绕组变形试验

电力变压器绕组变形的测试方法及比照分析十九冶电装分公司任兆兴内容摘要：本文从变压器绕组变形的测试原理、测试接线方法、变形的判断方法、现场检测要点等几个方面，分别介绍了低压电抗法和频率响应法在变压器绕组变形现场测试中的应用方法，并比照分析了低压电抗法和频率响应法之间的优点与缺乏。

关键词:变压器绕组变形、低压电抗法、频率响应法、现场检测要点、比照分析。

一、前言：电力变压器是电力系统中最重要的设备之一，直接关系着电网的平安运行。

据国家电网公司不完全统计，变压器绕组变形引起的事故占变压器事故的1/4以上。

因此，目前世界各国都在积极开展电力变压器绕组变形诊断测试，国家电网公司在?防止电力生产重大事故的二十五项重点要求?中，已明确把绕组变形试验列入变压器出厂、交接和发生短路事故后的必试工程。

变压器绕组变形是指电力变压器绕组在机械力或电动力作用下发生的轴向或径向尺寸变化，通常表现为绕组局部扭曲、鼓包或移位等特征。

变压器在遭受短路电流冲击或在运输过程中遭受冲撞时，均有可能发生绕组变形现象[1]。

变压器绕组发生变形后，其内部的电感、电容分布参数必然发生相对变化。

用常规方法(如测量变比、直阻和电容)判断变压器绕组是否发生变形是很困难的，一般只能通过变压器吊罩检查来验证，但吊罩检查不仅要花费大量的人力物力，而且对变压器本身也有一定的危害性。

因此能在现场不吊罩检查情况下快速判断变压器绕组有无变形的试验方法和仪器出现后，很快便得到了广泛的运用。

二、变压器绕组变形测试方法介绍：1、短路阻抗法：变压器绕组变形测试最早使用的方法是由前苏联提出的短路阻抗法。

其原理是通过测量变压器绕组在50Hz工频电压下变压器绕组的短路阻抗或漏抗，由阻抗或漏抗值的变化来判断变压器绕组是否发生了危及运行的变形，如匝间短路、开路、线圈位移等。

短路阻抗法主要用测量变压器绕组的短路阻抗等集中参数的变化来判断绕组是否发生变形。

但对变形不是特别严重的绕组或者缺陷仅在绕组的个别部位，集中参数的变化将不明显，使用一般检测短路阻抗的方法，很难获得必要的检测灵敏度，所以测量效果不是很好。

“频率响应法”在变压器绕组变形现场试验中的运用介绍了测量电力变压器绕组变形的基本原理和实现方法，提出频率响应分析技术是当前测量绕组变形最有效工具。

并以变电站多次主变发生绕组变形的诊断实例为依据，说明绕组变形测量在实际应用中的有效性与必要性。

标签：电力变压器；绕组变形；现场试验1.引言电力变压器作为电力系统中重要的设备，其安全运行对保障电力系统安全可靠运行极其重要，其绕组是发生故障较多的部件之一。

国内外的统计数字表明变压器绕组变形是电力系统安全运行的一大隐患。

变压器在运行中不可避免地要遭受出口短路或近区短路故障的冲击，或者在运输安装过程中也可能受到碰撞冲击。

在这些冲击力作用下，变压器绕组就可能发生轴向、径向变形、扭曲变形以及包括断股、匝间短路、引线位移、静电板断线等特殊变形。

为了检查变压器的制造及安装质量，江苏电网对电力变压器入网前均进行绕组变形试验，以防止在运输或安装中出现的绕组变形情况。

2.用频响分析法来检测绕组变形方法变压器绕组在较高频率的电压作用下，每个绕组均可视为一个由线性电阻、电感（互感）、电容等分布参数构成的无源线性双端口网络，其内部特性可通过传递函数H（jω）进行描述，如图2所示。

图2 频率响应分析法的基本检测回路L、K、C分别代表绕组单位长度的分布电感、分布电容及对地分布电容；V1＼V2分别为等效网络的激励端电压和响应端电压；VS为正弦波激励信号源电压；RS为信号源输出阻抗；R为匹配电阻。

