主变直流电阻测量及消磁方法详解

1.主变绕组直流电阻测量的目的

通过绕组直流电阻测量,可以检查绕组内部导线焊接质量,引线与绕组的焊接质量,绕组所用导线的规格是否符合设计,分接开关、引线与套管等载流部分接触是否良好等。1000kV采用无励磁调压方式,所以在分接头调整后,为了确保调整到位,也需要测量绕组直流电阻。

2.剩磁的产生

电力变压器在运行过程中,其内部会产生稳态磁通。当变压器断电切除时,由于回路磁通守恒,稳态磁通不会立即消失,而会保留一个与最末时刻稳态磁通大小相等、极性相同的剩磁。

另一方面,在变压器绕组中通直流电流时,就会在变压器铁芯中产生剩磁,剩磁实质上是铁磁材料磁滞损耗的一种表现。磁滞损耗是铁磁元件吸收电能并转化成磁能的结果,在交流回路中表现为铁损。也就是说,磁滞损耗是能量转换所形成的,因此与输入的功率和时间有关。即在绕组上输入的电功率越大,作用时间越长,剩磁量也就越大。这是导致变压器产生剩磁的根本原因。在进行直流电阻试验时,试验时间越长,试验电流越大,剩磁量也就越大。特别是大容量变压器,剩磁更是一个不能不考虑的问题,以1000kV变压器为例,为减少剩磁,预试规程规定1000kV变压器1000kV侧绕组直流电阻测试电流不宜大于2.5A,其他绕组测试电流不宜大于5A。

3.励磁涌流

变压器绕组中的励磁电流和磁通的关系由磁化特性所决定,铁芯越饱和,产生一定的磁通所需的励磁电流就愈大。由于在最不利的合闸瞬间,铁芯中磁通密度最大值可达2Φm,这时铁芯的饱和情况将非常严重,因而励磁电流的数值大增,这就是变压器励磁涌流的由来。

励磁涌流比变压器的空载电流大100倍左右,由于绕组具有电阻,这个电流是要随时间衰减的。二次负荷越小则涌流持续的时间越长,因此空载的变压器涌流持续的时间最长。且变压器的容量越大,涌流的幅度越大,持续的时间越长。

综上所述,励磁涌流和铁芯饱和程度有关,同时铁芯的剩磁和合闸时电压的相角可以影响其大小。

4.剩磁危害

(1)剩磁易引发变压器的继电保护装置误动,其对瓦斯保护和差动保护的影响最大。当变压器剩磁较多时投入运行,铁芯剩磁会使变压器铁芯半周饱和,继而产生较大的励磁电流并带有大量谐波。励磁涌流中的直流分量导致电流互感器磁路被过度磁化而大幅降低测量精度和继保的正确动作率;励磁涌流中的大量谐波还会对电网电能质量造成严重的污染。(www.xing528.com)

(2)曾经发生过由于剩磁的原因,导致变电站变压器投运跳闸。同时,空载充电时形成的励磁电流会引起变压器及断路器因电动力过大而受损。

(3)剩磁存在增加变压器的无功消耗,造成一定经济损失。

(4)诱发操作过电压,损坏电气设备,造成重大经济损失。

变压器容量越大,励磁涌流问题越严重,所以1000kV变压器必须考虑铁芯消磁问题。

5.直流剩磁的消除

变压器铁芯消磁有两种方法,分别是交流法和直流法。

(1)交流消磁法。具体操作是给变压器用一个较低电压等级的电压充电。这样可以降低铁芯磁通的峰值,从而达到减小励磁电流的目的。判断完全去磁的方法:①在电压上升和下降过程中,同一电压下的励磁电流值相同;②励磁电流的波形上下对称,无偶次谐波分量。

因此,现场采用交流消磁法对变压器的剩磁进行处理,效果较好且结果直观,但是交流消磁法设备较多,现场实施较为困难。

(2)直流消磁法。又称反向冲击法,是在变压器高压绕组两端正反向通入直流电流,并逐渐减小,以缩小铁芯的磁滞回环,从而达到消除剩磁的目的。据相关研究资料表明,一般情况下,反复冲击4～5次即可以取得较好的效果。其所用消磁电流不小于被试高压绕组的测试电流。实践证明,直流法所需设备简单,易于实现,且有良好的去磁效果,可广泛用于现场。