变压器绕组变形的检测方法

变压器绕组变形的检测方法饶强1、21、广西大学电气工程学院；2、广西电网公司南宁供电局摘要采用频率响应法和低电压短路阻抗法是检测变压器绕组变形比较有效的两种方法。但是这两种的试验方法在现场的实际工作中并不能完全判断出主变的变形情况，通过介损试验正接法对主变的电容量的变化的监控，可以作为对主变绕组变形的判断的一个可靠依据。关键词频率响应法变压器绕组低电压短路阻抗法变形电容量一、引言变压器是电力系统中最重要的设备之一，变压器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变压器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。由于绕组变形对变压器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，只能通过吊检来验证，这不仅要花费大量的人力物力，而且对变压器本身也有一定的危害性；况且在现行的电力系统运行情况下，大型变压器的长时间停电也是很困难的。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。但是在实际工作中，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。二、频率响应法和低电压短路阻抗法测量变压器绕组变形存在的问题在工作中频率响应法和低电压短路阻抗法测量主变绕组变形已经得到广泛的运用，但是在实际工作中存在一些问题，主要是:1、在现场测试中会受到电场和磁场的影响，这些影响甚至会改变测量的结果，将造成测试结果失真，导致现场工作人员出现误判断的情况。2、试验缺乏前后比较的情况，由于频率响应法和低电压阻抗法是一种比较新的试验方法，对于一些比较老的主变，并没有相应的出厂试验报告，另外，部分主变因为内部结构的问题，会出现通过这两种方法测量得出的结果会表明主变出现变形的情况，但是实际情况是主变运行情况良好，并没有出现绕组变形的情况。三、主变绕组变形的判断数值——电容量变压器每个绕组可以看成由电阻、电容、电感等构成的网络，而绕组的等值电容量直接反映出各绕组间、绕组对铁芯、绕组对箱体及地的相对位置和绕组的自身结构等。变压器产品出厂后，其各绕组的电容量基本上是一定的，只要变压器没有经受短路冲击，即使在有温度、湿度影响的情况下，其电容量变化应很小。当变压器遭受短路冲击后，若各绕组无变形或变形轻微，其电容量变化也较小；若某侧绕组变形严重，则其电容量变化相应也较大。因此可以通过电容量的变化来判断主变的内部变形的情况和对主变内部绝缘的状况有一个初步的判断。四、案例分析无论电抗法还是频响法，或者是电容量变化的方法，最基本的分析方法都是纵比和横比。纵比就是与上一次测试的结果比，与最原始的资料（最好是出厂交接验收数据）比，与事件（如短路、运输、内部紧固等）发生前的测试结果比。横比，就是同一台（或同一组）变压器三个单相的测试结果之间互相比。显然，纵比要直观些，影响其可比性的因素比横比少。因此，建立测试结果档案库是非常必要的，且越早越好。实例1:隆安变1号变压器，型号:SFSL1-15000/110额定电压110±2*2.5%/35±2.5%/10.5kV;额定容量15000/15000/7500kVA。2006年06月06日9点15分在正常运行中B、C相差动保护，重瓦斯保护动作变压器退出运行。使用3309变压器损耗参数测试仪在现场测试方法如下:4.1、用低电压短路阻抗法进行绕组测试（现场试验电源是235V），实测出高对低Uk值为15.696%，与铬牌值Uke=16.5%相比误差为-5.131%;进一步实测出A、B、C相短路电抗值分别为15.16、16.03、16.15，三个单相互比A相与B、C相偏差为6.39%;三相阻抗电压值及单相短路电抗值的变化量均已超出5%;4.2、采用频响法测量绕组的变形情况，测量结果如下：绕组出现了明显变形的情况