在测试时，当在绕组的端部依次输入不同频率的正弦波电压信号时，在绕组的另一端便会有相应的应信号输出，把得到的信号振幅和相位作为频率的函数，就可以绘制出一副反映变压器绕组结构特征频响特性曲线。

当绕组发生变形时，分布参数的电感、电容等会因绕组轴向或幅向尺寸的变化而改变，因此绕组变形部位的固有振荡频率也要随之变化，这样它对扫描输出信号的振荡频率也要发生移位。

这种变化会在绕组频响特性曲线上得到反映。

频响分析法对比于低压脉冲法而言，避免了低压脉冲法使用仪器笨重和测试结果重复性差等缺点。

变压器绕组变形短路阻抗测试法及其结果分析摘要：本文介绍了电力变压器绕组变形的基本原理以及短路阻抗的测试和计算方法。

并通过几个实例，介绍了如何利用测得阻抗值分析、判断变压器绕组变形的方法和应用。

关键词：变压器；绕组变形；短路阻抗；结果分析引言作为电力系统中重要的主设备，变压器的安全运行将严重影响电网的安全运行。

近年来，国内许多大型变压器事故都是由于变压器低压侧短路造成的。

变压器的抗短路能力已成为衡量变压器的重要指标，是保障电网中、低压系统安全运行的必要条件。

目前，在电网中运行的变压器有些为老旧变压器，有的运行年限多达几十年，这些变压器抗短路能力差，容易在遭受突发短路时因承受不了过大的电动力而造成设备损坏。

还有的变压器损耗低，有的为节省原材料，但变压器低压绕组未采取足够的抗短路措施，在不大的短路电流下变压器就会损坏。

因此，正确地诊断变压器绕组变形程度，合理检修变压器是提高变压器抗短路能力的一项重要措施。

根据相关规定，发生出口短路要对变压器进行低电压阻抗的测试。

目前国内外对变压器的绕组变形试验方法主要有三种方法：1、阻抗法，2、低压脉冲法，3、频率响应分析法。

因低电压阻抗法其方法简单，所用仪器均是常用仪器，因此一般试验人员均能熟练掌握，是非常广泛使用的一种方法。

一、变压器绕组变形的原理及受力分析变压器遭到突发短路时，如果短路电流小，继电保护快速动作切除故障，对变压器绕组的影响是轻微的；如果短路电流大，继电保护动作时间长，甚至拒动，则对变压器绕组的影响将是严重的，甚至有可能造成变压器损坏。

对于轻微的变形，如果不及时检修，在多次短路冲击后，累积效应也会使变压器损坏。

变压器绕组发生局部机械变形后，其内部的电感、电容等分布参数必然随之发生相对变化。

然而，由于变压器结构、生产厂家的不同，其绕组承受短路电流的能力不同，在承受相同短路电流后，其绕组变形的程度、变形后内部分布参数的相对变化等往往相差较大。

特别是在一个电网中，变压器种类繁多，生产厂家各不相同，如何对遭受出口或近区短路变压器的绕组变形程度作出准确判断，仍有待探讨。

频率响应法、低电压短路阻抗法测试绕组变形的应用摘要：电力变压器在遭受短路电流冲击或运输过程中遭受冲击时，在电动力或机械力作用下发生的轴向或径向尺寸变化，通常表现为绕组局部扭曲、鼓包或位移等特征。

绕组变形是电力变压器安全运行的一大隐患，及时发现和处理有问题的变压器，有针对性地进行吊检，对变压器事故的发生及大面积停电等具有防范作用。

关键词：变压器；绕组变形；测试方法；应用1 引言十八项反措要求：110（66）kV 及以上电压等级变压器在出厂和投产前，应采用频响法和低电压短路阻抗法对绕组进行变形测试，并留存原始记录。

频响法和低电压短路阻抗法都有很多成功的经验，也有不足的地方。

因此，频响法和低电压短路阻抗测试两者应同时开展，以分析得到更为准确的诊断结果。

2 扫频响应分析法扫频响应分析法，是用扫描发生器将一组不同频率的正弦波电压加到变压器绕组的一端，然后测量绕组两端端口特性参数的方法。

频率响应法的原理指在较高频率的电压作用下，变压器的每个绕组均可视为由线性电阻、电感、电容等分布参数构成的无源线性二端口网络，其内部特性可通过传递函数H（jω）描述。

