联结方式可得出直流电阻不平衡率为:
由此可以看出:套装变压器绕组时, 要将直流电阻较大的绕组套装在靠近中性点o的心柱上;直流电阻较小的绕组套装在远离中性点o的心柱上, 这样有利于直流电阻不平衡的降低。而在绕组直流电阻近似相等的情况下, 影响yn联结方式的变压器直流电阻不平衡率的主要因素是zy与yx连线的直流电阻, 且此段电阻值越小越好。
当采用上述方法直流电阻不平衡率仍无法满足要求时, 可通过改变引线连线方式来降低直流电阻平衡率。同样为yn联结方式的变压器, 改用如图2所示引线连接方式, 我们就可以通过调整中性点焊接点n的位置使直流电阻趋于平衡。
(2) d联结的产品
对于d联结的产品, 每相直流电阻不仅有每相绕组本身直流电阻, 还有与引线出头连接的连线长度、截面等形成的固有电阻, 所以有选择地将绕组与连线相连, 即可将直流电阻的平衡率控制在国家标准范围内。
对于正d联结的产品, 如图3所示, 正d接线图。将直流电阻最小值的绕组装在a相心柱上, 因为a相的连线最长, 这样连线的直流电阻便可弥补固有直流电阻小的a相电阻, 使其三相直流电阻基本上趋于平衡。
对于反d联结的产品, 如图4所示, 反d接线图。将最小的直流电阻绕组套装在c相心柱上。由于c相的连线最长, 这样连线的直流电阻便可弥补固有直流电阻小的c相电阻, 使其三相直流电阻基本上趋于平衡。
当d联结的产品采用上述方法仍无法达到直流电阻不平衡率要求时, 解决的方法是改变连线的横截面积, 即对于相电阻大的绕组的连线, 截面积要相应增大, 也就是用连线的直流电阻值调节三相绕组直流电阻值, 以达到控制绕组直流电阻不平衡的目的。
3 对于有载变压器产品
直流电阻不平衡是由绕组和引线引起的, 对于有载调压变压器来说, 由于有载分接开关的加入, 使直流电阻不平衡产生的原因更加复杂。而开关本身究其原因主要有三方面:
其一主要是连通选择器接触环到切换开关接点U、V、W的中间导杆固定螺丝松动。如果单数分的电阻普遍大于双数分接, 且不稳定, 则可判定为该相单数分接的接触环与切换开关接点U1、V1、W1对应的中间导杆固定螺丝有松动。反之可判定为双数分接的接触环与切换开关接点U2、V2、W2对应的中间导杆固定螺丝有松动。其二是如果“K+”、“K-”电阻不对称, 相差悬殊, 则为极性选择器所致。再者是触头系统表面被污染。选择器与切换开关的触头系统表面有污垢、灰尘或者时间过长被氧化、使触头系统表面电阻增加。
对于以上三种原因造成直流电阻不平衡, 可从两方面入手加以解决。对于选择器而言, 由于触头之间的接触是采用摩擦式接触。因此, 只要使分接开关电动运行, 使动、静触头相互摩擦, 进而清除掉触头表面的污染, 保证触头的接触良好即可。对于切换开关, 由于动、静触头之间的接触是采用“对开”式接触, 分接开关动作时, 触头表面没有摩擦现象, 所以对切换开关而言, 动、静触头表面氧化, 只能是吊出开关芯子, 由开关制造厂家拆开扇形板, 用砂布去掉触头表面的氧化层, 尤其是要去掉主弧触头表面的氧化层。
4 结语
本文介绍了变压器生产过程中, 产生直流电阻不平衡的原因, 以及在制造过程中如何控制直流电阻不平衡及出现问题时相应的解决方法。通过对不同联结方式变压器直流电阻分析, 我们在制造变压器过程中, 完全可以通过精确计算及采用对应的方法来控制直流电阻不平衡率, 以减少人工与材料的浪费。
摘要：变压器直流电阻是变压器出厂交接和预防性试验的基本项目之一, 也是变压器发生故障后的重要检查项目。它的大小影响到变压器三相线圈的电压、电流的平衡。但在电力变压器设计和制造过程中经常会遇到直流电阻不平衡的情况, 本文将对这一问题产生的的原因进行分析总结, 并提出相应的解决方法。
关键词：变压器,直流电阻
参考文献
[1] 陈化钢.电气设备预防性试验方法及诊断技术[M].北京:中国科学技术出版社, 2001.
[2] 韩见文, 王常平, 陆军.浅谈解决变压器直流电阻不平衡及电阻混乱的方法.变压器, 2003, 40 (1:) 21～22.