变压器绕组变形测量中的影响因素.pdfVIP

詹 它 谍 主 持 人： 党 毅 交流与探 讨 GUANG XI DI AN YE 变压器绕组变形测量中的影响因素 董斌 ( 南宁供电局， 南宁市5 3 0 0 3 1 ) 【 摘要】 采用频率响应分析( F R A ) 法检测变压器绕组变形时会受到诸多因素的影响而使测量结果失真， 给分析判断带来困 难。本文对影响因素及影响程度进行分析， 并以典型的现场测试实例， 说明了 排除影响因素后， 频响法在变压器绕组变形检测中 的有效性。 关键词】 变压器绕组； 变形； 检测； 影响 1 引言 众所周知， 变压器在运行中， 不可避免地受到出口短路或 近区短路故障的冲击。在运输安装过程中， 也可能受到碰撞冲 击。在这些冲击力 ( 包括电动力和机械力 ) 作用下， 变压器绕 组有可能发生变形 。比如， 发生轴向径向尺寸变化、 位移、 扭 曲、 鼓包等。因此有可能导致匝问短路， 最终造成变压器损坏。 变压器发生短路。 通常只进行常规试验 ， 比如 ， 测量变压 器各种参数的变化、 直阻和电容等。由于常规试验对于检测变 压器绕组变形很不灵敏 ，可能导致本已发生绕组变形的变压 器被误诊为正常而投入运行， 这将会产生严重的后果。 在变压器绕组变形检测方法中，频响分析法因其检测灵 敏度高、 设备轻便、 适合于现场测试而得到大量推广应用。但 频响分析法在现场测试中会受到很多因素的影响，若使用方 法不当， 将造成测试结果失真。 本文根据大量的现场测试经验， 对频响分析法在实测中的影响因素和影响程度进行了分析， 以供同行参考。 2 变压 器绕组 变形测试原理和方法 目前， 国内外主要采用低压脉冲法、 频率响应法或阻抗电 压法进行变压器绕组变形测试 ，但国外现在内多采用频率响 应法来测量变压器绕组的变形情况。 2 1 频率响应法的原理 当频率超过 l k H Z时，变压器每个绕组可看成一个由电 阻、 电容 、 电感等分布参数构成的无源线性双端网络， 设绕组 单位长度的分布电感、 纵向电容或对地电容分另 0 为 L 、 K、 c， 当 忽略绕组的电阻时( 通常很小 ) ， 绕组的等值网络可用图 1 表 示 。 频率响应法是通过测量变压器绕组传递函数特性 曲线 ( 频响特性曲线 )来对变压器特性进行描述的， 传递函数 H 圃 2 0 0 6 -1 0 ( 总 第 7 9 期 ) ( n) - - 2 0 l o g ( v 0 ( n) V i ( n) ) 。变压器内部结构固定后， 其等 值网络中的 L 、 k 、 C 等分布参数固定，传递函数特性曲线就固 定。如果绕组发生了轴向、 幅向尺寸等机械变形现象 ， 等值网 络中的 L 、 k 、 C等分布参数随之变化 ， 其传递函数 H( j ) 的 谐振点就会发生变化。 当频率超过 l k H Z 时，变压器的等效电路是一个无源线 性、 单端输入单端输出的电感和电容网络。 这种网络是可以用 频率特性来描述， 而且一个网络对应着唯一的一条频响曲线。 当变压器绕组发生变形时网络参数如电感和电容发生变化， 该网络的频响特性也随之变化。变压器绕组变形试验， 实际上 就是比较变压器事故前后绕组频响4 寺 J 陛曲线的变化。 用差值计算公式就可用来描述频响曲线的变化。这种计 算公式的优点是能够反映变压器绕组的各种变形 ，既灵敏又 全面 ， 不会遗漏特殊变形类型。其计算公式为 F一 ( V l l V 2 1 ) + ( V l 2 + V 篮 ) 十 ( V l 一 V ) V n 式中E - ： 为两条频响曲线之间的差值 ； n为采样点总数； V - 为第一条频响曲线第 n 点处的幅值 ； V 为第二条频响曲线 第 n 点处的幅值。 计算时频率的选取范围是很重要的，经多年研究和实践 认为选取 1 0 H Z 7 0 0 k H Z较为合适。 通过大量 1 1 0 k V及以上变 压器绕组频响特性曲线分析发现：变压器三相频响特性曲线 相关性较好，绝大部分可以通过三相频响特性曲线比较分析 来初步判断变压器绕组的变形情况。但由于无原始频响特性 曲线， 仅通过相问比较来判断变压器绕组的变形程度， 也有发 生误判断的事例。 2 2 短路阻抗测试 国家电力公司颁发的 ( 国电 2 0 0 0 1 5 8 9号 ) 防止电力生 产重大事故的二十五项重点要求 第 1 5 2 5 条更具体的规定： “ 1 1 0 k V及以上的电压等级变压器在出厂和投产前后应做低 电压短路阻抗测试以留原始记录” 。第 1 5 6 条又规定： “ 变压器在遭受近区突发短路后 ， 应作低电压短路阻抗测 维普资讯 交流与探讨 主持人： 党 毅 试。 并与原始记录比较 ， 判断变压器有无故障后 ， 方可投 运 ”。 国标 G B 1 0 9 4 5 8 5 电力变压器 中不仅规定了短路试验 的方法，而且规定了变压器承受短路电流冲击前后的判据： “ 圆形同芯式变压器的电抗法在短路电流冲击前后的变化不 大于2 ”， 作为判断变压器是否需要进行芯体检查的依据。 国 际电工委员会也在 I E C 7 6 - 5标准中对使用电抗法判断变压器 绕组位移、 变形进行了推荐和规范。 