變壓器繞組缺陷分析及判斷方法

變壓器是整個(gè)電網(wǎng)傳輸系統(tǒng)中核心的設(shè)備，由此可見(jiàn)，它的安全運(yùn)行對(duì)整個(gè)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(guò)對(duì)變壓器的常見(jiàn)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(duì)整個(gè)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(guò)程中，受到?jīng)_擊、傾斜、振動(dòng)等外力影響，造成繞組位移。這種變形繞組尺寸不變，只是對(duì)鐵芯的相對(duì)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(cè)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(xiàn)餅被擠壓，另外一些線(xiàn)餅拉長(zhǎng)，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?。慌c電感并聯(lián)的餅間電容也隨之改變。測(cè)量頻譜時(shí)，部分諧振峰點(diǎn)向高頻方向移動(dòng)，而且峰值下降；部分諧振點(diǎn)向低頻方向移動(dòng)，峰點(diǎn)升高。通過(guò)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(xiàn)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(xiàn)匝將被燒斷，重瓦斯跳閘，壓力釋放閥動(dòng)作，這時(shí)變壓（氣壓變量)器油色譜分析也會(huì)不合格，變壓器將吊罩檢查的。

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

    5.繞組輻向變形，當(dāng)繞組受輻向力作用時(shí)，使內(nèi)繞組向內(nèi)收縮，直徑變小，電感量變小。這時(shí)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(dòng)，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(shí)部分餅問(wèn)電容和對(duì)地電容減小。測(cè)量的頻譜上，有部分諧振峰向高頻方向移動(dòng)，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(cè)試儀根據(jù)對(duì)變壓器內(nèi)部繞組特征參數(shù)的測(cè)量，采用目前世界發(fā)達(dá)國(guó)家正在開(kāi)發(fā)完善的內(nèi)部故障頻率響應(yīng)分析(FRA)方法，對(duì)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(shì)，來(lái)確定變壓器內(nèi)部繞組的變化程度，進(jìn)而可以根據(jù)測(cè)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(duì)于運(yùn)行中的變壓器而言，無(wú)論過(guò)去是否保存有頻域特征圖，通過(guò)比較故障變壓器線(xiàn)圈間特征圖譜的差異，也可以對(duì)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(duì)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(cè)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(chǎng)試驗(yàn)改變分接開(kāi)關(guān)，波形曲線(xiàn)有明顯變化)，對(duì)同一相重復(fù)試驗(yàn)，測(cè)量重復(fù)率在99.5%以上。

3.儀器具有線(xiàn)性?huà)哳l測(cè)量和分段掃頻測(cè)量雙測(cè)量系統(tǒng)功能,兼容當(dāng)前國(guó)內(nèi)兩種技術(shù)流派的測(cè)量模式。

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

5.測(cè)量變壓器時(shí),接線(xiàn)人員可任意布放信號(hào)輸入輸出引線(xiàn),對(duì)測(cè)量結(jié)果無(wú)影響,接線(xiàn)人員可停留在變壓器油箱上面,不必下來(lái),減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。

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

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

8.儀器具備多種頻率線(xiàn)形掃頻測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量功能，線(xiàn)形掃頻測(cè)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(duì)變壓器變形情況提供更多的分析。

9.提供歷史曲線(xiàn)對(duì)比分析，可同時(shí)加載多條歷史曲線(xiàn)觀察，能具體選擇任意曲線(xiàn)進(jìn)行橫向和縱向分析。配有專(zhuān)家智能分析診斷系統(tǒng)，可以自動(dòng)診斷變壓器繞組的狀態(tài)，同時(shí)加載6條曲線(xiàn)，各條曲線(xiàn)相關(guān)參數(shù)自動(dòng)計(jì)算，自動(dòng)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(chǎng)使用的需要，自動(dòng)保存環(huán)境條件參數(shù)，以便作變壓器繞組變形診斷時(shí)提供依據(jù)。測(cè)量數(shù)據(jù)自動(dòng)分析存盤(pán)，并生成電子文檔(Word)保存，且具有彩色打印功能，方便用戶(hù)出測(cè)試報(bào)告。

變壓器常用檢測(cè)接線(xiàn)方式如上，上海滬怡變壓器繞組變形測(cè)試儀主要是由主測(cè)量單元和筆記本電腦構(gòu)成,并行三根測(cè)量電纜以及測(cè)量夾子和接地線(xiàn)組成。主測(cè)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(hào)經(jīng)輸出端口(激勵(lì)輸出)，通過(guò)連接電纜將信號(hào)夾子(黃色)向被試品注入信號(hào);由信號(hào)測(cè)量夾子(綠色)從被試品獲取信號(hào)，經(jīng)電纜傳輸?shù)剑憫?yīng)輸入）；由信號(hào)測(cè)量從被試品注入點(diǎn)獲取同步參考信號(hào)，經(jīng)電纜傳輸?shù)捷斎耄▍⒖驾斎耄?。被試品外殼與測(cè)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(xiàn)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(xiàn)基本重合。

繞組變形后，事故前后的曲線(xiàn)明顯偏離且不重合，相關(guān)性差。變形時(shí)在較低頻段0.5~200kHz的曲線(xiàn)峰值點(diǎn)會(huì)發(fā)生平移，或曾頻，或減頻，峰值點(diǎn)對(duì)應(yīng)幅值分貝數(shù)也會(huì)改變，峰值點(diǎn)數(shù)目一般會(huì)減少。

2.判斷原理

1)與事故前變壓器頻響曲線(xiàn)比較，這就要求變壓器有原始的頻響曲線(xiàn)資料。

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

3)對(duì)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(gè)特征值來(lái)比較:Exy越小則兩曲線(xiàn)相距越近越好。Pxy越接近1，則兩曲線(xiàn)相似程度越高。如果兩個(gè)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(cè)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(wú)變形。

上海滬怡是國(guó)內(nèi)專(zhuān)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(zhuān)業(yè)針對(duì)不同電壓等級(jí)的試驗(yàn)需求，定制不同配置的電氣試驗(yàn)產(chǎn)品。