變壓器繞組缺陷分析及判斷方法

變壓器是整個電網(wǎng)傳輸系統(tǒng)中核心的設(shè)備，由此可見，它的安全運(yùn)行對整個電網(wǎng)的安全而言是起到至關(guān)重要作用的。上海滬怡技術(shù)工程師通過對變壓器的常見故障繞組變形進(jìn)行分析，探討變壓器繞組變形的原因以及由此產(chǎn)生的危害。這對整個電網(wǎng)系統(tǒng)安全系統(tǒng)的正常有序的進(jìn)行意義重大。

上海滬怡技術(shù)工程師提出當(dāng)變壓器遭受短路電流沖擊或其他沖擊后，變形有以下幾種：

1.繞組整體變形，是由于運(yùn)輸過程中，受到?jīng)_擊、傾斜、振動等外力影響，造成繞組位移。這種變形繞組尺寸不變，只是對鐵芯的相對位移變化。繞組的電感量、餅間電容量不變，電容量變化。一般電容量減小。在等值電路中，諧振峰點(diǎn)向高頻方向平移。所以，這種變形后所測頻譜中，和以前比較，各諧振點(diǎn)都仍然存在，不發(fā)生變化，只是峰值均向高頻方向平移(向右)。

2.餅間局部變形，在短路(電流不經(jīng)用電器、直接連電源兩極)電磁力作用下使部分固定不牢線餅被擠壓，另外一些線餅拉長，這樣餅間電容被改變。這種變形的后果使等值電路中一些電感變大，一些變??；與電感并聯(lián)的餅間電容也隨之改變。測量頻譜時，部分諧振峰點(diǎn)向高頻方向移動，而且峰值下降；部分諧振點(diǎn)向低頻方向移動，峰點(diǎn)升高。通過諧振峰值變化情況，判斷餅間變形面積和變形程度。

     3.匝間短路(電流不經(jīng)用電器、直接連電源兩極)，從理論上講繞組發(fā)生匝間短路后，電感值下降，頻譜曲線發(fā)生明顯變化，幅值上升，一些諧振點(diǎn)峰值消失。但理論是這樣的，實(shí)際上難以捕捉到這種情況。一旦運(yùn)行中發(fā)生匝間短路，線匝將被燒斷，重瓦斯跳閘，壓力釋放閥動作，這時變壓（氣壓變量)器油色譜分析也會不合格，變壓器將吊罩檢查的。

    4.引線位移變形，由于引線長度較大，固定不牢時，運(yùn)行中產(chǎn)生位移變形。當(dāng)引線位移時，等值電路中表現(xiàn)為兩端口電容變化。當(dāng)信號入口端引線位移但引線電容與其他電路并聯(lián)之，所以它的變化不會對頻譜曲線有明顯變化；而輸出端引線位移，引線電容變化后對頻響曲線有明顯變化，尤其是曲線中300kHz～1MHz范圍內(nèi)。所以，在實(shí)際測試中，采用中性點(diǎn)注入信號源，以防上述的影響。如果引線對地電容減小，頻段內(nèi)幅值上升，反之，則下降；引線對地電容變大，預(yù)示著引線向外殼方向移動，引線對地電容變小，則表示引線向繞組方向移動。

    5.繞組輻向變形，當(dāng)繞組受輻向力作用時，使內(nèi)繞組向內(nèi)收縮，直徑變小，電感量變小。這時內(nèi)外繞組間距離變大，其電容變小，將使頻譜中的諧振峰點(diǎn)向高頻方向移動，且幅值有所增大。

    6.繞組軸向扭曲變形，當(dāng)變壓（氣壓變量)器繞組間隙較大或有部分撐條移位，在電磁力作用下，使繞組在軸向被扭曲為S狀。這時部分餅問電容和對地電容減小。測量的頻譜上，有部分諧振峰向高頻方向移動，在低頻段諧振峰幅值下降，中頻段峰值略有上升，高頻段不變。

研制RBX-H變壓器繞組變形測試儀根據(jù)對變壓器內(nèi)部繞組特征參數(shù)的測量，采用目前世界發(fā)達(dá)國家正在開發(fā)完善的內(nèi)部故障頻率響應(yīng)分析(FRA)方法，對變壓器內(nèi)部故障作出準(zhǔn)確判斷。該設(shè)備本儀器是將變壓器內(nèi)部繞組參數(shù)在不同頻域的響應(yīng)變化經(jīng)量化處理后，根據(jù)其變化量值的大小、頻響變化的幅度、區(qū)域和頻響變化的趨勢，來確定變壓器內(nèi)部繞組的變化程度，進(jìn)而可以根據(jù)測量結(jié)果判斷變壓器是否已經(jīng)受到嚴(yán)重破壞、是否需要進(jìn)行大修。對于運(yùn)行中的變壓器而言，無論過去是否保存有頻域特征圖，通過比較故障變壓器線圈間特征圖譜的差異，也可以對故障程度進(jìn)行判斷。當(dāng)然，如果保存有一套變壓器原有的繞組特征圖，更易對變壓器的運(yùn)行狀況、事故后分析和維護(hù)檢修提供更為有力的依據(jù)。

