频率响应法测试变压器绕组变形

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1、频率响应法测试变压器绕组变形　　变压器在运行过程中难免会受到各种故障短路电流的冲击。一旦短路故障发生在变压器出口附近，变压器绕组将承受巨大的、不均匀的轴向和径向电动力的作用，可能导致绕组发生扭曲、鼓包等变形现象或移位，严重时甚至会导致突发性损坏事故。另外，变压器在运输及安装过程中发生的碰撞、振动，也可能使变压器发生绕组变形。因此，有效和准确地判断变压器绕组变形现象是电力试验的一项重要工作。　　　　1方法介绍　　　　变压器绕组变形后，其内部的电感、电容等参数必然发生变化。较早时采用的集中参数检测法，是通过测量变压器绕组的漏电感(或

2、漏电抗)、短路阻抗等集中电气参数，观察它们的变化，来判断变压器绕组是否发生变形。该方法通常在绕组变形严重时才有效。　　近年来国内外多采用现代网络分析技术，通过测量传递函数来诊断变压器绕组是否发生变形。这种网络分析技术又可分为低压脉冲分析法和频率响应分析法2种。　　低压脉冲分析法是将低压脉冲从一个绕组的端部输入，从另一个端口输出，根据波形变化来诊断。由于低压脉冲分析法采用的是时域脉冲分析技术，在现场使用时，较易受外界干扰和灵敏度校正过程的影响。　　频率响应分析法的诊断依据是比较绕组频率响应特性曲线的变化。其将扫频信号输入变压器绕组

3、的一个端口，从另一端口输出响应，并将响应频率描绘成曲线来分析。　　因为绕组在受到不均匀的轴向和径向电动力作用时，可能导致的扭曲、鼓包和移位等变形现象，将使其饼间电容、对地电容等分布参数发生变化，从而改变绕组的频率响应特性。如果测得变压器的各个绕组的频率响应特性与原始测试结果一致，则表明该变压器绕组没有发生变形，反之，则可根据其频率响应特性的变化情况判断出发生变形的绕组及其变形的严重程度。　　以相关系数R来表示所比较频率响应特性曲线间的相似程度。R的值越大，曲线的相似程度就越好。当R1.0，认为“一致性较好”。经过横向和纵向的比较

4、，就可判断出变压器绕组是否发生变形。该方法采用扫频测量技术，用数字处理技术消除干扰信号的影响，具有较强的抗干扰能力。　　　　2检测实例　　　　2004-10-26，在里水变电站采用TDT-4型变压器绕组变形测试仪对型号为SFZ7-40000/110的110kV2号主变进行了测试，测得高压侧(110kV侧)绕组频率响应特性曲线如图1。　　图1中Hoha01曲线为第1次测得的A相绕组频率响应特性曲线、Hohb01曲线为第1次测得的B相绕组频率响应特性曲线、Hohc01曲线为第1次测得的C相绕组频率响应特性曲线。　　低压侧(10kV侧

5、)绕组频率响应特性曲线如图2。　　图2中Lcla01曲线为第1次测得的ca绕组频率响应特性曲线，Lalb01曲线为第1次测得的ab绕组频率响应特性曲线，Lblc01曲线为第1次测得的bc绕组频率响应特性曲线。　　按照图1和图2的曲线以及相关系数来判断，可能就会认为该变压器未发生变形，但在检测过程中发现仪器上显示的激励电压为mV级，而平时检测时激励电压为V级，于是对照2000年时该变压器绕组的频率响应特性曲线(该变压器的原始测量结果)，进行进一步分析确认。以A相为例，高压侧的对比图形如图3，低压侧的对比图形如图4。　　图3中1号H

6、oha01曲线为2004年第1次测得的A相绕组频率响应特性曲线，2号Hoha01曲线为2000年第1次测得的A相绕组频率响应特性曲线。　　图4中1号Lcla01曲线为2004年第1次测得的ca绕组频率响应特性曲线，2号Lcla01曲线为2000年第1次测得的ca绕组频率响应特性曲线。　　从图3中看出，高压侧绕组波形在中高频段发生了比较大的变化，相关系数为0.8。从图4中看出，低压侧绕组波形几乎完全改变，相关系数为0.1。　　再对比其它各相绕组的频率响应特性曲线，发现2004年的频率响应特性曲线与2000年的频率响应特性曲线均有着

7、明显的不同。　　从这两组曲线看，似乎该变压器绕组发生了变形，但查找该变压器近几年的运行历史，并没有发生过近区短路现象，而且如果变压器出口附近受到电动力冲击造成绕组扭曲、移位等变形，其同一侧绕组三相间的频响特性应发生变化，即相关系数R不会如图1和图2所示的那么大，达到“一致性较好”。针对这种现象进一步分析，认为这时还不能判断为该变压器绕组发生了变形，而得到图1和图2的结果有以下几种可能：　　(1)仪器故障；(2)测量线问题；(3)接线盒(输入单元和检测单元)里的元件有故障；(4)接线方法不正确；(5)工作人员操作时有错误；(6)周

8、围环境干扰的影响。针对以上的可能，进行了3个检查试验。　　试验1：利用TDT-4型变压器绕组变形测试仪配备的3条标准线和1个标准校验单元进行自检。测量时，激励电压等级恢复为V级，测得的01曲线作为标准波形。见图5中1号01曲线。　　试验2：利用测量用的3条测量线