变压器绕组变形测试分析

引言

变压器是电力系统中的重要设备,对电力系统安全运行意义重大,据统计,变压器绕组是变压器事故损坏的主要部位。因此,有必要对变压器绕组变形进行测试,降低故障,减少事故的发生。

1 绕组变形试验目的

变压器绕组一般是铜或铝导线,在受到机械力或电动力等较大应力作用时,绕组的尺寸和形状会发生变化。具体而言,一是变压器在出厂运输或安装过程中受到碰撞冲击会产生断股、移位、扭曲现象;二是变压器在运行中受到短路电流热和电动力的作用时,短时间内会发生绕组变形,严重时可能导致相间短路、烧毁。

变压器绕组变形后一般都能继续投运,但对变压器和电力系统运行都有危害,带病运行对电网也是一种安全隐患。由于变压器是全封闭的电气设备,从外观上很难看出内部的变形情况,在现场不吊芯检查的情况下,只能通过外部试验来快速了解绕组变形状态。因此我们必须对变压器绕组变形进行检测,判断变形的严重程度,并根据诊断结果制定相应的防范措施,从而降低故障率,保证电网安全运行。因此,变压器绕组变形测试意义e分重大。

2 绕组变形测试原理

目前绕组变形测试方法主要有短路阻抗法、低压脉冲法和频率响应法,由于频率响应法具有抗干扰能力强、灵敏度高、测试准确的特性,所以目前绕组变形测试普遍采用频率响应法原理,本文主要讲述的就是频率响应分析法。

变压器绕组变形测试频率响应分析法,就是对变压器内部参数在不同的频率下经过量化处理描绘出变压器绕组的传递函数特性曲线。简单来说,就是在末端给一频率,在首端接收,判定是否存在较大差异,差异大说明有变形现象,差异小说明一致性好。

3 绕组变形测试分析判断

3.1 绕组变形测试方法

变压器绕组测试装置主要由主控测量单元、分析软件部分（笔记本电脑）、三根专用测量电缆以及测量夹子和接地线组成。主控测量单元与试品之间采用500高频同轴电缆连接,一般测试仪有激励输出、响应输入、参考输入三端口,扫频信号输出为正弦波,从末端注入,从首端输出。扫频信号经输出端口（激励输出）,通过连接电缆向被试品注入信号;由测量夹子从被试品获取信号,经电缆传输到响应输入;并获取同步参考信号,经电缆传输到参考输入。变压器铁芯接地,响应信号的接地夹子要先通过连接线与激励信号接地夹子连接,再由激励信号的接地线与铁芯接地。

3.2 判断分析方法

变压器绕组变形主要判别原则是以波形观察为主,相关系数判断为辅。对被测绕组频率响应特性曲线的变化情况进行分析,找出各种细微变化和发展趋势进行分析。具体如下:3(2.1横向、纵向分析比较

（1）对测试结果进行相间（横向）比较,看波形的一致性,如果测得频响特性三相一致性较好,可认为没有明显变形,如一致性不好,继续进行下面的分析。

（2）如果相间（横向）比较不一致,应进行纵向比较（和历年此变压器的数据或出厂数据进行比较）。

（3）如横向、纵向比较波形差异较大,可重复测试,几次测试结果一致性均较差,可定性为变形。

3.2.2 低频、中频、高频频段分析

（1）低频段（1～100kHz）电感参数对频率曲线影响较大。频率较低时,绕组的对地电容容抗大,感抗小,如果绕组的电感发生变化,会导致其波峰或波谷位置发生明显移动。该频段主要反映绕组可能发生的扭曲现象。

（2）中频段（100～600kHz）能灵敏地反映出绕组分布电感、电容的变化,因为在此频段内,曲线有较多的波峰、波谷。该频段主要反映绕组可能存在的扭曲和鼓包等局部变形现象。

（3）高频段（>600kHz）以对地电容的影响为主。频率较高时,感抗大,容抗小,波峰、波谷位置以对地电容为主。该频段主要反映可能存在的线圈整体移位或引线移位等情况。

3.2.3 相关系数判断

相关系数可以定量描述出两条波形曲线之间的相似程度,通常可作为辅助手段用于分析变压器的绕组变形情况。相关系数只是参考数字,范围在0～10之间,数字越大,表示相关性越好,如果是不同相的两条曲线,根据相关系数的大小会得出"一致性很好""一致性较好""一致性较差""一致性很差"等结果;同相的两条曲线,根据相关系数的大小会得出"正常绕组""轻微变形""明显变形""严重变形"等结果。

3.3 测试注意事项

（1）变压器有载分接开关档位一般调到最高分接位置。档位不同,绕组匝数也不同,电感、电容量也随之不同,相应的频谱图也不同。

（2）严格按照接线步骤操作。注意扫频信号源输入和响应信号方向。

（3）铁芯接地良好,地线要按照接地顺序依次接地。测量过程中,接地非常重要,高频电流的流向必须正确,不正确会影响测量结果。

4 实际案例分析

变压器名称:2号主变。
变压器型号:sFZ9-12500。
制造厂家:保定天威变压器厂。
出厂日期:2004年2月。
测试内容:高压侧绕组变形测试。

2号主变高压侧三相测试结果如图1所示,从图中可以看出,通过横向波形及相关系数比较,一致性均较好,说明此变压器无变形现象,可以正常运行。如图1中波形出现不一致情况,需具体按照上文测试分析方法一纵向比较、频段分析、参考相关系数等进一步进行分析,最终定性得出诊断结果。

图1 高压侧绕组变形测试图

5 结语

绕组变形测试可以有效地发现变压器由于短路冲击或机械力造成的绕组变形缺陷,经过现场大量的试验实践其已得到广泛应用,为变压器的安全运行提供了有力保障。