频率(kHz)■曲线3相关系数□ES变电站:隆安变用户：南宁供电局运行編号:相设备型号:SFSL-15000/110激励:皿响应:频率(kHz)■曲线3相关系数□ES变电站:隆安变用户：南宁供电局运行編号:相设备型号:SFSL-15000/110激励:皿响应:HE档位:（J1测量时间：勿迫年齐月18011时彰分变电站:隆安变用户:南宁供电局运行褊号:#1设备型号:SFSL-15000/110W：Hll响应:HB档位血测量时间:2006年06月18011时知分变电站:隆安变用户:南宁供电局运行編号:相设备型号:SFSL-15000/110瀏励:M响应:肚档位:[II测星时间:如I方年I坊月18H11时託分LFMFHFSFR1-21.190.620.050.45E2-31.180.890.080.40R1-31.T50.580.000.23作为辅助判断的依据我们进行调出了2005年11月16日对主变进行例行的预防性试验的主变介损及电容量的试验结果，如下所示：介损及电容量测量（试验时间2005年11月16日）：温度22.6°C湿度_66_%加压_10_kV接法反使用仪器Al—6000D介损仪仪器编号30608D测量项目高一中、低及地中一高、低及地低一高、中及地tg6(%)0.5500.6030.540Cx(pF)86641280011640在工作现场，我们再次进行了主变绕组电容量的测量工作，试验结果如下：介损及电容量测量：（试验时间2006年06月08日）温度25C湿度_80_%加压_10_kV接法反使用仪器Al—6000C介损仪仪器编号10823C测量项目高一中、低及地中一高、低及地低一高、中及地tgO(%)0.7530.7170.632Cx(pF)79311280011650由电容量的变化可发现变化最大的是高压侧，油色谱分析时发现了14.8“L/LCH，结合绕组电容量的测量结果分析，因此，初步判断其高压压绕组发生22变形的可能性较大。经吊芯检查，发现110kV侧A相绕组严重变形，匝间鼓包，铁芯发生移动。其照片如下对于我们而言,石西变的主变绕组变形的判断是一个比较典型的历程举例变压器型号：SFPSZ9-150000/220额定容量150000kVA;额定电压220±8*1.25%/121/10.5（kV）制造厂家:衡阳电气设备有限公室测试地点：石西变频响法测量绕组的变形用仪器：TDT-6变压器绕组变形测试仪下图是石西变#1主变在2005年12月1日时的测量曲线，主变低压绕组：

频率(kHz)变电站:石西娈用户：南宁供电局运行褊号:#1设备型号:SFTSZ8-150i：频率(kHz)变电站:石西娈用户：南宁供电局运行褊号:#1设备型号:SFTSZ8-150i：ii：ii：i/22i：i谢励:!£响应:LA档位:口1测量时间：2005年12月01日16时4T分变电站:石西变用户：南宁供电局运行編号:粗设备型号:SFTSZ8-15i：ii：n：iO/22i：i邀励:LB响应:U档位：口1测量时间:20D5年12月01H16时42分娈电站:石西娈用户:南宁供电局运行漏号:#1设备型号:SFTSEi3-15i：ii：ii：ii：i/220瀏励:LA响应:口档位:口1测量时|"b]:2005年12月01016时31分LFMFHFSFR1-22.461.112.121.28E2-31.830.690.T70.T6R1-31.751.080.650.94从图上判断低压侧存在绕组变形的情况低电压短路阻抗法测量主变的绕组变形为此，我们进行了采取了低电压短路阻抗法测量主变的绕组变形3309型变压器损耗参数测试仪测量结果3309低电压阻抗测试报告（高（3309低电压阻抗测试报告（高（9）—中进行对比测量）试品编号：001额定容量Sn:150000kVA额定电压Un:220・00kV铭牌阻抗Zk%:13.41%分接位置:009测量位置:高-中测量接线:三相Y/A测量阻抗ZkAX%:13.22%测量阻抗ZkBY%:13.28%测量阻抗ZkCZ%:13.30%测量阻抗Zk:13.26%阻抗误差AZk%:-1.09%3309低电压阻抗测试报告（高一低进行对比测量）试品编号：002额定容量Sn:150000kVA额定电压Un:121.00kV铭牌阻抗Zk%:23・86%分接位置:001测量位置沖-低测量接线:三相Y/A测量阻抗ZkAX%:23.64%测量阻抗ZkBY%:23.65%测量阻抗ZkCZ%:23.46%测量阻抗Zk:23.58%阻抗误差厶Zk%:-1・16%3309低电压阻抗测试报告（中一低进行对比测量）试品编号：003额定容量Sn:150000kVA额定电压Un:121.00kV铭牌阻抗Zk%:7.47%分接位置:001测量位置沖-低测