變壓器繞組變形測試分析

引言

變壓器是電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備,對電力系統(tǒng)安全運(yùn)行意義重大,據(jù)統(tǒng)計,變壓器繞組是變壓器事故損壞的主要部位。因此,有必要對變壓器繞組變形進(jìn)行測試,降低故障,減少事故的發(fā)生。

1繞組變形試驗?zāi)康?

變壓器繞組一般是銅或鋁導(dǎo)線,在受到機(jī)械力或電動力等較大應(yīng)力作用時,繞組的尺寸和形狀會發(fā)生變化。具體而言,一是變壓器在出廠運(yùn)輸或安裝過程中受到碰撞沖擊會產(chǎn)生斷股、移位、扭曲現(xiàn)象;二是變壓器在運(yùn)行中受到短路電流熱和電動力的作用時,短時間內(nèi)會發(fā)生繞組變形,嚴(yán)重時可能導(dǎo)致相間短路、燒毀。

變壓器繞組變形后一般都能繼續(xù)投運(yùn),但對變壓器和電力系統(tǒng)運(yùn)行都有危害,帶病運(yùn)行對電網(wǎng)也是一種安全隱患。由于變壓器是全封閉的電氣設(shè)備,從外觀上很難看出內(nèi)部的變形情況,在現(xiàn)場不吊芯檢查的情況下,只能通過外部試驗來快速了解繞組變形狀態(tài)。因此我們必須對變壓器繞組變形進(jìn)行檢測,判斷變形的嚴(yán)重程度,并根據(jù)診斷結(jié)果制定相應(yīng)的防范措施,從而降低故障率,保證電網(wǎng)安全運(yùn)行。因此,變壓器繞組變形測試意義e分重大。

2繞組變形測試原理

目前繞組變形測試方法主要有短路阻抗法、低壓脈沖法和頻率響應(yīng)法,由于頻率響應(yīng)法具有抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、測試準(zhǔn)確的特性,所以目前繞組變形測試普遍采用頻率響應(yīng)法原理,本文主要講述的就是頻率響應(yīng)分析法。

變壓器繞組變形測試頻率響應(yīng)分析法,就是對變壓器內(nèi)部參數(shù)在不同的頻率下經(jīng)過量化處理描繪出變壓器繞組的傳遞函數(shù)特性曲線。簡單來說,就是在末端給一頻率,在首端接收,判定是否存在較大差異,差異大說明有變形現(xiàn)象,差異小說明一致性好。

3繞組變形測試分析判斷

3.1繞組變形測試方法

變壓器繞組測試裝置主要由主控測量單元、分析軟件部分（筆記本電腦）、三根專用測量電纜以及測量夾子和接地線組成。主控測量單元與試品之間采用500高頻同軸電纜連接,一般測試儀有激勵輸出、響應(yīng)輸入、參考輸入三端口,掃頻信號輸出為正弦波,從末端注入,從首端輸出。掃頻信號經(jīng)輸出端口（激勵輸出）,通過連接電纜向被試品注入信號;由測量夾子從被試品獲取信號,經(jīng)電纜傳輸?shù)巾憫?yīng)輸入;并獲取同步參考信號,經(jīng)電纜傳輸?shù)絽⒖驾斎?。變壓器鐵芯接地,響應(yīng)信號的接地夾子要先通過連接線與激勵信號接地夾子連接,再由激勵信號的接地線與鐵芯接地。

3.2判斷分析方法

變壓器繞組變形主要判別原則是以波形觀察為主,相關(guān)系數(shù)判斷為輔。對被測繞組頻率響應(yīng)特性曲線的變化情況進(jìn)行分析,找出各種細(xì)微變化和發(fā)展趨勢進(jìn)行分析。具體如下:3(2.1橫向、縱向分析比較

（1）對測試結(jié)果進(jìn)行相間（橫向）比較,看波形的一致性,如果測得頻響特性三相一致性較好,可認(rèn)為沒有明顯變形,如一致性不好,繼續(xù)進(jìn)行下面的分析。

（2）如果相間（橫向）比較不一致,應(yīng)進(jìn)行縱向比較（和歷年此變壓器的數(shù)據(jù)或出廠數(shù)據(jù)進(jìn)行比較）。

（3）如橫向、縱向比較波形差異較大,可重復(fù)測試,幾次測試結(jié)果一致性均較差,可定性為變形。

3.2.2低頻、中頻、高頻頻段分析

（1）低頻段（1～100kHz）電感參數(shù)對頻率曲線影響較大。頻率較低時,繞組的對地電容容抗大,感抗小,如果繞組的電感發(fā)生變化,會導(dǎo)致其波峰或波谷位置發(fā)生明顯移動。該頻段主要反映繞組可能發(fā)生的扭曲現(xiàn)象。

（2）中頻段（100～600kHz）能靈敏地反映出繞組分布電感、電容的變化,因為在此頻段內(nèi),曲線有較多的波峰、波谷。該頻段主要反映繞組可能存在的扭曲和鼓包等局部變形現(xiàn)象。

（3）高頻段（>600kHz）以對地電容的影響為主。頻率較高時,感抗大,容抗小,波峰、波谷位置以對地電容為主。該頻段主要反映可能存在的線圈整體移位或引線移位等情況。

3.2.3相關(guān)系數(shù)判斷

相關(guān)系數(shù)可以定量描述出兩條波形曲線之間的相似程度,通?？勺鳛檩o助手段用于分析變壓器的繞組變形情況。相關(guān)系數(shù)只是參考數(shù)字,范圍在0～10之間,數(shù)字越大,表示相關(guān)性越好,如果是不同相的兩條曲線,根據(jù)相關(guān)系數(shù)的大小會得出"一致性很好""一致性較好""一致性較差""一致性很差"等結(jié)果;同相的兩條曲線,根據(jù)相關(guān)系數(shù)的大小會得出"正常繞組""輕微變形""明顯變形""嚴(yán)重變形"等結(jié)果。

3.3測試注意事項

（1）變壓器有載分接開關(guān)檔位一般調(diào)到最高分接位置。檔位不同,繞組匝數(shù)也不同,電感、電容量也隨之不同,相應(yīng)的頻譜圖也不同。

（2）嚴(yán)格按照接線步驟操作。注意掃頻信號源輸入和響應(yīng)信號方向。

（3）鐵芯接地良好,地線要按照接地順序依次接地。測量過程中,接地非常重要,高頻電流的流向必須正確,不正確會影響測量結(jié)果。

4實際案例分析

變壓器名稱:2號主變。

變壓器型號:sFZ9-12500。

制造廠家:保定天威變壓器廠。

出廠日期:2004年2月。

測試內(nèi)容:高壓側(cè)繞組變形測試。

2號主變高壓側(cè)三相測試結(jié)果如圖1所示,從圖中可以看出,通過橫向波形及相關(guān)系數(shù)比較,一致性均較好,說明此變壓器無變形現(xiàn)象,可以正常運(yùn)行。如圖1中波形出現(xiàn)不一致情況,需具體按照上文測試分析方法一縱向比較、頻段分析、參考相關(guān)系數(shù)等進(jìn)一步進(jìn)行分析,最終定性得出診斷結(jié)果。

圖1高壓側(cè)繞組變形測試圖

5結(jié)語

繞組變形測試可以有效地發(fā)現(xiàn)變壓器由于短路沖擊或機(jī)械力造成的繞組變形缺陷,經(jīng)過現(xiàn)場大量的試驗實踐其已得到廣泛應(yīng)用,為變壓器的安全運(yùn)行提供了有力保障。