電力變壓器繞組變形的診斷

雷 蕾

（國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司商洛供電公司，陜西 商洛 726000）

0 引 言

電力系統(tǒng)的核心是電力變壓器的使用。良好的變壓器性能能夠提高電力設(shè)備的運(yùn)營(yíng)質(zhì)量和運(yùn)營(yíng)穩(wěn)定性。因此，就變壓器繞組環(huán)節(jié)的診斷，要本著質(zhì)量化的檢測(cè)方案嚴(yán)格實(shí)施，從而保證電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。

1 繞組變形原因

1.1 原因分析

電力變壓器受到外力作用的影響，導(dǎo)致軸向尺寸發(fā)生變化，從而導(dǎo)致繞組部位產(chǎn)生畸形、繞組段鼓包以及繞組阻態(tài)的移位現(xiàn)象。變壓器部分在受到強(qiáng)電流沖擊時(shí)，高強(qiáng)度的電壓無(wú)法及時(shí)分解，會(huì)使繞組承受的電流壓力過(guò)大，導(dǎo)致線路發(fā)生短路現(xiàn)象。多種繞組部分的安全隱患問(wèn)題會(huì)使繞組變形，阻礙變壓器的正常工作，使電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益受到巨大影響。

1.2 變形特點(diǎn)

第一，由于高壓繞組在變壓器的外層，因此會(huì)受到軸向拉伸和輻向擴(kuò)張的作用，導(dǎo)致繞組頂部狀的壓釘出現(xiàn)松動(dòng)、墊塊、向外飛出的情況，甚至?xí)斐设F軛夾件、緊固鋼帶和拉板出現(xiàn)彎曲變形的現(xiàn)象。此外，繞組出現(xiàn)松弛后，會(huì)增加其高度。

第二，變壓器的繞組部分處于中間位置或是內(nèi)柱位置時(shí)，會(huì)受到軸向壓縮力、幅向擴(kuò)張力和壓縮力的作用，導(dǎo)致繞組頂部的壓釘出現(xiàn)松動(dòng)、墊塊，發(fā)生誤差范圍外的位移現(xiàn)象。若出現(xiàn)了誤差范圍外的位移現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致匝間墊塊飛出，間接導(dǎo)致變壓器撐條位置出現(xiàn)傾斜，還會(huì)引起多邊形發(fā)生形變。

第三，變壓器頂部繞組部位的安匝平衡狀態(tài)問(wèn)題會(huì)引起計(jì)劃外的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，直接破壞分接區(qū)的磁場(chǎng)平衡，使繞組關(guān)鍵部位發(fā)生鼓起，從而出現(xiàn)繞組態(tài)發(fā)生不同規(guī)模變形和繞組短路的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)繞組態(tài)會(huì)變形為波浪狀，直接影響變壓器外層的絕緣性和線路的通暢性[1]。

第四，變形情況多發(fā)生在變壓器的出口位置。由于出口位置引線產(chǎn)生不同程度的位移現(xiàn)象，導(dǎo)致變壓器引線絕緣部分的標(biāo)準(zhǔn)距離發(fā)生改變，從而使電機(jī)發(fā)生不同規(guī)模的損壞。若絕緣部分的標(biāo)準(zhǔn)距離過(guò)近，會(huì)使繞組部位發(fā)生摩擦放電現(xiàn)象而產(chǎn)生繞組故障，使變壓器內(nèi)阻發(fā)生短路，從而造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

第五，變壓器會(huì)受到機(jī)械形變的影響，進(jìn)而導(dǎo)致整體工作位置發(fā)生位移。機(jī)械力形變的產(chǎn)生通常多發(fā)生在運(yùn)輸過(guò)程中，相應(yīng)車輛產(chǎn)生過(guò)分的晃動(dòng)，從而導(dǎo)致物理因素變形。若在晃動(dòng)中受到超過(guò)2.9 m/s2重力加速度值的沖擊力時(shí)，會(huì)直接使線圈向振幅外移動(dòng)。

2 變形診斷

2.1 頻率響應(yīng)分析法

針對(duì)電力變壓器的繞組診斷方法，使用頻率最高的是頻率響應(yīng)分析法。該方法根據(jù)高精度實(shí)踐測(cè)量技術(shù)，利用大量的數(shù)據(jù)測(cè)量值進(jìn)行函數(shù)分析。在具體函數(shù)對(duì)應(yīng)結(jié)果中，測(cè)量變壓器各繞組部位的阻值大小、振幅值偏移理論值；在具體診斷中，調(diào)研特性值的變化情況。