当变压器结构确定后，各绕组对应的二端口网络参数是一定的，如果绕组发生变形，绕组内部的分布电感、电容等参数必然会改变，从而对应的二端口网络参数改变，导致其传递函数H（jω）发生变化。

变压器绕组的幅频响应特性采用频率扫描方式获得。

连续改变外施正弦波激励源Us的频率f（角频率ω=2πf），测量在不同频率下的响应端电压U2和激励电压U1的信号幅值之比，获得指定激励端和响应端情况下绕组的幅频响应曲线。

测试设备采用一台便携式的装置，用50W同轴测试导线连接到变压器绕组上，试验过程中，对绕组输入幅值为10 Vrms的正弦信号，然后通过采集单元对绕组的输入电压和输出电压进行采集和傅里叶变换处理。

整个试验过程很慢，每相大约用三十分钟才完成试验。

因此，该方法更适合在实验室中采用。

频率响应法的注意事项：（1）杂散电容的影响，变压器套管母线对地杂散电容往往是不固定的，为得出较为精确的诊断结果，测试应在变压器处于完全与电网隔离的状态下进行。

变压器绕组变形试验一、试验目的1、什么是变压器绕组变形变压器绕组变形是指绕组受机械力和电动力的作用，绕组的尺寸和形状发生了不可逆转的变化。

如：轴向和径向尺寸的变化，器身的位移，绕组的扭曲、鼓包和匝相间短路等。

2、变压器绕组发生变形的原因电力变压器在运行中难以避免的要承受各种短路冲击，其中出口短路对变压器的危害尤其严重。

尽管现代化的断路器能够快速的将短路故障从电路切除，但往往因某种原因自动装置不动作，使得变压器线圈在短路电流热和电动力的作用下，在很短时间内造成线圈变形，严重的甚至会导致相间短路，绕组烧毁；同时，变压器在运输安装过程中也可能受到碰撞冲击。

3、变压器绕组变形试验的目的变压器发生绕组变形后，有的会立即损坏发生事故，更多的是仍能运行一段时间。

由于常规电气试验如电阻测量、变比测量及电容量测量等很难发现绕组的变形，这对电网的安全运行存在严重威胁。

这种变压器一是由于绝缘距离发生变化或缘结纸受到损伤，当遇到过电压时，绕组会发生饼间或匝间击穿，或者在长期工作电压的作用下，绝缘损伤逐渐扩大，最终导致变压器损坏。

二是绕组变形后，机械性能下降，再次遭受短路事故后时，会承受不住巨大的冲击力的作用而发生损坏事故。

第31届国际大电网会议指出，变压器绕组变形是变压器发生损坏事故的重要原因之一。

因此，对承受过机械力及电动力作用的变压器进行绕组变形的试验和诊断是十分必要的。

二、变压器绕组变形诊断方法目前，各国普遍采用的变压器绕组变形诊断方法是短路阻抗法、低压脉冲法和频率响应分析法。

短路阻抗法的特点是测量简单，能较好地再现评估结果。

当参数偏离规定值时，可相当可靠地估计是否存在故障，但是需动用庞大试验设备，灵敏度不高。

．低压脉冲法克服了短路阻抗法的缺点，其灵敏度高，能检测出2~3mm的弯曲变形，但现场应用时抗干扰能力差，重复性差。

频率响应分析法（FRA）较低压脉冲法有抗干扰能力强、重复性强的优点，具有更高的灵敏度。

但对绕组首端故障不灵敏及绕组变形位置的判定问题有待解决。

变压器绕组变形测试分析摘要：变压器是电力输送过程中重要的输变电设备，其工作状态对整个电力输送有着很大的影响。

在变压器工作中，变压器绕组的变形问题是电力部门最为关注的重点，而相应的测试方法也有很多。

鉴于此，本文主要分析了变压器绕组变形的现场测试原理和方法，探讨了测试过程中应该注意的问题，期望对提高变压器绕组变形测试的准确性有所帮助。

关键词：变压器；绕组变形；测试分析1绕组变形试验目的变压器绕组一般是铜或铝导线，在受到机械力或电动力等较大应力作用时，绕组的尺寸和形状会发生变化。

具体而言，一是变压器在出厂运输或安装过程中受到碰撞冲击会产生断股、移位、扭曲现象；二是变压器在运行中受到短路电流热和电动力的作用时，短时间内会发生绕组变形，严重时可能导致相间短路、烧毁。

