（电气工程专业论文）变压器绕组变形判断方法在现场中的应用研究.pdf

t h es t u d yo nt h ef i e l d a p p l i c a t i o no f j u d g i n gm e t h o df o r t r a n s f o r m e r w i n d i n g d i s t o r t i o n a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fe l e c t r i cs y s t e m ，t r a n s f o r m e r sh a v eb e e n m o r ea n dm o r ei m p o r t a n ta st h ek e yi n s t a l l a t i o n s a n dt h ef a i l u r e - f r e e o p e r a t i o no ft r a n s f o r m e rh a sg r e a ti n f l u e n c eo ns t a b i l i z a t i o no f e l e c t r i c s y s t e m w i n d i n gd e f o r m a t i o nm e a n sc h a n g eo fw i n d i n gi nr a d i a l a n da x i a l d i r e c t i o n d i s p l a c e m e n to fc o r e a n dd i s t o r t i o no fw i n d i n ga f t e rt h e s h o c k e d t h et w om a i nr e a s o n so fd e f o r m a t i o na r e t h eu n a v o i d a b l e e x t e m a ls h o r tc i r c u i ti m p a c ti no p e r a t i o na n du n e x p e c t e dc o l l i s i o n si nt h e c o u r s eo ft r a n s p o r t i n ga n dl i f t i n g t h ei m p a c tf o r c eo ff o r m e r , w h i c h s h o u l db et h ep r i m a r yc o n c e r ni np r o d u c i n ga n dm a i n t a i n i n g ，i sm u c h b i g g e rt h a nt h a to fl a t t e rt ow i n d i n g r e q u i r i n gt h ea b i l i t yo fr e s i s t i n g s h o r tc i r c u i t ，b u tm o s tt r a n s f o r m e r sd o n l tg ot h r o u g ht h ee x p e r i m e n to f s u ( 1 d e ns h o r tc i r c u i t e s p e c i a l l y , h i g h - c a p a c i t yh a v en oc o n d i t i o n st og o t h r o u g ht h ee x p e r i m e n t ，d y n a m i cs t a b i l i t yi n t e n s i t yo f w h i c hd e p e n d so n d e s i g na n dc o m p u t i n g d u e t ot h el o wm a n u f a c t u r e ，t h ea c c i d e n tc o u r s e d b vs h o u tc i r c u i th a sb e e nam a i nc o u r s eo ft r a n s f o r m e r sd a m a g e t h o s et r a n s f o r m e r s ，w i n d i n go fw h i c hh a v ed i s t o r t e d ，w o u l de i t h e r b ed a m a g e da to n c e ，o rb ea b l et or u nt e m p o r a r i l y b u ti n s u l a t i o no f t h e l a t t e rw o u l dh a v ei n j u r e d w h e nc o m i n ga c r o s sl i g h t n i n gs u r g eo rs h o r t c i r c u i ta c c i d e n t ，t h e ya l s