上海滬怡變壓器繞組變形測試儀產(chǎn)品特點(diǎn)：

1.硬件機(jī)芯采用DDS數(shù)字高速掃頻技術(shù)，準(zhǔn)確診斷出繞組發(fā)生扭 曲、鼓包、移位、傾斜、匝間短路變形及相間接觸短路等故障。

2.采集控制采用高集成化微處理器,選用精密、高穩(wěn)定元器件，高速雙通道16位A/D采樣(現(xiàn)場試驗(yàn)改變分接開關(guān)，波形曲線有明顯變化)，對同一相重復(fù)試驗(yàn)，測量重復(fù)率在99.5%以上。

3.儀器具有線性掃頻測量和分段掃頻測量雙測量系統(tǒng)功能,兼容當(dāng)前國內(nèi)兩種技術(shù)流派的測量模式。

4.在測試過程中僅需要拆除變壓器的連接母線，不需要對變壓器進(jìn)行吊罩、拆裝的情況下就完成所有測試。

5.測量變壓器時,接線人員可任意布放信號輸入輸出引線,對測量結(jié)果無影響,接線人員可停留在變壓器油箱上面,不必下來,減輕勞動強(qiáng)度。

6.幅頻特性符合國家關(guān)于幅頻特性測試儀的技術(shù)指標(biāo)。橫坐標(biāo)（頻率）具有線性分度及對數(shù)分度兩種，因此打印出的曲線可以是線性分度曲線也可以是對數(shù)分度曲線，用戶可根據(jù)實(shí)際需要選用。

7.儀器智能化程度高，信號輸出幅度由軟件進(jìn)行自動量程調(diào)節(jié)，大幅度峰值±10V，自動調(diào)節(jié)采樣頻率。

8.儀器具備多種頻率線形掃頻測量系統(tǒng)測量功能，線形掃頻測量掃描頻率高達(dá)2MHz，頻率掃描間隔可分為0.25kHz、0.5kHz和1kHz,對變壓器變形情況提供更多的分析。

9.提供歷史曲線對比分析，可同時加載多條歷史曲線觀察，能具體選擇任意曲線進(jìn)行橫向和縱向分析。配有專家智能分析診斷系統(tǒng)，可以自動診斷變壓器繞組的狀態(tài)，同時加載6條曲線，各條曲線相關(guān)參數(shù)自動計(jì)算，自動診斷繞組的變形情況，給出診斷的參考結(jié)論。

10.軟件管理功能強(qiáng)大，上海滬怡產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師充分考慮現(xiàn)場使用的需要，自動保存環(huán)境條件參數(shù)，以便作變壓器繞組變形診斷時提供依據(jù)。測量數(shù)據(jù)自動分析存盤，并生成電子文檔(Word)保存，且具有彩色打印功能，方便用戶出測試報(bào)告。

變壓器常用檢測接線方式如上，上海滬怡變壓器繞組變形測試儀主要是由主測量單元和筆記本電腦構(gòu)成,并行三根測量電纜以及測量夾子和接地線組成。主測量單元系統(tǒng)與試品之間采用50高頻同軸電纜聯(lián)接，掃頻信號經(jīng)輸出端口(激勵輸出)，通過連接電纜將信號夾子(黃色)向被試品注入信號;由信號測量夾子(綠色)從被試品獲取信號，經(jīng)電纜傳輸?shù)剑憫?yīng)輸入）；由信號測量從被試品注入點(diǎn)獲取同步參考信號，經(jīng)電纜傳輸?shù)捷斎耄▍⒖驾斎耄１辉嚻吠鈿づc測試電纜的屏蔽層必須可靠連接并接地，大型變壓器一般以鐵芯接地套管引出線與油箱的連接點(diǎn)，作為公共接地點(diǎn)，變壓器外殼點(diǎn)接地。

判斷原則

1.波形比較

正常運(yùn)行的變壓器繞組，三相頻譜特性相關(guān)性好。若發(fā)生事故未造成繞組變形，事故前后的曲線基本重合。

繞組變形后，事故前后的曲線明顯偏離且不重合，相關(guān)性差。變形時在較低頻段0.5~200kHz的曲線峰值點(diǎn)會發(fā)生平移，或曾頻，或減頻，峰值點(diǎn)對應(yīng)幅值分貝數(shù)也會改變，峰值點(diǎn)數(shù)目一般會減少。

2.判斷原理

1)與事故前變壓器頻響曲線比較，這就要求變壓器有原始的頻響曲線資料。

2)與同型號同廠家同時期生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行比較。

3)對三相或單相變壓器都可以進(jìn)行相間比較。

4)判斷比較以均方差Exy及相關(guān)系數(shù)Pxy二個特征值來比較:Exy越小則兩曲線相距越近越好。Pxy越接近1，則兩曲線相似程度越高。如果兩個及以上頻段上Pxy<0.98，且Exy>3.0；或Pxy<0.9而Exy>1.5，或Exy>4.5而Pxy僅在0.99附近都可能變壓器存在變形故障。并結(jié)合其他方法。如"油色譜分析"、"繞組直流電阻測量""短路阻抗""空載試驗(yàn)"等方法綜合判斷分析變壓器繞組有無變形。

上海滬怡是國內(nèi)專業(yè)的電力承裝（修、試）資質(zhì)及電力承試設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)企，專業(yè)針對不同電壓等級的試驗(yàn)需求，定制不同配置的電氣試驗(yàn)產(chǎn)品。