利用頻率響應進行變壓器繞組變形測試的應用

摘 要：為消除電網中變壓器繞組變形引起的事故隱患，本文根據頻率響應法在汕頭電網中應用的實際情況，研究得出了應用該方法測試變壓器繞組變形的判據。

關鍵詞：變壓器 繞組變形 頻率響應分析 測試分析

中圖分類號：TM4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（b）-0125-01

目前，應用頻率響應分析技術對遭受短路沖擊、突發事故和碰撞的變壓器進行繞組變形試驗已得到廣泛應用，并取得了良好效果。主要體現在以下三方面，通過對遭受過短路沖擊的變壓器進行變形試驗普查，查出了一部分繞組已發生變形的變壓器。并及時進行了停電整修或更換繞組，防止了可能的突發性損壞事故；對發生出口短路的變壓器立即進行變形試驗，未發生繞組變形的及時投運，由于這種方法不用放油吊罩檢查，因而可節省大量人力、物力，縮短停電時間。對于發生了繞組變形的變壓器，由于能及時發現而避免了再次投運可能帶來的損壞事故；通過變形試驗，能明確變壓器哪側哪相出了問題，這就減少了檢修的盲目性

1 現場測試過程中的注意事項

可靠的測試是變壓器繞組變形判斷的基礎。盡管頻率響應法是一種高靈敏度的繞組變形診斷方法，能夠檢測出微弱的繞組變形現象，且基本不受外界雜散干擾信號的影響，但由于測試回路中任何電氣參數的改變都會靈敏地在頻響特性中反映出來，故在測試過程中應注意變壓器線端充分放電，對引線、周圍接地體和金屬懸浮物的要求，對分接位置的要求，對接地的要求，測試接線方式，變壓器的油溫等幾個方面的問題，避免產生判斷上的失誤，以獲得較好的使用效果。

2 繞組變形分析方法和判斷依據

實際應用中，除需要確定變壓器是否發生了繞組變形，更需要確定繞組的變形程度，以便決定變壓器是否繼續投運。為此規定了3種狀態：正常（或無明顯變形）、中度變形和嚴重變形。通過頻率響應分析法進行分析和判斷。

2.1 頻率響應分析法

論斷變壓器繞組變形的主要理論，是建立在比較繞組頻率響應特性變化基礎上的，即相當于比較變壓器繞組的結構特征“指紋”圖。如果在變壓器遭受突發短路沖擊后測得的各個繞組的頻率響應特性與原始測試結果（或短路前的測量結果）一致，通過對相關系數及波形圖的比較，可以對變壓器繞組是否產生變形及變形的嚴重程度作出判斷。

2.2 運用縱向比較法和橫向比較法

一般情況下是以橫向比較為主，縱向比較為輔。由于橫向比較的曲線測試條件、接線方式基本一致，因此應優先考慮進行相與相之間的橫向比較，再進行與原始數據或上次數據的縱向比較。

2.3 波形分析

如果需要確定線圈變形的詳細情況和變形的嚴重程度，則應具體對被測繞組頻響特性曲線的變化情況進行分析。

頻段分析。

對繞組變形的嚴重程度分析，可通過對被測繞組頻響特性曲線的變化情況進行分析。一般分為低頻段為主、中頻段及高頻段為輔進行分析。

（1）當頻響特性曲線低頻段（1～100kHz）的諧振峰發生明顯變化時，通常預示著繞組的電感變化或發生整體變形現象。對絕大多數變壓器來說，其三相繞組低頻段的響應特性曲線較為一致，如果發現不一致的情況，應慎重對待。（2）當頻響特性曲線中頻段（100～600 kHz）的諧振峰發生明顯變化時，通常預示著繞組發生扭曲和鼓包等局部變形現象。（3）當頻響特性曲線高頻段（>600kH）的諧振峰發生明顯變化時，通常預示著繞組的對地電容改變。

由于繞組頻響特性曲線中的高頻段易受測量回路對地雜散電容的影響，如果測試回路聯接不當，往往難以保證兩次測試結果在該頻段內的重復性。故在進行相關系數計算或觀察諧振峰移動情況時，應重點針對1～600 kHz范圍內的頻響特性曲線進行判斷，超600 kHz的部分僅作為必要時的參考。

2.4 波形觀察為主，相關系數分析為輔

總之，變壓器繞組變形的診斷應根據頻響特性曲線中諧振峰的改變、變壓器的具體結構特征以及遭受短路沖擊情況進行具體分析。當頻響特性曲線的低頻段出現差異時，一般表明繞組整體結構出現異常，可能會危及安全運行，應考慮采用其它的測量手段（如測量直流電阻和短路阻抗等）重點進行分析；如果在中頻段和高頻段的頻響特性出現差異，則首先應排除變壓器原始結構差異以及測試結果失真的可能挫，然后再根據諧振峰頻率變化的情況（如向左右方向移動或諧振峰數目發生變化）以及發生變化的頻段具體作出判斷。

3 實例分析

以汕頭供電局220 kV上華變電站#1主變為例，該主變型號：SFPSZ9-150000/220廠家是保定變壓器廠。#1主變于2008年12月10日發生近區低壓側短路沖擊事故。事故對主變造成嚴重的沖擊，高壓試驗班采用武高所的BRTC繞組變形頻譜測試儀對該主變的繞組進行測量，確認了#1主變低壓側短路沖擊后，低壓側繞組發生嚴重變形。判斷#1主變低壓側繞組發生嚴重變形依據是跟1999年12月24日首次對低壓側繞組測量的原始頻率響應測量曲線圖譜相比較，以及相關系數相比較，出現明顯頻譜曲線不一致，相關系數依據試驗規程判斷低壓側繞組發生嚴重變形，再配合其它試驗項目進行驗證判斷，結論也判斷低壓側繞組發生嚴重變形。而對#1主變中壓側繞組和高壓側繞組三相原始頻率響應測量曲線相比較頻譜曲線是一致性，說明#1主變中壓側繞組和高壓側繞組沒有發生變形的跡象。通過試驗數據說明這次短路沖擊對該主變影響特別大，特別低壓側繞組C相繞組產生局部嚴重變形。根據以上對220 kV上華變電站#1主變低壓繞組、中壓繞組和高壓繞組變形試驗結果分析，判定該變壓器低壓側繞組發生了嚴重變形。根據變形試驗結果，該變壓器及時退出了運行，并現場進行解體后發現，高壓、中壓繞組正常，而低壓繞組出現多處軸向長條狀鼓包。由于無法修復，最后更換了3個低壓繞組。

4 結語

（1）對擬投產的主變，應在投產前做頻響特性曲線的測試；對運行中的主變，應結合檢修等，及時做測試。只有這樣，才能進行有效對比，避免不必要的漏判、錯判。（2）在實際運用頻響法進行變壓器繞組變形測試時，應綜合考慮諧振點偏移、相關系數的變化等多方面因素。同時，應不斷積累測試數據，找出規律，提高判斷的準確率。（3）實踐證明，變壓器繞組變形多發生在低壓側和中壓側，高壓繞組發生變形的情況比較少見。（4）在對主變繞組變形測量結果分析的過程中，一般應以分析低壓繞組為主，高、中壓繞組為輔；橫向比較為主，縱向比較為輔，波形觀察為主，相關系數判斷為輔；在此基礎上應進行綜合判斷。

參考文獻

[1]DL/T911-2004，電力變壓器繞組變形的頻率響應分析法[S].

[2]BRTC電力變壓器繞組特征測試儀使用說明[M].武漢高壓研究所.