通過(guò)具體數(shù)值的波動(dòng)反映結(jié)構(gòu)變形情況，并根據(jù)變形大小和標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量值進(jìn)行對(duì)比，在對(duì)比過(guò)程中進(jìn)行1 kHz和1 MHz的計(jì)算[2]，使在測(cè)量過(guò)程中橫向或縱向的采樣點(diǎn)擁有科學(xué)的計(jì)算方法。在具體數(shù)值采樣和大數(shù)據(jù)計(jì)算過(guò)程中，針對(duì)變壓繞組的運(yùn)行可行性進(jìn)行調(diào)研，將測(cè)量結(jié)果偏差控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，以確保診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性。通過(guò)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，分析繞組傳遞的函數(shù)特性曲線基礎(chǔ)公式，使變壓器的特性值在診斷中擁有高標(biāo)準(zhǔn)的可操控性，從而保證變壓器繞組的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備的完好性。

函數(shù)特性曲線可以通過(guò)運(yùn)用數(shù)值進(jìn)行實(shí)際計(jì)算[3]。計(jì)算過(guò)程中，可以通過(guò)相應(yīng)的函數(shù)曲線公式，對(duì)幅向尺寸和軸向尺寸的變形力度進(jìn)行計(jì)算，從而掌握在操作過(guò)程中變形的大小，并在范圍內(nèi)找到滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的諧振點(diǎn)。所以，在具體數(shù)據(jù)診斷過(guò)程中，需要根據(jù)函數(shù)特性曲線對(duì)短路電流前后的差異值進(jìn)行計(jì)算和數(shù)學(xué)關(guān)系的對(duì)比，準(zhǔn)確掌握變形的狀態(tài)和力度并制定最合適的整改方案，從而彰顯頻率響應(yīng)法的優(yōu)勢(shì)。

2.2 短路抗阻診斷法

短路抗阻診斷法的優(yōu)勢(shì)在于短路抗阻可以在穩(wěn)定和保持過(guò)程中保證變壓器的基本性能完好，并在檢測(cè)過(guò)程中有針對(duì)性地給出解決繞組問(wèn)題的檢測(cè)方法，是除頻率響應(yīng)分析法外的常用診斷方法。

變壓器運(yùn)行過(guò)程中或多或少會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的電磁感應(yīng)。因此，在變壓器運(yùn)行中，既擁有主通磁的作用，還有部分漏通磁現(xiàn)象的產(chǎn)生[3]。工作運(yùn)行中，由于頻率相對(duì)穩(wěn)定，變壓器繞組運(yùn)營(yíng)中會(huì)產(chǎn)生影響電力變壓器性能的漏電抗因素。所以，可以通過(guò)針對(duì)性計(jì)算漏電抗的大小來(lái)進(jìn)行繞組設(shè)備的診斷和分析。

可以通過(guò)相關(guān)質(zhì)量規(guī)定，先后對(duì)變壓器短路前的測(cè)試值和發(fā)生短路的測(cè)試值進(jìn)行對(duì)比，從而判斷繞組標(biāo)準(zhǔn)是否滿足實(shí)際應(yīng)用狀況。

具體操作方法中，需要根據(jù)實(shí)際操作參數(shù)進(jìn)行判斷。在變壓器的一端通入交流電，在另一端采用短接的方法，在具體操作過(guò)程中逐步提升對(duì)電壓的控制，并不斷使測(cè)量值達(dá)到固定額度[4]。通過(guò)固定額度的實(shí)踐值，測(cè)量此時(shí)變壓器的最大承接電壓和功率，并針對(duì)性地記錄阻抗。

由于短接法是實(shí)際電路的真實(shí)反映，過(guò)程中所測(cè)量的阻抗值是變壓器內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)阻值。從阻值的監(jiān)測(cè)角度來(lái)看，即使不同電力企業(yè)參照的最大標(biāo)準(zhǔn)值不同，但是仍會(huì)控制波動(dòng)在3%左右。

2.3 低壓脈沖分析法

低壓脈沖的運(yùn)用是在變壓器兩端分別增加一個(gè)穩(wěn)態(tài)脈沖信號(hào)。操作運(yùn)行中，需要針對(duì)一端的脈沖信號(hào)值進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)測(cè)量結(jié)果制定波形圖，使波形圖能在數(shù)據(jù)中滿足由于對(duì)相應(yīng)信號(hào)不同而產(chǎn)生不同信號(hào)值的情況，進(jìn)而實(shí)施繞線變形情況的判斷[5]。

