频率响应分析法结合低电压短路阻抗法分析判断变压器绕组变形

摘要:本文即针对频率响应分析法及低电压短路阻抗法的测试原理，探讨了检测变压器绕组变形的意义，进而对变压器绕组变形部位进行了较为准确的分析和判断。

关键词:频率响应分析法；低电压短路阻抗法；变压器绕组变形

中图分类号： TM41文献标识码：A 文章编号：

引言

变压器是电力系统中的关键设备，供电的安全直接取决于变压器的运行。因此，在对变压器运输及安装过程中出现的绕组变形进行检测势在必行。本文基于频率响应分析法及低电压短路阻抗法的测试原理的分析，进一步对检测变压器绕组变形的意义作了相应的阐述，从而对变压器绕组变形部位能够准确的分析及判断。

频率响应法的测试原理

最初于1978年由E P Dick与C C Erven引进的频率响应分析法[1]。其基本测试原理是结合变压器各个绕组的幅频响应的特性，进行分析检测，并对检测出的结果再进行纵横两向的比较，依据其幅频响应特性的变化程度，判断变压器绕组变形的情况。对于单入单出线性不变的无源网络，其响应特性反映在频率域上可用传递函数H（ｊω）进行描述。变压器绕组主要是由线性的电阻、电感及电容等参数组成无源线性两端口网络。在检测时，变压器绕组变形后，其网络相应的参数也会发生改变，其H（ｊω）也会随之而改变。因此，要反复通过两次的测试的H（ｊω），才能真正判断出变压器绕组的状态情况。

频率响应法具体的测试方法是：首先将1-1000kHz范围内的稳定正弦波扫频信号，施加在被测试变压器的一端，同时对其电压幅值及相角进行相应的记录，经过处理便能够得到被测试的变压器其中一组频响曲线。最后只要通过前后反复两次的测试结果进行对比，判断变压器绕组是否变形。在正常的频响图谱中，包含着多个明显的波峰及波谷，实践证明，波峰波谷的分布位置及数量变化对绕组变形的分析起着至关重要的作用。低频段时（1-100kHz），波峰波谷的变化，反映出的是绕组的整体变形状况，其中又包括了电感的变化，匝间或饼间是否短路的状况。中频段时（100-500kHz），波峰波谷的变化，代表的是绕组局部变形的状况，其中又包括了电容和电感的改变。高频段时（>500kHz），波峰波谷的变化，代表的是绕组整移的变化情况，其中又包括了绕组对地电容的改变。

低电压短路阻抗的测试原理

低电压短路阻抗法即是利用工频电压下变压器绕组的短路阻抗及漏抗情况，对绕组的移位变形及匝间开路短路进行的反映方法。最早应用于变压器绕组变形检测的方法即是低电压短路阻抗法，其原理是利用离线测量绕组的阻抗并观察其变化对变压器变形情况进行判断的方法[2]。在进行低电压短路阻抗测试的过程中，通常有两种方法适用：三相等效测试法及单相测试法。一般情况下，针对是三相的变压器，可以通过三相等效测试法直接计算出三相短路阻抗的平均值，并且做好其与铭牌值之间的比较记录。一旦需要对每相的短路阻抗进一步的检测，则需要利用单相测试法进行相间比较。

对于低电压短路阻抗测试原理的掌握，首先得了解变压器短路的状况及组成。变压器短路的阻抗是在负载阻抗等于0或负载电流为额定值的情况下，变压器的内部等效阻抗。变压器的短路阻抗主要分为电阻和漏电抗两部分，一般来说，变压器绕组的电阻小于漏电抗。而变压器的漏电抗又可分为纵横两向部分，且横向漏电抗小于纵向漏电抗。但两者皆是取决于绕组的几何尺寸及相互位置，换句话来说，变压器的短路阻抗在一定的工作频率下，是取决于绕组结构的。其结构的变化也会影响短路阻抗值的变化，因此，为能更准确的检测绕组的变形状况，可以按照短路前后的阻抗值比较判断。如短路前后阻抗值小，则变压器绕组无变形，反之，变压器绕组有明显的变形状况。

检测变压器绕组变形的意义

变压器作为电力系统中重要的设备，对供电的安全起着关键性的作用，因此对变压器绕组的变形状况进行检测，意义重大。首先得确认变压器在什么情况下会出现绕组变形的情况：在运输或安装变压器的过程中，可能会因为冲撞或运行中短路等情况，会导致变压器绕组变形的发生。而这些变形的发生均会给绕组的绝缘及机械强度造成一定程度上的影响。目前，国内外对变压器绕组的变形情况进行检测最常用的方法有：频率响应分析法、低电压短路阻抗法及低压脉冲法等。

检测变压器绕组变形对于电力变压器因外部短路故障造成的损坏事故，有一定程度上的降低效果。

检测变压器绕组变形能够及时发现变压器的事故隐患，从而避免突发事故的发生，进而为变压器运行的安全可靠性提供了良好的保障。

检测变压器绕组变形能够准确的判断变压器绕组变形的严重程度，进而能够及时给予补救措施及办法。

变压器绕组变形部位的分析与判断

某变电站#1主变，型号为HTSFPZ-12500/35；出厂日期为2004年7月出厂；故障发生后，检修部门对该变压器进行了频率响应分析及低电压短路阻抗法。

4.1频率响应分析法

变压器故障后对其进行了常规的电气试验项目检查、本体油样色谱分析及绕组变形测试，检查结果证明其电气试验并未发现异常，本体油样色谱中的C2H2和CO2的含量有所升高，其他的指标含量均属正常。但经过频率响应分析法进行检测时发现在低压绕组的频谱图中，B相与A、C相的低压频率发生了不一致的情况，根据图谱中的情况可以得知，B相绕组相对于A、C相在中频处发生了一定的偏移，这也证明了B相绕组发生了明显的局部变形。如图1所示。

4.2低电压短路阻抗法

测量单相低电压短路阻抗，高压对低压绕组三相短路阻抗值分别为37.88Ω、53.05Ω、37.66Ω，相间最大偏差达到37.1%，明显超标。该变高压至低压绕组相对的阻抗电压，三相铭牌值为9.76%，测试值为10.88%，与铭牌值偏差了11.64%。实验结果表明了B相绕组发生了一定程度的变形。

结语

随着目前国内外变压器故障率的提高，其变压器绕组的变形检测也变得愈发重要。对变压器的绕组变形情况的检测，能够有效的防止故障的发生，并且及时有效的促进供电器的正常运行。因此，本文即是基于频率响应分析法及低电压短路阻抗法的测试原理的分析，进一步对检测变压器绕组变形的意义作了相应的阐述，并结合实际案例，分析了变压器绕组变形状况的频率响应分析法及低电压短路阻抗法的结果，进而确定只有将频率响应分析法与低电压短路阻抗法相结合，才对变压器绕组变形部位能够准确的分析及判断。

参考文献:

[1] 郭秉义,齐平生,赵长青,李俊平.频率响应法结合短路阻抗法诊断变压器绕组变形状况的实践[J].内蒙古电力技术,2010(05).

[2] 沈煜.1000 kV特高压变压器现场绕组变形测量与分析[J].高压电器,2010(06).

[3] 贺兆哲,王丰华,金之俭.基于振动频响法的变压器绕组离线检测[J].电工技术,2011(02).