ow o u l db ed a m a g e df i n a l l y u n d o u b t e d l y , i t i sa i n s t a b i l i t yt oe l e c t r i cs y s t e m i i w i n d i n gd e f o r m a t i o n ，w h i c h w o u l dn o tb ef o u n db yf o r m e r l y e x p e r i m e n t a lm e t h o db u tb eh u n g ，w o u l dd og r e a td a m a g et ot r a n s f o r m e r a n dt h eo p e r a t i o no fe l e c t r i cs y s t e m i tw i l lt a k em u c hr e s o u r c ea n dd o s o m eh a r mt ot h et r a n s f c i r m e ri t s e l ft oac e r t a i ne x t e n t b e s i d e s ，i ti s d i f f i c u l tt os t o pah i g hc a p a c i t yt r a n s f o r m e rf o ral o n gt i m en o w a d a y s t h e p u r p o s e o ft r a n s f o r m e rd e f o r m a t i o nd i a g n o s t i ct e c h n i q u e si st of i n da s e r i e sf a s tc o n v e n ta n dp r e c i s em e t h o df o rw i n d i n gd i s t o r t i o n ，a n d d e v e l o pas e to ft e s ts y s t e mw h i c hh a v ec o n v e n i e n to p e r a t i o na n ds t a b l e 。一 。 一一 。一一一。一 p e r f o r m a n c e i tl ss i g n i t i c a t i v et b rt r a n s t o r m e r st oa v o i ds u d d e n a c c i d e n t s a n de n s u r et h e ms a f eo p e r a t i o n k e y w o r d s ：t r a n s f o r m e r , w i n d i n gd i s t o r t i o n ，f r e q u e n c yr e s p o n s e ， s h o r t - c i r c u i ti m p e d a n c e ，c a p a c i t a n c e n l 广西大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下完成的，研究工作所取得的 成果和相关知识产权属广西大学所有，本人保证不以其它单位为第一署名单位 发表或使用本论文的研究内容。除已注明部分外，论文中不包含其他人已经发 表过的研究成果，也不包含本人为获得其它学位而使用过的内容。对本文的研 究工作提供过重要帮助的个人和集体，均已在论文中明确说明并致谢。 论文作者签名： 学位论文使用授权说明 年月 日 本人完全了解广西大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本： 学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务； 学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文； 在不以赢利为目的的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 请选择发布时间： 口却时发布口解密后发布 、一 ( 保密论文需注明，并在解密后遵守此规定) 敝储签名：钧矽导师签名 庐7 年月乃1 变压器绕组变形裳i 断方法在穰场中的应用研究 第一章绪论 1 1 引言 电力工业是国民经济的重要支柱，其水平代表着一个国家的发达程度。随 着城市用电需求的急剧增长及对供电可靠性程度要求的提高，大电网，大容量 已经成为供电系统必然的趋势。主变是电力系统中最重要的设备之一，在大容 量高电压这一方面表现得非常的明显，以南宁供电局为例2 0 0 0 年以前，该局 最大的主变是石西变的主变，电压等级为2 2 0 k v ，容量为1 5 0 0 0 0 k v h ，而到2 0 0 7 年1 2 月，已经建成邕州变的主变，电压等级为5 0 0 k v ，容量为i o o m w 的主变， 2 2 0 k v 的主变的安装数量增加了一倍。