绕组变形频率响应法及低电压短路阻抗测试

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变压器绕组变形测试仪 变压器绕组变形分析仪

变压器绕组变形是导致变压器发生损坏事故的主要原因之一。因此，对受短路冲击后的变压器应进行绕组变形测试，以确保变压器的安全稳定运行。武汉鼎升电力自动化有限责任公司是变压器绕组变形测试仪生产厂家，DCBX-H变压器绕组变形测试仪在业内广泛使用，购买官网（www.kv-kva.com），实用性深受用户好评，畅销国内。

一、变压器绕组变形测试方法原理

为了能及时发现哪些绕组变形较严重但却仍在运行的电力变压器，目前，国内外业内人士普遍认为频率响应法和短路阻抗法是测试变压器绕组变形较有效的方法。
1、频率响应法

实质上，变压器每个绕组在高频下可看成一个由电阻、电容和电感等分布参数构成的无源线性双端网络。频率响应法就是用扫描发生器将一组不同频率的正弦波电压加到变压器绕组的一端然后测量绕组两端的端口特性参数，如输人、输出阻抗和电压、电流传输比的领域函数(频率响应曲线)。通过分析端口参数的频率图谱特性，来判断绕组的结构特征。 如果绕组发生变形，就会使分布电容和电感发生变化，反映到端口参数的频率图谱也会发生变化。对于同类型的变压器绕组，由于绕组结构的类似性，其测得的频率响应曲线必然有可比性。所以频率响应法是通过故障前后录取频率的响应曲线来判断变压器绕组变形程度的。在测试中常采用专门的绕组变形仪来进行的。
2、低电压短路阻抗测试

变压器短路阻抗是当负载阻抗为零时，变压器内部的等效阻抗。短路阻抗的电抗分量，即短路电抗，就是绕组的漏电抗，它是由绕组的几何尺寸所决定的。对于一台变压器，当绕组变形、几何尺寸发生变化时，其短路电抗值也要变化。如果运行中的变压器受到了短路电流的冲击，为了检查其绕组是否变形，可将短路前后的短路电抗值加以比较，如果变化较大，则可认为绕组有显著变形。 一般在运行现场对电力变压器进行低电压短路阻抗测试，并与铭牌或短路故障前所测值进行比较，就能够判断严重故障短路电流造成的绕组有无明显变形。 低电压短路阻抗测试方法 (以下简称短路阻抗法)以三相变压器为例，它都是采用单相电源进行测试的。测试中是将低压侧绕组的三相端子短接，而对另一侧绕组的任意两个端子施加单相电压，每次读数时应将试验电流调成一致(2-10A)，共测试三次，最后计算变压器的短路阻抗值。试验时电压和电流要同时读取，所用仪表应有足够的精度。
3、变压器绕组变形测试方法的模拟研究与分析

华东电科院和我公司选取了一台35kV变压器进行绕组变形模拟试验研究。对两种绕组变形情况进行测试，一种是局部的匝间压缩，将C相高压绕组抽出垫块，压紧首端5饼(占50%匝数)，即轴向变形;一种是局部凹坑，将C相高压绕组底部敲出深1 Omm凹坑，属于辐向变形。然后采用频率响应法和短路阻抗法分别对这两种变形进行测量，来比较其对不同变形故障的灵敏性和有效性。被试变压器为三相两绕组，绕组为连续式。测试均在变压器吊罩后进行。

(1)轴向变形后，C相的频谱曲线在第4个频峰处发生较明显改变,A,B相的频谱曲线则基本不变;辐向变形也对C相的频谱曲线的影响颇为显著，在曲线的中频段的频峰向中部发生了较大幅度的偏移。

(2)短路阻抗法对影响电感的变形较为灵敏，如辐向变形、匝间开路或短路等，但对匝、饼间的局部压缩等不灵敏。而频率响应法对影响绕组电容和电感的变形都比较灵敏，尤其是对辐向变形，因此后者比较具有优越性。但实际运用频率响应法时，由于在变压器故障前后或历年测试中无法对试验测量接线进行约定，加上被试变压器的油温不同以及扫描发生器的正弦波频率较正等方面原因，目前频率响应法还没有在全国电力系统中形成明确统一的判断标准。而短路阻抗法在长期生产实践中已建立了严格的规范和标准，便于实施，易于判断。所以建议在实际运用中，应灵活结合两种方法，以作出准确分析和判断。

二、变压器绕组变形测试方法和实例

根据双方协议规定，检修前应先对主变进行绕组变形测试再定检修方式，所以在变压器未吊罩情况下，我公司采用频率响应法和短路阻抗测试法分别对该主变进行了测量。由于该主变无原始频响特性曲线，所以无法通过变压器前后频响特性曲线对比来判断变压器绕线变形程度，只能通过相间比较来判断变压器绕组的变形程度。发现220kV绕组三相间频响特性曲线一致无可见差异。而35kV绕组ab,bc,ca三相的频谱曲线相关性差 (如图5):ab频响特性曲线相差最大，ab低频段180kHz附近谐振峰值点向左发生偏移，be峰值点分贝数发生变化，后面在220kHz附近谷值点分贝数三相间变化较大，在520-850kHz三相曲线分贝数明显不同;ca频响特性曲线在785kHz时谐振点为谷值点，其它两相为峰值点，已发生了明显变化;据此，通过三相频响特性曲线对比可初步认为主变220kV绕组未发生变形，35kV绕组发生了变化。 然后，采用了短路阻抗法来进一步验证主变的变形情况。结果是高压对低压的三相阻抗和电抗的最大偏差为4.48%，主变阻抗电压试验值比出厂值大了4.2%，变化较大。通过对这台主变绕组的变形程度测试，可以判定主变绕组发生了严重变形。后经变压器吊罩后发现，220kV绕组无明显变形，35kV三相绕组从上到下扭曲变形特别严重，三相最大突出量最大达到26mm。

三、变压器绕组变形测试仪应用

(1)频率响应法和短路阻抗法的应用为变压器绕组变形的不解体测试和诊断提供了新的思路和方法。在变压器现场宜用这两种方法结合进行，然后进行纵向和横向对照分析，便可判断短路电流是否造成绕组变形，这对判断变压器能否投人运行具有重要意义，也是判断变压器是否要求进行解体检查的依据之一。

(2)对新投运的变压器应全部采用频率响应法和短路阻抗法进行变形测试。对运行中的主变，应结合检修等停电机会，及时做测试，并保留测试数据。在变压器发生出口短路冲击后，可以此作为基础数据判断变压器变形程度，认定变压器能否继续运行。对未发生明显绕组变形的变压器，可及时投人运行，不仅节省了大量的人力、物力和财力，还大大缩短了检修周期。

(3)在变压器运行中，对于发生出口或近区划短路故障后的变压器，即使常规电气试验和油试验合格，也应采用绕组频率响应法和短路阻抗法对变压器进行变形测试，以最终确定该变压器绕组是否变形、能否正常投人运行。

(4)在应用频率响应法应结合短路阻抗法进行变压器绕组变形测试及验证时，应综合考虑谐振点偏移、相关系数和短路电压的变化等方面因素。同时，应不断积累测试数据，找出规律，提高判断的准确率。特别是在用频率响应法判断绕组存在变形时，阻抗变化高于2%时应引起运行监督人员足够的重视。