量接线:三相Y/A测量阻抗ZkAX%:7・96%测量阻抗ZkBY%:7.72%测量阻抗ZkCZ%:7.50%测量阻抗Zk:7.72%阻抗误差AZk%:-3.41%从短路阻抗的试验数据上看A相和C相绕组的差值在6.1%，非常有力的验证了低电压阻抗法和频率响应法测量主变绕组变形时候的密切的关联性，主变的低压绕组也应存在变形的情况，但是我们检查了主变投运后的运行记录，并未发现主变有受到过近区出口短路冲击的情况，技术人员把目光放到了主变的出厂和交接试验报告上，该变压器于1997年12月出厂，在10年前，由于技术条件的限制，主变并没有进行频响法和低电压短路阻抗法对主变绕组变形的测量，会不会是主变本身的结构造成这样的情况呢？我们对主变的三侧拆除接线，并对套管进行清理后进行了介损试验，对试验得出的电容值进行了比较：介损及电容量测量（试验时间1999年11月19日）：温度21.6°C湿度48%加压10kV接法反使用仪器2618介损仪测量项目高一中、低及地中一高、低及地低一高、中及地tg6(%)0.380.310.21Cx(pF)160402439033170介损及电容量测量：（试验时间2007年08月17日）温度36C湿度_70_%加压J0_kV接法反使用仪器Al—6000C介损仪仪器编号10823C测量项目高一中、低及地中一高、低及地低一高、中及地tgO(%)0.2580.2690.341Cx(pF)162402443033180电容量的变化并不明显，对主变的油样进行了化验，未发现问题。因此我们可以得出结论，石西变#1主变低压侧不存在绕组变形的情况，出现频响法和低电压短路阻抗法得出的绕组变形的情况是由于主变本身的设计结构存在的问题。五、主变介损电容量试验方法的改进5.1传统的主变介损电容量测量是采用反接法进行测量，这种试验方法在对主变的绕组变形的情况进行分析判断的时候存在很大的缺陷，主要是反接法受到的各种外界干扰因素多，接地不良，表面脏污等情况都有可能会对试验结果，特别是电容量的结果产生影响，进而影响到试验结果的判断，另外，反接法测量主变的电容量的劳动强度很大，原因是为了保证试验的精度需要将主变的三侧接线全部拆除才能进行测量，否则，连接入测量回路的主变进线刀闸的支持瓷瓶，等其他的一次设备都会对试验的结果造成影响。5.2近期来广西电网公司开始推广正接法测量主变的介损及电容量的测量方法不受被试品对地寄生电容的影响，测量精度较高。通过前后年的两次预防性试验的结果进行比较，以便更好的发现主变内部存在的早期的绝缘缺陷和隐患。主变内部的电容量等效原理图如下：项目施加电压线Cx测量线高压绕组对中、低压绕组及铁芯、铁轭C1高压绕组中、低压绕组及铁芯、铁轭中压绕组对高、低压绕组及铁芯、铁轭C2中压绕组高、低压绕组及铁芯、铁轭低压绕组对高、中压绕组及铁芯、铁轭C3中压绕组高、低压绕组及铁芯、铁轭高、中压绕组对低压绕组及铁芯、铁轭C4高、中压绕组低压绕组及铁芯、铁轭

高、低压绕组对中压绕组及铁芯、铁轭C5高、中压绕组低压绕组及铁芯、铁轭中、低压绕组对高压绕组及铁芯、铁轭C6中、低压绕组高压绕组及铁芯、铁轭高、中、低压绕组对铁芯、铁轭C7高、中、低压绕组铁芯、铁轭该正接法完全排除了主变绕组对地的电容量的影响，可以求解出主变的绕组之间和主变绕组对铁芯的电容量，通过比较简单的绕组的电容量情况对主变内部的情况进行一个分析。项目表达式高压绕组-——中压绕组Chm高压绕组-——低压绕组Chl中压绕组-——低压绕组Cml高压绕组-铁心、铁轭Cht中压绕组—铁心、铁轭Cmt低压绕组-铁心、铁轭CltC1=Chm+Chl+ChtC2=Chm+Cml+CmtC3=Chl+Cml+CltC4=Chl+Cml+Cht+CmtC5=Chm+Cml+Cht+CltC6=Chm+Chl+Cmt+CltC7=Cht+Cmt+Clt通过换算Cht=（C7+C1-C6）/2Cmt=（C7+C2-C5）/2Clt=（C7+C3-C4）/2Chl=（Cmt-Cht-Clt-C2+C1+C3）/2Chm=(Clt-Cht-Cmt-C3+C1+C2)/2Cml=(Cht-Cmt-Clt-C1+C2+C3)/2根据这些计算公式可以求解出绕组之间和绕组与铁芯铁轭之间的电容量，这些电容量六、总结1、检测后，纵比、横比是最主要的分析方法，尤其是纵比。通过电容量的变化对于主变的绕组变形和内部绝缘进行判