根据预测2 0 0 8 “2 0 1 0 年，南宁网区安装 主变的容量将会是1 9 9 0 2 0 0 0 年十年安装容量的总和，主变在电网系统中的重 要性毋庸质疑，对主变故障的诊断也就越来越重要，主变在运输过程中遭受意 外碰撞和冲击，在运行中承受故障状态下的冲击电流均会使主变的绕组和机械 结构受到机械应力的冲击，导致绕组一定程度的变形，运行中造成事故。根据 统计，因为绕组变形而造成的事故占了主变事故的7 0 以上。 主变绕组发生变形的原因是： 1 ，近区出口短路电流冲击 电力系统中运行的主变，不可避免地要遭受各种短路故障电流的冲击，特 别是主变出口或近距离短路故障，巨大的短路冲击电流将使主变绕组受到很大 的电动力( 是正常运行时的几十倍至几百倍) ，并使绕组散发出大量的热能。 在高温下，绕组的机械强度变小，电动力使主变的绕组破坏或变形。由于纵向 和横向电动力同时作用，可能会使绕组发生扭曲变形。 广西网区的运行经验表明。短路事故是引起主变损坏的主要原因之一 1 1 。 占总变压器事故率的4 0 左右。 2 主变在运输或安装过程中受到冲撞 主变在长途运输或安装的过程中，会受到各种意想不到的冲撞和振动等， 其中一些比较剧烈的冲撞可能会导致主变绕组发生变形的情况。有的主变投入 运行一段时间后就突然发生事故，很有可能是这种情况造成的。 例如。1 9 9 1 年，南宁供电局变北湖曾发生一起l l o k v 、3 1 5 m v a 主变压器 运输过程中遭受强烈冲击而损坏的事故。该主变在例行的安装吊罩检查时，发 现由于受到冲撞，主变已经整体位移，如果未进行处理就投入，必然造成主变 损坏的事故。 3 二次保护系统有死区。 现在在电网的继电保护配置中，主变的主保护有瓦斯保护、差动保护，都 可以在故障时快速动作动作时间在0 2 s 以内。但是：由于变电站设备布置上 的原因，在主变出口间隔的到电流互感器之间发生的故障，是处于变压器保护 的保护死区，主变的保护并不发生动作。由于这个区域就在主变的出口处一旦 发生短路或接地故障，后果是不堪设想。会导致主变承受稳定短路电流作用的 时间长。这也是造成绕组变形事故的原因之一。如我们南宁供电局的城东变# 1 主变s f z 7 3 1 5 0 0 1 1 0 型主变压器。因l o k v 出线桥接地故障，主变因受长 时间过电流的冲击而损坏。 4 主变绕组承受短路能力不够 当主变绕组出现短路时，会因其承受不了短路电流冲击力而发生变形。 由于绕组变形对主变和电力系统运行的严重危害性，而以往的试验方法又 不能有效发现这类缺陷，只能通过主变吊罩来验证，这不仅要花费大量的人力 物力财力，而且对主变的安全稳定运行也是一个严重的威胁；况且在现阶段的 情况下，大型主变的长时间停电也是相当困难的一件事情。因此能在现场不吊 罩情况下快速测量绕组内部变形的频率响应法和低电压短路阻抗法出现后，在 工作现场得到了广泛的运用。另外在实际工作中，我们发现通过观察主变的电 容量的变化也可以作为判断绕组变形的一个重要的依据。 1 2 南宁电网的现状 南宁供电局始建于1 9 6 1 年，如今，南宁供电局已是拥有固定资产原值 4 5 5 1 亿元，固定资产净值3 3 5 2 亿元的国有特大型企业。担负着广西首府南 宁市及南宁网区共1 9 个县( 市) 的供电任务，成为广西年售电量最大的供电 企业。目前运行的有5 0 0 千伏变电1 座，变电容量1 0 0 万千伏安，2 2 0 千伏变 电站7 座( 其中无人值守变电站1 座) ，变电容量1 9 8 万千伏安，1 1 0 千伏变 电站3 2 座( 其中无人值守变电站1 5 座) ，变电容量2 1 9 1 5 万千伏安。网内 5 0 0 千伏线路总长度1 2 2 3 5 千米，2 2 0 千伏线路总长度9 9 5 9 8 千米，11 0 千 伏线路总长度6 9 1 2 6 千米，1 0 千伏配电线路长度2 3 7 2 2 6 千米( 其中地下电 缆为6 7 4 7 9 8 公里) ，配变容量3 4 5 1 4 万千伏安。实现了2 2 0 千伏环网及1 1 0 千伏手拉手城市电网结构。 1 3 主变绕组变形测量方法在现场中的应用情况 国外探测主变绕组位移的方法是：低电压短路阻抗法，低压脉冲试验；频 变压器绕组变彤费l 断荡喏 笔习巴j 秀中的庙堋研究 率响应分析法璐1 ：杂散损耗频率响应法；电容量变化判断法等。 1 、在这些测量方法中，低电压短路阻抗法和基本原理是测量绕组变形时 的短路阻抗，在为绕组变形后，阻抗也随之发生变化。测试程序简单，并经多 年实用，也得出了公认的定量判据，已被列入标准1 中。此方法的缺点是，当 绕组变形较小时，短路阻抗变化不大，难以确认。此时应采用多种方法测试， 进行综合分析比较，以正确判断口1 。 2 、低压脉冲试验测量经过搬运和短路前后主变绕组的位移情况十分有效， 但要求测试仪器设备具有高度的稳定性和不变的标准波形以及一套专用连接 屏蔽引线，保持测量的可重复性嗍。该试验方法存在一定的缺陷在国内现场中 应用得不多。 3 、频率响应法是最常用的一种方法，在世界各国获得了较为广泛的应用。 由于每台主变的频响特性曲线都有自己的独立性和不可重复性，因此，通过分 析和比较主变的频响特性曲线，就可议发现主变绕组是否发生了变形。