3 变压器绕组变形测试 中的影响因素 3 1 变压器本体接地电阻的影响 以S F Z L 7 - 1 0 0 0 0 1 1 0型变压器为例，当其低压绕组频响 特性曲线三相之间的拟合程度很差( 见图 1 ) ， 曲线的谐振点 数 目、 位置和幅值有很大的差异， 从频谱图就可看出低压绕组 存在严重变形。但在随后对该变电站接地网的定期测试中发 现该主变接地引下线 与主网问的电阻为 5 7 1 )，经接地网大修 接地电阻合格后， 再次对该主变绕组进行复测， 低压绕组频响 特性曲线三相间的拟合程度很好 。 相关系数 1 0 ， 说明变压器 绕组无变形。由此可知， 变压器的本体接地电阻对绕组变形测 试影响很大， 实测中须注意检测变压器的接地电阻。 图 1 3 2 变压器绕组接线组别的影响 在黎塘对安城变的 # 1主变的定检中， 该主变的三相绕组 频响特性曲线不平衡， 其测量结果如图 2所示 据测量结果 ， 三相绕组相关系数很小。按照测量结果， 该 主变应该是受过严重的冲击而导致三侧绕组变形。 但是， 查阅 了所有的运行记录， 该主变没有发生过严重冲击的情况， 运行 工况和其他的高压试验情况表明， 该主变运行状态良好， 检测 该变电站的 # 2主变， 其三侧频响特性曲线正常， 没有出现 # 1 GUANG XIDI AN YE 灰 它 景 主变的情况。 经仔细查看两台主变的资料。 发现四绕组的变压 器，两台主变最大的不同是 1 0 k V的低压绕组的接线组另 0 不 同。 # 1 主变的低压绕组的 B相极性和其他两相的连接方式是 相反的， 因此破坏了三相之间的电容和电感的分布 ， 导致测量 波形的畸变。 图 2 2 0 0 6 1 0 ( 总 第 7 9 期 )困 维普资讯 店 它 景 主 持 人： 党 毅 交流与探讨 GUANG XI DI AN YE 3 - 3 现场干扰的影响 从现场实测情况看 ，信号源位置对同一绕组的频响曲线 有一定影响， 图3是南宁石西变 # 1 主变 2 o 0 5年 1 2月 1日的 测量曲线 ， 由于停电时间短， 油枕卸下进行检修时就开始进行 主变绕组变形测试工作。测量时， 起重机的发动机一直工作， 在这种工况下测量的曲线如图 3 所示， 测得的曲线是抖动的， 但由于三相绕组的曲线大体趋势是相同的， 相关系数也较好， 而且曲线抖动的情况也类似， 因此可判断： 主变的三相绕组不 存在变形的情况。 图 3 4结论 4 1 用频响分析法在现场实际检测变压器绕组变形时， 变压器本体接地电阻值、 分接开关位置、 变电站接地网状况 、 变压器绕组的接线情况等因素对准确获取变压器绕组的结构 特征 “ 指纹图” 有不同程度的影响。 4 2 实例证明用频响分析法在干扰源比较稳定的情况下 也能够得出相对准确的结果。 4 3 通过相关系数判断绕组的变形程度后 ， 还可通过谐 振点的偏移和谐振幅值进一步确认线圈的变形性质： 变压器绕 组频响特性曲线谐振点在低频段发生了较明显偏移且幅值变 化较大， 或在整个频段范围内谐振点都发生了偏移时， 变压器 绕组发生了严重变形或发生了整体变形。 4 4 使在用频率响应法判断绕组存在变形时，应辅以阻 抗电压法加以验证 ， 低电压短路阻抗法进行绕组测试， 其精度 已经足够， 结果可以作为判断的依据。 。在阻抗电压变化高于 4 时， 表明变压器绕组已发生严重变形， 应该立即退出运行并 进一步检查判断；阻抗电压变化高于 2 时应引起足够的重 视 。 参考文献： 1 、 国家电力公司颁发的 2 0 0 0 1 5 8 9 文件： 防止电力生产重大事故 的二十五项重点要求 国家电力公司( 印) 2 o o 0 年9 月2 8日 2 、 国家标准 C B 1 0 9 4 5 - 8 5 电力变压器 3 、 大型变压器绕组变形的确定华北电力技术， 1 9 9 1 ( 1 0 ) ( 上接第 7 1 页 ) 3 3 检查各侧 同名相电流相位 ， 检查差动保护各侧电流回路极性组合 的正确性。 在进行该项检查时 ，需要核对变 压器的接线方式及变压器差动回路 的 外部接线。 一 般的，对于 Y 一 l l 接线方式的 变压器，两侧 C T一次电流之间出现 3 0 度的相位偏移，应对 C T电流进行相位 补偿。 传统的方法是通过将 Y侧的C T 作 接和侧的 C T作 Y接 实现相位补 偿，由此而导致的 Y侧电流放大、 3 倍 ，则结合 c T变 比的不平衡补偿完 成， 最后将处理后的电流引入保护。 随着微机型变压器差动保护的出 困 2 O O 6 1 o ( 7 9) 现，为了简化现场接线 ，通常要求变 压器各侧 C T 均按 Y型方式接线，然后 将各侧的 C T 二次电流 I t 、I z 直接引入 保护，而相位和 C T 变比的不平衡补偿 则在保护内部通过软件进行补偿。 若变压器 Y形侧 C T二次绕组接成 ，其两侧二次电流相位应相差 1 8 0 。 ( 三圈变压器，可分别运行两侧 ，来检 查差动保护电流回路极性组合的正确 性 ) 。 若变压器各侧 C T 二次绕组都接成 Y侧，其两侧二次电流相位相差角度与 变压器接线方式有关 。比如一台变压 器为 Y Y 一 一 1 1 接线 ，当