变压器绕组变形的测试与诊断分析

变压器绕组变形的测试与诊断分析

金彦良

（青海黄河上游水电开发有限责任公司大坝管理中心）

摘要：在电网容量持续增加的背景下，变压器损坏事故率呈现出升高的趋势。为了扼制变压器绕组变形恶化，要求采取有效的检测手段来进行测试，并据此进行诊断。据此，笔者结合相关知识，探讨变压器绕组变形的测试与诊断。

关键词：变压器；绕组变形；测试与诊断

引言

针对变压器绕组变形的现场测试，常用的检测方法包括低电压短路阻抗法、频率响应法（FRA）、扫频阻抗法及振动带电检测法。在本案，笔者列举一台10kV变压器，并采用上述4种检测方法测试其绕组变形。为了保证设备在检测时的状态相当，决定在现场同期进行测试，其中除了振动带电检测法以外，其余3中检测方法都在设备停役后开展。

一、振动带电检测法

振动带电检测法是根据检测传至箱体的振动信号来判断变压器绕组的状态，具体以检测绕组机械特性变化的方式来确定其状态变化。在振动测试时，先按图1所示在变压器高压侧布置测点，然后再对每一测点的测试结果开展频谱分析。

频谱分析结果显示，测点高频（＞1000Hz）成分多；除测点6以外，其余测点的数值都在正常范围以外；振动平稳性与频率复杂度的测试结果类似，测点3、5的数值极不理想，且测试结果在1h内存在较大波动。据此可知，该变压器存在明显的绕组变形现象。

二、低电压短路阻抗法

低电压短路阻抗法最先由前苏联提出，其是通过对变压器绕组在工频低电压下的短路阻抗进行测试，以判断绕组是否存在变形等缺陷。通常而言，低电压短路阻抗现场测试采取伏安法，即：在测试前，先短接变压器一侧的出线，再施加另一侧的测试电压，然后再测量阻抗上施加的电压与电流，其中短路阻抗=电压基波分量/电流基波分量，注意短接用导线的截面积须足够大，且保证出线端子良好接触。在低电压短路阻抗测试时，高、低压侧档位分别在第10、3档。测试结果显示，高-低压短路阻抗的数值与标准要求不符，而通过比较分析高-中、高、低压的数值发现，低压绕组是引起测试结果异常的主因。据此判定，低压绕组整体变形。

三、频率响应法

频率响应法最先由波兰提出，其原理是先施加变压器绕组一端的低压脉冲信号，并记录每一端子电压的波形，然后再比较时域内的响应与激励，最后再据此以判断绕组的状态。在频率响应法测试时，低电压短路阻抗与高-中压侧分接开关档位相当，且测试结果显示，对于该变压器线圈低、中、高压侧绕组的低频段幅频响应，B相线圈与A、C相不尽相同。针对这一差异的成因，主要是绕组的设计阻抗存在差异及A相线圈与B、C相在高频段存在较大差异。据此判定，A相低、中压线圈绕组的对地电容发生改变，疑存在绕组、引线整体移位和鼓包。

四、扫频阻抗法

扫频阻抗法于2009年由刘有为等人首次提出，其融合了低电压短路阻抗法与频率响应法的优点。在变压器绕组变形测试中，扫频阻抗法的原理是先检测每一绕组对的扫频阻抗曲线，再纵、横向比较检测结果，最后再据此判定绕组是否发生变形。在扫频阻抗测试中，主要开展中-低压、低-中压、高-中压及高-低压测试，其中中、高压侧档位位于1档。以50Hz阻抗值为例，其测试结果见表1。

备注：低-中压未得到50Hz阻抗值。

结合表1，该变压器中-低压、高-低压的每一相50Hz阻抗值差异较大，疑因低压绕组变形较明显。通过比较A、B、C相阻抗值存在的相间差异，结果显示，高-低压、高-中压的阻抗值以A相最大、B相最小；中-低压以C相最大、B相最小，且阻抗在相别排序上区别较为明显。据此，判定阻抗参数表现出的变形比A、B相线圈大。为了方便对扫频阻抗曲线全频段波形的变形进行识别，现按下列方式变换扫频阻抗值：

根据扫频阻抗测试曲线发现，A、B、C相的中-低压、高-中压及高-低压扫频阻抗曲线较为一致；在低-中压时，A、B、C相在低频段存在较小差别；在频率150kHz的条件下，中压侧短路低压侧bc与ca存在较高的重合度，但与ab存在较大差别，即在200-600kHz频率范围内，ab曲线的波峰幅值大、波谷幅值小。据此，判定在该变压器的低压线圈径向位移上，B相与A、C相不一致。

五、讨论

通过返厂解体发现，该变压器的调压、中、高压线圈未发生明显异常；A、B、C相低压线圈存在程度不一的变形。通过与检测分析结果比较可得如下结论：一是在变压器绕组变形检测中，前文谈及的4种检测方法都有效，唯有振动带电检测法在定位变形线圈时存在较大难度；在绕组整体位移、鼓包及引线变形检测中，频率响应法的应用效果较好，但难以准确检测局部扭曲等问题；对于扫频阻抗法，在扭曲变形检测中，50Hz阻抗值较为有效，且在径向位移类变形检测中，扫频阻抗曲线较为有效。综上，运用频率响应法与低电压短路阻抗法检测变压器绕组变形时，存在灵敏度上的差异，则建议整合运用两种检测方法，以实现准确判断绕组变形；扫频阻抗法的检测灵敏度高且测试干扰少，可有效诊断绕组变形。

参考文献：

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作者简介：金彦良（1963-12-01），男，汉，江苏省江阴市人，学历：大专，职称：初级助理工程师，研究方向：变压器绕组变形实验