利用频率响应进行变压器绕组变形测试的应用

摘 要：为消除电网中变压器绕组变形引起的事故隐患，本文根据频率响应法在汕头电网中应用的实际情况，研究得出了应用该方法测试变压器绕组变形的判据。

关键词：变压器 绕组变形 频率响应分析 测试分析

中图分类号：TM4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）12（b）-0125-01

目前，应用频率响应分析技术对遭受短路冲击、突发事故和碰撞的变压器进行绕组变形试验已得到广泛应用，并取得了良好效果。主要体现在以下三方面，通过对遭受过短路冲击的变压器进行变形试验普查，查出了一部分绕组已发生变形的变压器。并及时进行了停电整修或更换绕组，防止了可能的突发性损坏事故；对发生出口短路的变压器立即进行变形试验，未发生绕组变形的及时投运，由于这种方法不用放油吊罩检查，因而可节省大量人力、物力，缩短停电时间。对于发生了绕组变形的变压器，由于能及时发现而避免了再次投运可能带来的损坏事故；通过变形试验，能明确变压器哪侧哪相出了问题，这就减少了检修的盲目性

1 现场测试过程中的注意事项

可靠的测试是变压器绕组变形判断的基础。尽管频率响应法是一种高灵敏度的绕组变形诊断方法，能够检测出微弱的绕组变形现象，且基本不受外界杂散干扰信号的影响，但由于测试回路中任何电气参数的改变都会灵敏地在频响特性中反映出来，故在测试过程中应注意变压器线端充分放电，对引线、周围接地体和金属悬浮物的要求，对分接位置的要求，对接地的要求，测试接线方式，变压器的油温等几个方面的问题，避免产生判断上的失误，以获得较好的使用效果。

2 绕组变形分析方法和判断依据

实际应用中，除需要确定变压器是否发生了绕组变形，更需要确定绕组的变形程度，以便决定变压器是否继续投运。为此规定了3种状态：正常（或无明显变形）、中度变形和严重变形。通过频率响应分析法进行分析和判断。

2.1 频率响应分析法

论断变压器绕组变形的主要理论，是建立在比较绕组频率响应特性变化基础上的，即相当于比较变压器绕组的结构特征“指纹”图。如果在变压器遭受突发短路冲击后测得的各个绕组的频率响应特性与原始测试结果（或短路前的测量结果）一致，通过对相关系数及波形图的比较，可以对变压器绕组是否产生变形及变形的严重程度作出判断。

2.2 运用纵向比较法和横向比较法

一般情况下是以横向比较为主，纵向比较为辅。由于横向比较的曲线测试条件、接线方式基本一致，因此应优先考虑进行相与相之间的横向比较，再进行与原始数据或上次数据的纵向比较。

2.3 波形分析

如果需要确定线圈变形的详细情况和变形的严重程度，则应具体对被测绕组频响特性曲线的变化情况进行分析。

频段分析。

对绕组变形的严重程度分析，可通过对被测绕组频响特性曲线的变化情况进行分析。一般分为低频段为主、中频段及高频段为辅进行分析。

（1）当频响特性曲线低频段（1～100kHz）的谐振峰发生明显变化时，通常预示着绕组的电感变化或发生整体变形现象。对绝大多数变压器来说，其三相绕组低频段的响应特性曲线较为一致，如果发现不一致的情况，应慎重对待。（2）当频响特性曲线中频段（100～600 kHz）的谐振峰发生明显变化时，通常预示着绕组发生扭曲和鼓包等局部变形现象。（3）当频响特性曲线高频段（>600kH）的谐振峰发生明显变化时，通常预示着绕组的对地电容改变。

由于绕组频响特性曲线中的高频段易受测量回路对地杂散电容的影响，如果测试回路联接不当，往往难以保证两次测试结果在该频段内的重复性。故在进行相关系数计算或观察谐振峰移动情况时，应重点针对1～600 kHz范围内的频响特性曲线进行判断，超600 kHz的部分仅作为必要时的参考。

2.4 波形观察为主，相关系数分析为辅

总之，变压器绕组变形的诊断应根据频响特性曲线中谐振峰的改变、变压器的具体结构特征以及遭受短路冲击情况进行具体分析。当频响特性曲线的低频段出现差异时，一般表明绕组整体结构出现异常，可能会危及安全运行，应考虑采用其它的测量手段（如测量直流电阻和短路阻抗等）重点进行分析；如果在中频段和高频段的频响特性出现差异，则首先应排除变压器原始结构差异以及测试结果失真的可能挫，然后再根据谐振峰频率变化的情况（如向左右方向移动或谐振峰数目发生变化）以及发生变化的频段具体作出判断。

3 实例分析

以汕头供电局220 kV上华变电站#1主变为例，该主变型号：SFPSZ9-150000/220厂家是保定变压器厂。#1主变于2008年12月10日发生近区低压侧短路冲击事故。事故对主变造成严重的冲击，高压试验班采用武高所的BRTC绕组变形频谱测试仪对该主变的绕组进行测量，确认了#1主变低压侧短路冲击后，低压侧绕组发生严重变形。判断#1主变低压侧绕组发生严重变形依据是跟1999年12月24日首次对低压侧绕组测量的原始频率响应测量曲线图谱相比较，以及相关系数相比较，出现明显频谱曲线不一致，相关系数依据试验规程判断低压侧绕组发生严重变形，再配合其它试验项目进行验证判断，结论也判断低压侧绕组发生严重变形。而对#1主变中压侧绕组和高压侧绕组三相原始频率响应测量曲线相比较频谱曲线是一致性，说明#1主变中压侧绕组和高压侧绕组没有发生变形的迹象。通过试验数据说明这次短路冲击对该主变影响特别大，特别低压侧绕组C相绕组产生局部严重变形。根据以上对220 kV上华变电站#1主变低压绕组、中压绕组和高压绕组变形试验结果分析，判定该变压器低压侧绕组发生了严重变形。根据变形试验结果，该变压器及时退出了运行，并现场进行解体后发现，高压、中压绕组正常，而低压绕组出现多处轴向长条状鼓包。由于无法修复，最后更换了3个低压绕组。

4 结语

（1）对拟投产的主变，应在投产前做频响特性曲线的测试；对运行中的主变，应结合检修等，及时做测试。只有这样，才能进行有效对比，避免不必要的漏判、错判。（2）在实际运用频响法进行变压器绕组变形测试时，应综合考虑谐振点偏移、相关系数的变化等多方面因素。同时，应不断积累测试数据，找出规律，提高判断的准确率。（3）实践证明，变压器绕组变形多发生在低压侧和中压侧，高压绕组发生变形的情况比较少见。（4）在对主变绕组变形测量结果分析的过程中，一般应以分析低压绕组为主，高、中压绕组为辅；横向比较为主，纵向比较为辅，波形观察为主，相关系数判断为辅；在此基础上应进行综合判断。

参考文献

[1] DL/T911-2004，电力变压器绕组变形的频率响应分析法[S].

[2] BRTC电力变压器绕组特征测试仪使用说明[M].武汉高压研究所.