诚然， 绕组变形前的频响特性是分析和比较的基础它通过对比绕组变形后的频率响 应进行判断。 4 、杂散损耗频率响应法的先进之处是对绕组的涡流损耗变化十分敏感。 这种方法能够探测绝缘存在的隐患，这些隐患能引起绕组一个部位若干并联导 线短路，并且能导致导线涡流损耗增加。该方法由于测量的面比较窄，在现场 中的而应用不多。 5 、通过主变的整体电容量的变化来对主变的绕组变形情况进行判断，该 试验方法存在一定的缺陷，主要是抗干扰能力不足，由于其他的试品电容的带 入，会导致测量的误差 以上的5 种方法是对主变的绕组变形情况判断比较灵敏，并且对故障有一 定的先期预见性，在现场的工作中低电压短路阻抗法和频率响应法也已经开始 应用，但是电容量法的应用还不是很多，杂散损耗频率响应法和低压脉冲试验 测量由于本身存在的一定的缺陷在国内的应用很少。相应的还有其他的一些方 法可以进行辅助判断，主要是主变油色谱分析试验，主变的低电压空载试验， 主变的直流电阻试验，这些试验方法主要存在的问题是对主变绕组变形的判断 灵敏度不足，只有在主变出现比较严重的绕组变形并伴随其他的绝缘损坏的情 况下，其试验的数据才有所变化。因为对试验的结果的判断有不确定性，因此 这些试验方法只能够作为对主变绕组的判断的辅助依据。 麦压器绕组变彤判膏 方法在现场中的应用研究 第二章频率响应法实践和技术分析 2 1 频率响应法测量绕组变形的原理 当频率超过l k h z 时，主变的各相绕组可看成一个由电容、电感、电阻等 分布参数组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 对地电容分别为l 、k 、c ，忽略绕组的电阻( 通常很小) 【1 0 】，绕组的等效网 络可用图2 1 表示。 广卅 hhh hh i v 上 、3 t j kv 1 c 士kc 士kc 士c 士ke 士 7 吵 r。 图2 1 频率响应分析法的原理图 f i g 2 1 f r i n c i p l eo ff r e q u e n c yr e s p o n s e8 h a l y s i sm e t h o d 频率响应法测量主变绕组变形是通过测量主变绕组频响特性曲线来对主 变的绕组变形特性进行描述的。传递函数o 夕：2 0 l o g ( v oo 山) v io ) 夕。一台主变生产完毕后，其等效原理图中的单位长度的分布电感、纵向 电容或对地电容l 、k 、c 等是固定，频率相应特性曲线就固定。如果绕组发生 了变形现象，等效图中的单位长度的分布电感、纵向电容或对地电容l 、k 、c 等参数随之变化，其“缈) 的值就会发生变化。当频率在l k h z 一1 0 0 0k h z 时，主变的等效电路可以看成图2 1 所示的网络。一个网络对应着唯一的一条 频响特性曲线。当主变绕组发生变形时网络参数如电容和电感也会相应发生变 化，该网络的频响特性曲线也随之变化。判断主变绕组变形的试验，实际上就 是通过比较观察主变事故前后绕组频响特性曲线是否发生变化的工作。 判断主变绕组变形时频率的选取是很关键的，经验表明，选取l 6 0 0 k h z 较为合适。研究人员通过大量1 1 0 k v 及以上主变绕组频响特性曲线分析发现： 主变三相频响特性曲线相似度较好，绝大部分可以通过三相频响特性曲线相互 广西大掌工程硕士掌位论文l 压嚣蛲蛆竞删昕方法在现场中的应用研究 比较分析米削断t 变绕组的变形情况。下图是主变绕组变形的频响法在现场的 接线图，试验仪器聚h j 巾回电力科学研究院生产的t d t 一6 绕组变形测试仪。 囤22 主变绕组变形测量频率响应法现场试验 - r - 线图 f i g 2 2t h et e s tc o l n e c t o no fw i n d i n gd is t o t t i o n 22 主变频率响应法测量绕组变形的分析判断方法 用频率响应分析法判断主变绕组变形，主要是对绕组的频响特性进行纵向 或横向比较，并综合考虑芒变的短路情况、主变结构、电气试验及油中溶解气 体分析等因素。根据相关系数的大小，可以较为直观地反跌出主变绕组变形的 情况。 221 横向比较法( 三相相间比较) 横向比较法( 三相相问比较) 是指对丰变同一电压等级的三相绕组的各自 的频响特性曲线进行比较，通过三相问的差别来判断主变是否发，圭绕组变形的 情况。由于浚比较法不需要主变的原始频响特性曲线图，方便了现场的试验人 员，但应排除主变的三相绕组发生相似程度的变形( 这种情况可能性几乎为 o ) 、或者j 下常丰变三相绕组的频响特性曲线本身存在差异的可能性。 r 日 d u 8 _ 士$ * 。i ： 。1 。 2-。15 。3 0 2 5 茗 变压器娆璺 型! $ 持雹塑! 竺竺! ! 兰 02 0 04 0 008 0 01 0 频辜( k h z ) 图23 采台主变遭受突发短路后低压绕组的额响挣挂曲线 f j g 2 3t h e1 0 wv o lr a g ew i n d i n gf r e q u e n c yr e s p o n s ec u r v eo fs o 【l i etr a n s f o r m e r s i i f f e f e ds u d d e ns h o t tc i l - c u i t 222 纵向比较法( 前后比较) 纵向比较法( 前后比较) 是指对同一台主变在同一绕组、同分接丌关位 置、不同时期的频响特性曲线进行比较，根据频响特性曲线的变化分析绕组变 形的程度。