电力变压器绕组变形的测试与分析

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1、电力变压器绕组变形的测试与分析摘　要：为解决近年来变压器的短路故障上升，绕组损坏几率增加的问题，开展了变压器绕组变形的检测和研究，结果表明频响法诊断绕组变形十分灵敏。关键词：电力变压器；绕组；故障检测0　引言国内外变压器绕组变形的检测技术，一是阻抗法，二是频响法和低压脉冲法。这两种方法的测试原理相近。从目前的技术成熟度看，频响法用于现场要比低压脉冲法易于实施，测得的图谱较稳定，重复性好，不易受试验接线、外界干扰的影响。故频响法的应用较普遍。相对阻抗法，频响图谱包含的绕组特征信息丰富，对绕组变形的反映较灵敏。阻抗法则实施简单，有标准可循，仍不失为一种普测和互补的手段，

2、尤其是对量大面广的中低电压变压器。1　频响法传统的高压测试技术一般讲究量分析，并在确定量的基础上作出判断，这对于单一参量的测试非常有效。然而，在测试多种参量的复合信息时，确定量的分析变得困难。频响技术的出现可解决一定难题。频响录制的二维图谱即相当于变压器绕组的一个“指纹”，图谱将随被测试变压器的类型、容量、电压等级、大小等不同而不同，这种变化，很难用一个确定性的指标或限值予以描述；另外，图谱上的变化，也不易与发生故障的部位、类型发生直观的联系。故虽然频谱的测试技术已相当成熟，但分析和诊断技术却进展迟缓。当然，多维的图谱比单一的数据包含更丰富的信息，由此才可能对测试的

3、对象作更深入、全部的解析。这代表测试和诊断技术向精密化、多元化和智能化发展。2　频响普测和严格测试规范1996年10月，我们购置了频响测试仪开始对网内35kV及以上电压等级的变压器实施巡扫和普查工作。至今已测量了88台次。＞120MVA45台次，主要是电厂变电站的主变。＜120MVA43台次，主要是电厂的厂用变和高备变及变电站的主变。因频响测试是一种较新的测试方法，故有许多经验仍需在应用中予以总结和提练。弱电测试手段用于电力领域，有必要建立较细致和严格的测试规范，保证测试的有效性和准确性；频响测试易受到外界的电磁干扰，故对测试的环境有严格的要求。以下是测试实践中的一

4、些体会。2.1　测试接线的要求频响测试信号一般从绕组的一端注入，另一端输出，信号经同轴屏蔽电缆传输，电缆外屏蔽层和变压器外壳铁心一起接地。因变压器线圈引线本身即相当于一根天线，易耦合外界的噪声干扰信号，故将信号注入端接到较短的线圈引线的出口接头，以尽量减少信号源输入端的干扰；而信号测量端因测量探头有50Ω的采样探头，可吸收噪声信号，故一般可接较长的线圈引线接头。另外，为防止线圈悬浮导致电容分布不稳定，建议就近将非测量线组一点接地。根据变压器的不同接线组别，可总结频响测试的接线方式见表1。表1　　绕组频响测试的接线方式变压器接线方式Y或DY0单相变或外接线圈注入端AB

5、COOOABC测量端BCAABCXYZ   *其它线圈—就近一点接地2.2　出口引线长度的要求实践表明，变压器不论高低压侧接头出口建议不带任何引线，如架空线或电缆；一方面，引线电容将改变频响特性曲线；另一方面易耦合干扰信号，测量时应解开所有引线。2.3　周围接地体和金属悬浮物的要求周围接地体和金属悬浮物离变压器出口端子＞5cm。带封闭母线接头的变压器尤须注意，如引线辫子离出口端子过近，则频响图谱变化很大。2.4　分接位置的要求建议在可能的情况下，分接位置打到满分接档，以获取较全面的绕组信息。同时，应记录分接位的位置，以保证每次测量在同一分接位置。实测表明，分接位置的

6、不同，频响图谱会有变化。2.5　测试环境的要求在频响测试现场可能会有各种电磁干扰。如新建电厂变电站施工现场施工中的电弧干扰；运行厂站开关操作干扰等；均影响测试的正确结果。故应尽可能地避开干扰，同时，注意测量时频谱的变化以及时辨认出干扰的波形并予以剔除。2.6　电源的要求建议将仪器与电源隔离，以保护测试仪器。3　变压器绕组频谱特征分类与统计实质上，变压器绕组是一个由电阻、电感和电容构成的线性无源两端口网络，如图1。 图1　绕组的等效两端口网络从入端加正弦扫频电压信号Ui，测量输出电流在采样电阻R上的压降U0，并计算U0/Ui，得到传输阻抗随频率变化的图谱。如果输出电流

7、I0很小，U0也很小，则U0/Ui很小，表明绕组内部发生谐振，频谱曲线上出现频谷；反之为串联谐振，出现频峰。理论计算表明，在频峰外，绕组上的驻波分布将呈现为整数个半正弦的分布；而在频谷处，驻波呈现为奇数个1/4正弦波分布[1]。绕组的结构、大小、位置和引线不同，频峰和频谷的位置和高低也不同，频谱也就不同。故不同绕组的频谱图谱肯定不同。但对于同类型的变压器绕组，因绕组结构的类似性，其测到的频谱曲线必然有可比性。这对判断和确定绕组的变形故障有很大的帮助。在我们所测的88台次变压器频谱中，可看到这一特点，故从中挑选了几类较典型的频谱图，以求建立一个类库。频谱的频段分低