判斷變壓器繞組變形的三種方法

李 軍

（國電電力大同發電有限責任公司，山西 大同 037043）

0 引 言

變壓器是電力系統中最重要的設備之一，其安全可靠運行對保證電網的安全具有十分重要的意義。而繞組變形是變壓器安全運行的一大隱患，許多實際經驗表明，在繞組變形后絕緣試驗和油色譜試驗都難以發現。變壓器繞組發生變形后，繞組失去穩定性，導致局部扭曲、鼓包或移位等永久變形現象。因此需要對變壓器的繞組進行變形診斷工作，以確保變壓器的安全運行。

1 判斷變壓器繞組變形的三種方法

變壓器發生短路后，對繞組是否變形以及變形程度的判斷，主要有3種方法，即電容量法、頻率響應法和低電壓短路阻抗法。

1.1 電容量法

變壓器繞組的電容量，可用介損電橋在測量繞組介質損耗時同時測得。變壓器繞組的介質損耗和電容量測試是預防性試驗的常規試驗項目。對于該試驗項目，國標GB 50150—2016《電氣裝置安裝工程 電氣設備交接試驗標準》均有明確的要求，對電容量規定與出廠值相比允許偏差為±3%。變壓器在出廠后，其各繞組的電容量基本上是一定的，在現場進行的交接和預防性試驗中其電容量變化也較??；當出現繞組的電容量發生較大變化時，就要考慮繞組是否有變形的可能，因此可以通過電容量的變化來初步判斷變壓器的內部變形情況[1]。

1.2 頻率響應法

采用頻率響應法判斷變壓器繞組變形，主要就是對頻率響應特性進行比較。當變壓器繞組發生變形后，會使變壓器的分布參數發生變化，其頻率響應特性也會發生改變。將不同時期的頻率響應特性與變壓器原始的響應特性進行橫向、縱向比較，即可判斷變壓器是否變形。該方法有較高的靈敏度和準確度，但應排除檢測條件和檢測方式造成的影響[2]。

1.3 低電壓短路阻抗法

變壓器的短路阻抗主要是電抗分量的數值，電抗分量就是繞組的漏電抗，由繞組的幾何尺寸所決定，變壓器繞組變形肯定會引起短路阻抗數值的改變。檢測后，均應分析同一參數的3個單相值的橫比互差；同一參數值與原始數據和上一次測試數據的縱比之差。再結合繞組的電容量和頻率響應特性，進一步準確判斷變壓器繞組有無變形及其變形的嚴重程度[3]。

2 案例分析

無論是電容量法、頻率響應法還是低電壓短路阻抗法，最基本的分析方法都是通過縱比和橫比來對試驗數據進行分析。縱比就是與上一次測試的結果比，包括出廠和交接驗收數據，與變壓器發生故障前的測試結果比；橫比，就是同一臺變壓器3個單相之間的測試結果互相比，其差值要滿足規定值。顯然，縱比要直觀些，影響其可比性的因素比橫比少。因此，建立測試數據庫是非常必要的。

某啟備變銘牌如下，型號為SFSZ－45000/220；額定容量為45 000/36 000/9 000 kVA；組別為YNyn0yn0+d；高壓電壓為220±8×1.25% kV；低壓電壓為10.5/3.15 kV；出廠日期為2003.11；生產廠家為保定天威保變電氣股份有限公司。

（1）采用電容量法測量繞組的變形情況，測試結果如下。

在預防性試驗中發現，該啟備變高壓繞組對中、低壓繞組及地的電容量（9 914 pF）較交接值（10 240 pF）減少3.2%；而中壓繞組對其他繞組的電容量（20 640 pF）較交接值（18 780 pF）增大9.9%；低壓繞組對其他繞組的電容量（26 880 pF）較交接值（23 450 pF）增大14.6%。根據這些電容量的變化規律可初步判斷為高壓與中壓主空道距離加大，中壓與低壓、低壓與平衡主空道距離變短，進而得出中、低壓均有輻向向內凹進的可能。

（2）采用頻響法測量繞組的變形情況，測量結果如表1、表2、表3所示。

表1 高壓繞組頻率響應特性參數

表2 低壓1繞組頻率響應特性參數

表3 低壓2繞組頻率響應特性參數

從這些數據可明顯看出，該變壓器高壓側三相間頻響特性一致性基本一致，低壓側三相間頻響特性存在差別。

（3）采用低電壓短路阻抗法測量繞組的變形情況，測量結果如下。

試驗采用單相電源法，短接對側繞組的所有端子（非被測繞組開路）后，將單相電源逐相加壓，測取各相繞組參數。表4為低電壓短路阻抗測試結果表。其中，低電壓短路阻抗標準要求注意值為2%。

根據表4的低電壓短路阻抗數據分析，高壓對中壓A、B兩相的電抗明顯大的較多，這兩相主空道變化可能較大。

該變壓器返廠解體后，發現高壓三相均沒有明顯變形情況；高壓線圈拔出后，發現中壓A、B兩相有明顯變形，并無法與低壓和平衡線圈脫離；這3種檢測方法均證明了該變壓器繞組發生了嚴重的變形，必須馬上吊罩修理。

表4 低電壓短路阻抗測試結果表

3 結 論

（1）變壓器繞組的電容量測試方法簡單，只需一臺介質損耗儀就可以完成，基層單位都能具備；而繞組頻率響應法和低電壓短路阻抗法在實際工作中一般都不具備條件，且要求試驗人員具備高素質能力和豐富的現場經驗，否則容易發生誤判斷；所以當變壓器發生短路后，首先應對變壓器繞組進行電容量測試，初步判斷變壓器內部絕緣狀況。

（2）測量繞組電容量后要及時與出廠值或歷次值進行比較，若電容量變化不大，符合國標規定電容量變化率不大于±3%，說明變壓器沒有變形，該變壓器繞組狀況良好；若繞組電容量變化很大，在排除外在影響因素后，要及時增加頻率響應和低電壓短路阻抗這兩項試驗，進一步確定變壓器繞組是否變形。

（3）對變壓器的試驗數據要建立健全試驗臺賬，并與歷年的試驗數據及時進行比對，包括電容量法、頻率響應法和低電壓短路阻抗法；同時還要積累豐富的現場實踐經驗，發現問題時要運用多種試驗方法進行綜合分析，否則容易引起誤判斷。