该方法准确性很高灵敏度也不错，但6 d 提条件是需要建完善的 主变的原始频响特性曲线特征库，如果可能的话，在每一台主变在投入运行之 前的交接试验的时候都需要进行频率响应特性曲线的测量，并进行相应的归 类，另外，当再次对主变进行绕组变形试验前，应排除检测条件及检测方式变 化所造成的影响。 图2 4 所示的是某台主变低压绕组在受到主变近区出口短路电流冲击6 u 后 测得的频响特性曲线。遭受短路电流冲击以后的频响特性曲线( l a l x 0 2 ) 与冲 击前的曲线( l a l x 0 1 ) 相比较，中频段的波峰及波谷的分布位置明显发生了改 变，因此可初步判定主变绕组发牛某种变形的情况。 翌 ! ! 奎兰! 理硬士鼍! 兰苎 ，涯嚣目i 蛆竞 圳音涪在目嗡中的k 佣研究 7 ? j r ； |j 7 、； 。6、!，1 、 抛j ； 、l q 1 k 飞。 y 、一7 。、l # $ 一 h ：1 图2 4 某台主变在遭受短路电流冲击前后的颊响特性曲线 f i g5 t h ea m p lit u d e f r e q u e n c yr e s p o n s ec h r v eo fs o m el t a n s f o r m e rb e f o r ea n d a f t ers u f f e r e ds h o r tc ir c u i tc u t r e f l ts u r g e 23 频率响应法测量主变绕组变形频段分析 典型的主变绕组频响特性衄线，通常包含多个明显的波峰和波谷。经验 及理论分析表明，频响特性曲线中的波峰或波谷分布位置及分币数量的变化， 足分析主变绕组变形程度的重要依据。 l 、i k l l z 1 0 0 k h z 的频率区间是频响特性曲线的低频段，如果其中的波谷 或波峰位置发生明显变化，一般说明主变绕组的电感可能发生变化，可能存在 绕组匝间短路的情况。在低频率段，绕组的匝问电容及对地电容所形成的容抗 比较大，而感抗较小，相对的绕组的电感发生变化，反映到频响特性曲线低频 部分的现象就是波形的波谷或波峰位置发生明显移动。对于大部分的主变，其 三桐绕组低频段的频响特性曲线应f 分相似。 2 、1 0 0 k h z 6 0 0 k h z 的频率区间是频响特性曲线中频段，如果其中的波谷 或波峰位置发生明显变化，通常预不着绕组发生鼓包和扭曲等影响匝日j 电容及 对地电容值得局部变形现象。在该频率范围内的频响特性曲线具有较多的波谷 和波峰，能够比较灵敏地反映出绕组电容、电感的变化。 3 、6 0 0 k h z 1 0 0 0 k h z 的频率区日j 是频响特性曲线高频段，如果其中的波 匮 变压器绕组变形判断方法在现场中的应用研究 谷或波峰发生明显变化，预示着绕组的对地电容改变，可能存在线圈整体移位 等情况。 i i 】但是，由于在现场中的各类干扰主要就是高频的电磁场的干扰， 其干扰的频率大部和高频段重合，在现场中所测量出的频响特性曲线高频段往 往存在很多的不确定的因素，因此这部分的曲线往往只起辅助判断的作用。 4 、相关系数判断： 表2 i 主变绕组变形相关系数表 t a b l e2 1t h ee o r r e l a t i o ne o e f f i c i e n to fw i n d i n gd i s t o r t i o n 相关系数， 相关系数p 低频段r 。一中频段l c 一高频段r 一 严重变形( 主变不能投运) p r r 0 6 一l c i r h r 1 0 p0 6 l c r 1 0 ，r o 6 p 2 4 频率响应法测量主变绕组变形的缺点 频率响应法测量主变绕组变形，所进行测量的试验电压大约是频率为 1 k h z 一1 0 0 0 k h z 的1 v 低压，稍微一点的扰动，就会对试验的结果造成一定 的影响，在变电站现场的工作中，现场的干扰很大，来自空间的电磁波，在运 行设备的感应电，从地网耦合过来的高频信号( 一般是由于电焊造成的) 等等， 会干扰试验的准确性。 2 5 频率响应法测量主变绕组变形在实践中所遇到的问题 2 5 1 主变本体接地电阻的影响引 一台运行中的s f z l 7 1 0 0 0 0 11 0 型主变低压绕组频响特性曲线三相之间 的拟合程度很差( 见图2 5 ) ，曲线的谐振点数目、位置和幅值有很大的差异。 从频谱图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间的电阻为5 7 q ，经接地网大修接地电阻 合格后，再次进行该主变绕组变形复测，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 ，说明主变绕组无变形。因此主变的接地是否良好 对绕组变形测试的结果影响很大，实测中须考虑被检测主变的接地电阻问题。 