低壓脈沖的實(shí)際應(yīng)用原理如下。若變壓器繞組處于正常工作狀態(tài)，變壓器的內(nèi)部電壓值、內(nèi)部電阻值以及內(nèi)部電容均會(huì)得到穩(wěn)態(tài)固定。但是，一旦變壓器繞組發(fā)生變形，由于繞組變形位置的不同會(huì)導(dǎo)致繞組位置發(fā)生一定變化，從而在數(shù)據(jù)反映中會(huì)發(fā)生巨大變化[6]。因此，針對(duì)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的變化值和變化性能的影響，可以通過(guò)繞組段的變化值發(fā)現(xiàn)根本的變化情況，這也是低壓脈沖的變形診斷方法。但是，低壓脈沖診斷方法的實(shí)際操作不具有可重復(fù)性，因此在具體實(shí)踐中使用的次數(shù)極少。

3 診斷過(guò)程的操作事項(xiàng)

3.1 引線操作

針對(duì)變壓器的接地問(wèn)題，需要對(duì)所處接地環(huán)境內(nèi)膠套管的引線予以細(xì)化操作，并在操作過(guò)程中解開范圍內(nèi)的全部引線。記錄過(guò)程中需要與原始變壓器數(shù)據(jù)情況進(jìn)行分析對(duì)比，同時(shí)需要檢測(cè)分解的開關(guān)位置，保證開關(guān)位置不會(huì)有異常情況發(fā)生。若測(cè)試結(jié)果與原始數(shù)據(jù)結(jié)果存在偏差或存在異常現(xiàn)象，那么需要對(duì)設(shè)備印象進(jìn)行過(guò)程整改，從而保證引線的良好性能。針對(duì)電子變壓器的實(shí)際情況，需要根據(jù)具體的質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量，保證在備份目錄中擁有可實(shí)踐性的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3.2 文件保存

數(shù)據(jù)存放的優(yōu)點(diǎn)是可以及時(shí)運(yùn)用相關(guān)文字編輯軟件進(jìn)行系統(tǒng)化的綜合性閱讀和修改方案，使保存的文件數(shù)據(jù)具有更高的準(zhǔn)確性。

3.3 反復(fù)測(cè)試

在使用相應(yīng)繞組變形測(cè)試儀器時(shí)，需要根據(jù)針對(duì)性的數(shù)據(jù)進(jìn)行集成化管理，使信息數(shù)據(jù)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)軟件的數(shù)學(xué)分析方法進(jìn)行反復(fù)的計(jì)劃和評(píng)測(cè)。操作中保證最大峰值，使精密的變壓器原件擁有高穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的性能，從而保證變壓器繞組性能的穩(wěn)定。

4 工作建議

首先，需要根據(jù)實(shí)際環(huán)境地形制定可實(shí)踐性的操作辦法，并在操作中先后確定常用的兩種診斷方法進(jìn)行變形測(cè)量，即頻率響應(yīng)法和短路阻抗法。實(shí)際運(yùn)用中，必須對(duì)變壓繞組的環(huán)境進(jìn)行利弊分析，從而進(jìn)行多方面判斷。

其次，需要對(duì)變壓器使用年限在規(guī)定范圍內(nèi)進(jìn)行過(guò)程調(diào)研，使其能夠在實(shí)際操作和運(yùn)用過(guò)程中保證絕緣設(shè)備的性能，從而更大地維持電力變壓器的穩(wěn)定性。另外，必須針對(duì)具體檢修辦法進(jìn)行質(zhì)量化的靜設(shè)備檢修工作，杜絕老化零件的長(zhǎng)期使用而導(dǎo)致變壓器發(fā)生安全隱患，同時(shí)必須及時(shí)更新絕緣設(shè)備。

最后，相關(guān)安裝人員、質(zhì)檢人員、檢修人員必須擁有良好的專業(yè)素養(yǎng)。工作過(guò)程中必須擁有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，從而更好地保障電力電壓器的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性和電力經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié) 論

電力變壓器繞組的范圍使用為電力企業(yè)提供了更高的經(jīng)濟(jì)效益，特別是在根據(jù)先進(jìn)科學(xué)技術(shù)方法進(jìn)行高質(zhì)量化的設(shè)備檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，以保證在檢驗(yàn)過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)變化部位并進(jìn)行整改。因此，在實(shí)際操作和運(yùn)用中，靈活使用不同診斷方法和基于環(huán)境氛圍的管理辦法，有利于優(yōu)化變形結(jié)果的穩(wěn)靠性，提高電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。