变压器绕组变形后一般都能继续投运，但对变压器和电力系统运行都有危害，带病运行对电网也是一种安全隐患。

由于变压器是全封闭的电气设备，从外观上很难看出内部的变形情况，在现场不吊芯检查的情况下，只能通过外部试验来快速了解绕组变形状态。

因此我们必须对变压器绕组变形进行检测，判断变形的严重程度，并根据诊断结果制定相应的防范措施，从而降低故障率，保证电网安全运行。

因此，变压器绕组变形测试意义十分重大。

2变压器绕组变形测试方法2.1频率响应法频率超过1kHz时，变压器每个绕组可看成一个由电容、电感等分布参数构成的无源线性双端网络。

该网络的结构特性由传递函数H(jω)决定，H(jω)随ω变化的曲线就是频率响应特性曲线，是对变压器特性的描述。

如果绕组变形，必定引起分布电感、电容等参数变化，导致传递函数H(jω)的零点和极点发生变化，从而改变网络的频率响应特性，频率响应特性曲线就发生改变，进行横、纵向比较就能判断绕组变形情况。

由于传递函数H(jω)对电感、电容变化反应灵敏，因此，频率响应法不但能灵敏的反应宏观上的绕组扭曲、拉伸、鼓包、崩塌、移位等宏观上的变形问题，还能就匝间短路、断股、分接开关接触不当、铁心接地故障、引线连接不当或移位等细小的局部性问题灵敏反应，因此，频率响应法是目前主要的测试方法。

基于频率响应法的变压器绕组变形试验分析摘要：绕组变形可以分为两类，纵向和横向。

有整体的位移，部分下陷，甚至是部分突起鼓出，略微扭曲，以及匝间短路等形式。

为了防止这些状态异常无法稳定的变压器造成不必要的损失，在保证不使变压器发生解体的情况下，对其绕组变形进行检测是非常重要的。

不同的试验数据表明，频率响应法对绕组变形较为灵敏，测试较为准确，波形的重复性和稳定性强，能够非常可靠的评估绕组变形。

关键词：变压器绕组变形；频率响应分析；测试分析1 现场测试过程中的注意事项可靠的测试是变压器绕组变形判断的基础。

尽管频率响应法是一种高灵敏度的绕组变形诊断方法，能够检测出微弱的绕组变形现象，且基本不受外界杂散干扰信号的影响，但由于测试回路中任何电气参数的改变都会灵敏地在频响特性中反映出来，故在测试过程中应注意变压器线端充分放电，对引线、周围接地体和金属悬浮物的要求，对分接位置的要求，对接地的要求，测试接线方式，变压器的油温等几个方面的问题，避免产生判断上的失误，以获得较好的使用效果。

2 绕组变形分析方法和判断依据实际应用中，除需要确定变压器是否发生了绕组变形，更需要确定绕组的变形程度，以便决定变压器是否继续投运。

为此规定了3种状态：正常（或无明显变形）、中度变形和严重变形。

通过频率响应分析法进行分析和判断。

2.1 频率响应分析法论断变压器绕组变形的主要理论，是建立在比较绕组频率响应特性变化基础上的，即相当于比较变压器绕组的结构特征“指纹”图。

如果在变压器遭受突发短路冲击后测得的各个绕组的频率响应特性与原始测试结果（或短路前的测量结果）一致，通过对相关系数及波形图的比较，可以对变压器绕组是否产生变形及变形的严重程度作出判断。

2.2 运用纵向比较法和横向比较法一般情况下是以横向比较为主，纵向比较为辅。

由于横向比较的曲线测试条件、接线方式基本一致，因此应优先考虑进行相与相之间的横向比较，再进行与原始数据或上次数据的纵向比较。