囤25 接地不良情况下的频谱图 252 与主变绕组接线f l g i j 的影响= 。” 2 0 0 6 年3 月2 0 门刘安城变电站的# 1 主变进行常规的于贞防性试验中，测 量丰变绕组变形程度的频率响应法试验发现了问题，安城变电站的# 1 丰变型 号s f p s z 89 0 0 0 0 2 2 0 ，f 巳压等级2 2 0 11 0 3 85 k v ，设主变的j 相绕组的频率 响应曲线不平衡测量的最终结果如图26 、图27 、图28 所示 图26 安城变电站王变低压侧频率响应法测量图 r 百大掌工程硕士掌啦论史主压器目“峨把判“荡诰在理j 秀中的应用研究 囤27 哥城变电站王变中压侧频率响应法剥量图 f i g 8t h ef r e q u e n c yr e s p o n s eo f t h em e d i u mv 0 1 t a g ew i n d i n go fh n c h e n g 图28 安城变电站主变高压侧频率响应击测量图 t h ef r e q u e n c yr e sp o n s eo ft h eh i g hv 0 1 t a g ew i n d i n go fh n c h e n g 三相绕组相关系数很小，特别是中低压绕组的中频段频率响应曲线扭成 r - 西 e 瞩日| 士学位诗史生压嚣壤，u e 制培茬月岫中的s 哺研究 团，按照说明，该绕组应鹾发生严重的位移情况，按照这种情况，这台主变应 该是二侧的绕组全部变形，但是我们查阅了该主变所有的运彳亍记录，这台主变 没有发生过受到严莆冲击的情况，运行情况表明，该主变运行状态良好，旁边 的# 2 主变的尊刚的颇l 响特性曲线正常，没有出现# l 主变的情况，现场工作人 员仔细查看了两台主变的资料终于发现作为四绕组的主变，# l 和# 2 主变虽大 的不同是l o k v 的低j 玉平衡绕组的接线组别小一样，# 1 主变的低压绕组的b 寿 | 的和其他绕组首尾连接的方向和其他两相的连接方式足相反的，由于这样破坏 了三相之间的电容和电感的分巾，毋终导致了距离1 0 k v 低砸平衡绕组昂近的 主变中低压绕组测量波形的畸变。 253 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率响应曲线有一定影响， 下圈是石西变电站# 1 主变在2 0 0 5 年1 2 月1 日时的测量曲线，当时，正在进 行着主变油枕的检修l 作，由于停电时间短，油枕卸下厉就开始了钡4 试l ：作， 在测量的时候，起重机的发动机一直在响，因此测量的曲线如卜图所示，测量 的曲线一直在抖动，由于三相的太体趋势是相同的，相关系数也比较好，而且 曲线抖动的情况也比较类似，因此做出判断：主变的三相绕组不存在变形的情 况。 图2 9 石西变电站主变高压侧频率响应法剥量图 f ig29 t h ef r e q u e n c yr e s p o n s eo ft h eh i g hv 0 1 t a g ew i n d i n go fs h i x s u b s t a t i o n 变压器绕组变形判断方法在觏场中的应用研究 第三章短路阻抗法的实践和技术分析 3 1 短路阻抗法测量主变绕组变形的原理 在使用频响法测量主变绕组变形受到干扰的情况下采用其他的试验方法 来对主变的绕组变形盼隋况进行判断就显得尤其重要，而低电压下的短路阻抗 法就显得优势明显】 国电公司颁发的文件防止电力生产重大事故的二十五项重点要求中 明确规定：“1 l o k v 及以上的电压等级变压器在出厂和投运前应做低电压短路 阻抗试验，以留原始记录 。此外，又规定：“变压器在遭受近区突发短路冲 击后，应对其做低电压短路阻抗试验，并与原始低电压短路阻抗出厂试验记录 比较，判断主变没有发生绕组变形故障后，方可投入运行一。 国标g b l 0 9 4 5 - 8 5 主变中不仅规定了低电压短阻抗路试验的方法，还 规定：主变承受近区出口短路电流冲击前后进行低电压短阻抗路试验进行判断 主变绕组是否发生变形：“电力变压器的短路阻抗法在短路电流冲击前后的 变化在低压线圈是金属笤绕制的主变及对于低电压短路阻抗值为3 或以上的 主变，可取不大于4 的数值。 以此作为判断主变是否需要进行吊芯检查的 依据。国际电工委员会在制定新标准( i e c6 0 0 7 卜5 ，2 0 0 0 ) ) 中明确规定使用 低电压短路阻抗法判断主变绕组位移、变形。由此可见，用低电压短路短路阻 抗法判断主变受短路电流冲击后是否发生故障一直以来是在主变运行和维护 中被认可的，并被各级电力技术管理部门列入相关规定的可靠方法。世乔电气 试验行业中心之一的意大利c e s i 的专家们也认定：i e c 推荐的低压短路阻抗 法是判断主变是否经受住了短路电流冲击的主要方法。 3 2 低电压短路阻抗法的相关技术分析 主变短路阻抗是当负载部分阻抗为零或者不存在时主变内部的等效阻 抗。短路阻抗中的电抗，即是主变绕组的等效电抗。绕组的等效电抗包含横向 等效电抗和纵向等效电抗两部分，其电抗值都是由主变绕组的尺寸形状所决定 的。对一台主变而言，当绕组变形、几何尺寸发生变化时，其短路电抗值也发 生变化。