變壓器繞組變形的在線監測研究

李民

摘 要：在電力系統中，變壓器是整體系統的關鍵設備，一臺大型電力變壓器出現問題就會導致大面積停電，會造成嚴重的經濟損失。在線監測能夠正確及時的對變壓器繞組變形進行監測，及時發現事故隱患，延長變壓器的實際使用壽命，很大程度的防止由于變壓器繞組引起的大面積停電。因此，對變壓器的安全性、穩定性和可靠性提出了更高的要求。變壓器繞組變形的在線監測方法有多種，該文簡述了變壓器繞組變形的多種檢測方法，并探討了傳遞函數法在變壓器繞組變形在線監測中的應用。

關鍵詞：變壓器 繞組變形 在線監測 傳遞函數法

中圖分類號：TM41 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）11（b）-0088-01

隨著經濟的快速發展和電力網的日益擴大，城鎮對于電力的需求也逐步增加。為了能夠提供穩定的供電，供電系統的容量也隨之持續擴大。在整個電力系統中，變壓器是輸配電的重要設備，其容量和電壓等級也日益增高，因此，對變壓器的安全性、穩定性和可靠性提出了更高的要求。

1 變壓器繞組變形的檢測方法

變壓器繞組變形是變壓器出現故障的重要因素，主要是由于短路沖擊所造成的短路電動力的影響。盡管電力變壓器在結構設計上有非常嚴格的規定，但是繞組變形現象還是比較常見的，嚴重影響了變壓器的穩定性、安全性和可靠性。目前我國常用的繞組變形檢測方法主要有以下幾種。

（1）短路阻抗法短路阻抗法。分為電阻分量和電抗分量，在通常情況下，電阻分量小于電抗分量。變壓器出現繞組變形之后，會造成繞組的幾何尺寸或相對位置出現改變，從而反映適中阻抗的變化，測量短路前后的短路阻抗值是檢測變壓器繞組變形的有效方法。適中阻抗法可以實現在線監測，不過此種方法的敏銳性不高，容易造成錯誤判斷，還需要相對較長的測試時間，通常將其與其他方法協同使用。

（2）低壓脈沖法。當電壓頻率較高時，變壓器繞組的鐵芯就會失去作用，變壓器繞組產生變化后，會直接影響到相應部分的電廠、電容參數，繞組對施加的低壓脈沖的響應波形會產生變化，將其進行對比就可以檢測變壓器是否發生繞組變形。低壓脈沖法在實際現場應用時，會由于現場的各種電磁干擾而影響結果，可重復性不高。

（3）頻率響應分析法。在較高頻率下，變壓器繞組等效于由電感、電容等分布參數組成的一個二端口網絡，如果變壓器繞組出現變形，那么其分布的參數也會隨之改變，相應反映出的頻響特別曲線也會隨之改變。頻率響應分析法具有較高的敏銳性，且受電磁干擾影響小，具有良好的重復性，不過其容易受到不確定因素的影響，目前還沒有權威性的診斷判定依據，診斷結果存在不確定性。

（4）在線監測漏抗法。在短路阻抗法的基礎上，利用在線監測變壓器短路電抗的變化從而做出檢測。在線監測繞組短路電抗的最大特點就是可以在變壓器運行過程中進行實時監測，具備良好的應用性和經濟性。繞組短路電抗值不大，繞組變形時短路電抗的變化也不是很明顯，在線監測漏抗法的精確度和結果穩定性有待提高。

（5）傳遞函數法。傳遞函數所反映的是電路本身的特性，不會受到外作用影響。當變壓器繞組變形后，其等效的電路參數也會隨之改變，傳遞的函數也會有所變化。通過檢測傳遞函數的頻譜圖差異來判斷變壓器繞組是否發生變形，此外，還有電容量變化法、超聲波檢測法、振動監測法等。

2 變壓器繞組變形在線監測

通過傳遞函數法可以檢測變壓器繞組變形，為在線監測提供了一種可靠的檢測方法。該文主要分析傳遞函數法在變壓器繞組變形在線監測的應用。變壓器繞組發生變形后，繞組的傳遞函數也會隨之改變，利用在線監測繞組傳遞函數的方法對繞組變形進行檢測，當兩條傳遞函數曲線相關性顯著降低時，可認定繞組變形。

（1）變壓器繞組變形在線監測方法。

在線監測的具體實施根據實際情況有兩種選擇，已有變壓器繞組原始傳遞函數數據，可以進行在線采集變壓器繞組數據構造繞組傳遞函數，將兩組函數進行比較如果存在顯著下降現象，那么就可以認定為繞組變形；變壓器繞組傳遞函數數據未知，則可通過采集同型號變壓器的數據與在線采集數據進行比較，如果有顯著下降，可認定為繞組變形。此外，通常情況下，繞組變形發生于變壓器出口短路之后，在線監測系統可以對變壓器工作電流實施監測，如果變壓器出現短路或者出現負荷情況，系統可以自動加強監測密度。在獲取變壓器的傳遞函數曲線時，采用變壓器工作電流中的高頻成分來構造變壓器傳遞函數，一方面能夠確保獲得高頻分量的準確性，另一方面還可以在線監測，實現同步性。

傳遞函數法數據經電流傳感器傳輸到數據采集卡中，對其完成數據預處理后傳輸到上位機中進行數據處理。傳遞函數法在測試的整個過程中都沒有與變壓器發生直接的電聯系，對變壓器沒有影響，同時還不需要進行在線注入信號，避免了諸多困難。

（2）變壓器繞組變形在線監測系統概述。

所有在線監測系統都是經過以下過程完成的，即信號的變送和采集、數據的分析和處理、結果的輸出和顯示。這也就代表變壓器繞組變形在線監測系統有三個部分，即被變壓器和傳感器、信號預處理及數據采集系統、數據處理系統。在一般情況下，在線監測由計算機和監測系統軟件共同完成。如圖1所示。

監測系統獲得數據后對繞組數據進行參數計算、譜圖顯示以及變形診斷等操作。監測系統軟件主要有三個模塊，分別為參數設置模塊、測試控制模塊、數據處理模塊。數據采集卡是監測系統中的重要設備。

3 結語

該文探討了繞組變形的傳遞函數法，并進一步完成了變壓器繞組變形在線監測系統。對影響傳遞函數的其他因素沒有給予分析，整個系統有一些方面需要深入改善。此在線監測系統可以與其他變壓器在線監測系統配合使用，從而確保變壓器的正常運行。

參考文獻

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