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一、引言

电力变压器是电力系统中最关键的设备之一, 其安全运行直接关系到电力系统的安全与稳定。但由于变压器长期运行, 故障和事故不可完全避免, 而变压器出口短路故障是其常见故障之一, 约占全部事故的50%以上。当变压器受短路电流冲击时, 如果短路电流小, 继电保护正确动作, 绕组变形将是轻微的;如果短路电流大, 继电保护延时动作甚至拒动, 变压器绕组变形将会很严重, 甚至造成绕组损坏。对于轻微的变形, 在多次短路冲击后, 由于累积效应也会使变压器损坏。因此要及时测试。

二、绕组变形的特点

1、受电动力影响变形

当变压器出口发生短路故障时, 其高、低压绕组可能同时通过额定值数十倍的短路电流, 它将产生很大的热量和电动力, 使变压器绕组严重发热并受到很大的机械应力, 使其绕组绝缘性能下降和绕组线圈发生不同程度的形变。

2、受机械力影响的变形

这种变形主要是在运输途中, 受到运输车辆的急刹车或运输船舶撞击晃动所致的变压器绕组整体位移变形。当变压器器身受到大于3g (g 为重力加速度) 重力加速度的冲击时, 将可能使线圈整体在辐向上向一个方向产生明显的位移。

3、受工艺影响的变形

变压器在制造或绕组更换过程中, 受工艺水平的影响,使变压器在结构上没有达到设计要求而产生的变形。电力变压器绕组变形是诱发多种故障和事故的直接原因。一旦变压器绕组已严重变形而未被诊断出来仍继续运行, 则极有可能导致事故的发生, 轻者造成停电, 重者将可能烧毁变压器。因而, 在变压器投入运行前, 对变压器绕组情况进行测试具有极其重要的现实意义。

三、几种常见测量方法

1 、测量变压比和直流电阻

测量变压比和直流电流电阻是传统的常规测量方法, 对变压器绕组的短路、断股的现象反映明显, 技术及现场试验手段也比较成熟。但是它对于判断线圈的绝缘层是否存在贯穿性损坏的缺陷反映不明显。

2 、空载电流法

测量额定电压下的空载电流和空载损失, 可以检查绕组是否存在匝间短路、检查铁芯叠片间、穿心螺杆和压板的绝缘情况。通过对比短路冲击前后空载电流和空载损失地变化, 可对铁芯的状况作出判断。但这方法的缺点是:试验时需要加入额定电压, 对现场操作要求较高。

3 、测量局部放电

通过外加电压, 检测分析变压器局部放电的信号, 可了解变压器内部绝缘状况。但此法在试验过程中对局部放电量的测量和干扰的抑制等方面技术要求较高, 需要在测试设备、测试现场环境及操作人员等方面均要求有较高的技术水平。

4 、频率响应法

通过对变压器的高、中、低压三相的各个绕组分别施加正弦扫频信号, 由计算机记录幅频及相频波形曲线并储存。通过比较同一绕组不同时期、同一变压器同一电压等级绕组不同相间, 能比较科学地准确判断变压器绕组变形情况。如果平时能建立变压器“频率图谱” 档案, 那么, 这些原始图谱和数据能为检测故障后的变压器提供有效的诊断依据。通过对变压器频率特性曲线横向和纵向比较, 反映变压器绕组的整体和局部变形情况。频率响应法是一种灵敏度较高的方法。根据频谱特性曲线间的相关系数(即相似程度) 可给出绕组变形判断, 而且重复性好。

5、短路电抗法

通过对变压器的高、中压三相绕组施加低压交流电, 测量其短路电抗。此种方法具有实用性和有效性, 且有明确的量化判据和行业标准参考。通过横向及与铭牌值比较, 可以反映绕组变形的程度。

四、综述

通过大量的现场实践表明:频响法是电力变压器绕组变形的不解体检测和诊断的较好方法。频响法测试诊断变压器绕组变形灵敏度高, 能反映出影响绕组整体电感及对整体电感影响不大的变形, 同时包含了变形故障类型、程度、部位等多种信息。阻抗法只能反映对绕组整体电感影响较大的变形, 但由于长期的应用趋于成熟, 并有标准可循。一般而言, 低频段频率谐振峰的改变表明线圈有整体变形, 中频段谐振峰的改变表明有局部变形, 而高频段的变化表明线圈引线位置变化或整体位移。但更多的情形是复合变形。因此, 在现场测试诊断时, 应综合应用阻抗法和频响法, 并参考相关的试验数据, 以作出准确全面的分析和判断。