如果运行中的主变受到短路电流的冲击，为了检查其绕组是否变形， 就可将主变受短路冲击后的短路电抗值与主变出厂时的短路电抗值进行比较， 变压器绞绸变形判断方法在现场中的应用研究 根据其变化程度判断主变是否发生绕组、铁心变形、位移及其故障程度【l5 1 。 采用低电压短路阻抗法检测主变绕组是否存在变形、位移的情况，其主 要原因有3 个方面： ( 1 ) 根据经典的电路戴维南定理：主变的短路阻抗z 。就是主变的等效内 阻抗。短路阻抗中的无功分量即是上面所称的等效电抗或短路电抗，该电抗x 。 的值所反映的是主变输出绕组与输入绕组之间相互位置变化的函数，因此主变 绕组只要发生变形、位移，其电抗值必定会发生相应的改变。其中由于电抗值 就是电感和交流角频率缈的乘积，所以，等效电感能更直接地反映绕组位移、 变形的情况。短路阻抗的有功分量可以由实测的总损耗值和绕组的电阻值经温 度换算后确定，这个数值一般很小，可以忽略不计，这样z 。所反映的情况就 仅仅成了绕组间相对位置变化的情况。 ( 2 ) 主变铭牌上的阻抗电压以值是电力变压器制造厂在负载试验后换算 得到的。绒就是试验时通入加压绕组的短路阻抗z 和额定电流，的乘积。仉 一般是用相对于主变额定电压的百分数来表示的。 ( 3 ) 负载试验与电抗测试的在原理上是相同的，相应的试验接线也相同， 只是所加的试验电流不同。常规的负载试验要求通入额定电流j ( 许多制造 厂只通入了3 0 ，甚至1 0 ，) ，而低压短路阻抗法加上的是普通的三相电 源( 3 8 0 v 左右) ，可以不用调电压、电流。相关的试验经验和试验结果表吲16 】： 五和丘在测试在一定的范围内可以认为是线性的，试验的精度可以达到0 2 以内，与施加的电压、电流值无关。这就保证了低电压短路阻抗法的有效性。 可见，仉、z | 、五、厶是相互关联的。4 个参数的相间差异或变化都显 示出主变绕组有差异或位移、变形等。 2 0 0 0 年，国家电力试验中心对低电压短路阻抗法测量主变绕组变形情 况进行了一次试验分析，参试主变6 3 台。5 4 台的短路电抗值在短路试验前后 的变化不到2 5 ；有2 台在试验过程中发生了放电；9 台的电抗变化超过2 5 【1 7 l ，具体情况详见表3 1 。由表3 1 可以看出：短路电抗值的变化与位移、 变形的情况有良好的相互对比性。 麦压器绕绸变彤黉l 断劣法在现场中的应用习l 究 表3 11 9 9 4 1 9 9 6 年配电主变短路试验后电抗和绕组变形对照 t a b l e3 1 t h ec o n t r a s tb e t w e e nr e a c t a n c ea n dw i n d i n gd i s t o r t i o no f d i s t r i b u ti o nt r a n s f o r m e r sf r o m1 9 9 4t o1 9 9 6 序 被试品短路电抗测量值 容量试前x l 试后x 2 吊芯检查情况 号 相序 差值 k v a qq a7 1 56 5 58 4a 、b 、c 相绕组各旋转1 0 。、1 5 。、 l6 3 0b8 0 57 6 5- 5 3 0 。，垫块脱落，三相绕组变形， c7 9 57 4 56 3 低压引线变形弯曲 a1 1 4 51 5 2 2 53 3 a 、b 相绕组上下端部和匝间绝缘胀 23 1 5b1 2 1 51 7 6 2 54 5 开，二相绕组严重变形、移位 c1 2 0 51 1 7 7 5 2 3 a1 7 3 2 52 5 0 2 54 4 三相绕组上端部绝缘包扎全部脱 32 0 0b1 7 9 7 53 0 7 7 57 1 开，b 、c 相垫块向外突出，c 相绕 c1 7 9 2 52 6 0 7 54 5 组位移1 0 咖 a 1 2 2 7 51 2 2 7 5 o b 相绕组位移1 5 姗，上下垫块向外 43 1 5b1 2 3 7 51 2 9 3 54 5 突出1 5m m c1 1 9 7 51 2 0 2 50 4 2 a 4 4 5 1 81 7 7 a 相绕组扭曲、倾斜，导线绝缘破 51 0 0 0 b 4 2 4 。4 2 0 9 4 裂，端绝缘损坏严重 c4 3 74 4 10 9 2 a3 9 64 0 2 51 6 b 相绕组位移1 0m m ，低压绕组下串 61 0 0 0b3 9 14 4 9 51 5 3 0m m ，低压垫块脱落 c3 9 l3 8 6 51 1 a4 0 7 54 0 90 3 6 71 0 0 0b4 0 3 54 1 83 6 b 相垫块脱落，低压绕组下移 c4 2 1 54 2 3o 3 6 a3 1 13 1 6 1 6 c 相高压绕组位移1 0m i l l ，下端 81 2 5 0b2 9 32 9 3o 绝缘变形弯曲1 0 姗 c3 0 33 12 3 a4 3 9 54 4 0 5o 2 三相垫块向外突出1 0m m 左右， 91 0 0 0 b4 2 5 5 3 2 52 5 绝缘压板弯曲，低压引线变形。b c4 4 1 54 3 6 51 1 相低压绕组变形严重 1 4 4 a ：程壤士掌位论文主压器境j b 毫 ；村e 法在蕞j 女中的e l 甩研 低电压短路阻抗法在实践中的应用 1 明阳变电站# 1 主变事故后试验分析 2 0 0 7 年1 1 月2 8 日，南宁供l 乜局明阳变电站的# 1 主变3 5 k v 侧3 0 1 歼并 发生爆炸，# 1 主变差动保护动作，调用现场后台机保护记录发现# l 圭 到了大约8 m 的近区出l 短路电流的冲击，试验工作人员到达现场后对碜 电站的# 1 土变进行了事故后试验，在对其进行的绕组变形测量巾，测量 如下： 图3 12 0 0 6 年4 月1 9 日明阳变电站# 1 主变高压侧剥量曲线 31t h et e $ tg u r v eo ft h eh i g hp o i t a g ew i n d i n go fn o1 tr a n s f o r m ero f 4 1920 0 6 在测量罔上主变1 1 0 k v 高压侧的三相测量曲线i 相相关系数还比较好 在低频段有轻度变形的情况，但是曲线的趋势一致，情况良好。 ! 当啦副阴【士攀皿蔓圭竺兰! ! ! ! 苎竺! 翌壁兰苎! 竺竺! ! 兰 、， i f - _ j _ 1 麓，霞。，霞，i 蔫。i i 2 田322 0 0 7 年5 月17 日明阳变电站# 1 主变高压调测量曲线 f i g 3 2t h et e s tc u t v co ft h eh i g hv o l t a g cw i n d i n go fn ol tr a n s f o r m c ro n 5 1 720 0 7 和2 0 0 6 年的测量数据相比，明阳变# 1 主变的高压侧频响法测量曲线变化 不大，受到冲击前后的三相相关系数良好，曲线在同一频率段下的同向性很好， 受冲击的是主变的中压绕组，主变的高压绕组影响不大，因此高压绕组的测嚣 曲线上看不到问题。 图332 0 0 6 年4 月1 9 日明阳变电站# 1 主主中压侧测量曲线，情况良好 f i g 33t h et e s tc b r v oo ft h em e d i u mv o l t a g ew i n d i n go fn o1tr a n s f o r m e ro n 4 192 0 0 6 r 西 掌工程硕士掌位曲- 丈，：玉器崩j l 寰 ；判j 惜在# j 自中的目l 用研究 在2 0 0 6 年的明阳变# 1 主变的中压侧的测量中，绕组的相关系数尚可， 曲线的同向性良好，中频段部分曲线有轻微的错位，但是曲线的 同向性良好，试验结果无异常 图3 。4 2 0 盯年5 月”。明阳变电站1 素署中压侧测量曲线 绕组出现轻度变形的 1 8 3 4 “。8 。“。7 。! t h em e d ( i u mv 0 1 d t a g ewindl)n51720 0 7l i g h tis t o r t i o n 5 。“。1 。4 “8 。“ (d) _ j 。j 。 c 女t _ 一一 ? ”_ _ 睡萎飘 l 鬻喾一一l 蓍；i 。 7 图3520 0 6 年4 月19 日明阳变电站# 1 主变低压侧目懂曲线 f i g 35 t h et e s tc u r v eo ft h e i o w v o it a g ew i n d i n go f n o1tr a n s f o r m e ro “ 4 19 20 0 6 图35 是明阳变# 1 主变受到近区出口短路冲击后的试验结果，绕组测量 r 苗 j e 嚏硬士学位论文，珏嚣城| l 例叻自 在瓢场中的应用研究 曲线的中频段有了明显的变化，二相日】的相关系数最低的达到0 6 8 ，曲线的 同向性明显发生改变按照试验削断的原理，应该属于轻度变形的范畴。 主变低压绕组在2 0 0 6 年的测龟曲线，有轻微变形的迹象，不 过曲线的同向性比较好，绕组的情况还是良好的。 j ：7 、j ： ? ， l f 、一j i 睡 a #。f 嚣巍。瞽薹鬻一i 纂裔豫争：_ 受到冲击后的明阳变# l 主变低t 、侧的测量曲线，又是在中频段出现r = 相曲线不重合的情况，还足比较严醺的绕组变形的情况。 以下是明阳变电站# l 七变受到冲i 打之后的短路阻抗试验： 安装位置： # 1k 蹙 出j 编号： 5 9 3 l l2 0 设备掣弓：s is z 83 1 5 0 0 1 1 0制造j 家：衡刚p 变广 出厂n 期：1 9 9 3 年1 1 月 试验时问：2 0 0 7 年0 5 月1 7r 变压器绫细变形判断力哼去在凌场中的应用研究 表3 1 、明阳变电站聋1 主变短路阻抗试验 t a b l e3 、sh o r t c i r c u i ti m p e d a n c et e s to fn o 1t r a n s f o r m e ro fm i n g y a n g s u b s t a t i o n 3 3 0 9 低电压阻抗测试报告3 3 0 9 低电压阻抗测试报告3 3 0 9 低电压阻抗测试报告 试品编号：明阳变电站# 1 主 试品编号：明阳变电站# 1 主试品编号：明阳变电站# 1 主 变变 变 额定容量s n ：3 1 5 0 0 k v h额定容量s n