大型电力变压器频响法绕组变形状态感知技术_电力技术讲座课件PPT

基于频率响应分析法的变压器绕组变形检测与诊断技术原创2016-09-19 孔令明
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班班长
全国技术能手
山东省首席技师
国家电网公司生产技能专家
孔令明
关于济宁供电公司：
济宁供电公司始建于1966年，是山东省电力公司所属国有特大型供电企业。

设有13个管理部室，7个业务支撑机构，管辖10个县供电公司和17个直属单位。

济宁电网位于山东电网南部，供电区域约1.1万平方公里，营业网点165个，服务客户260余万户。

截至2014年9月底，公司直供单位职工1019人，趸售单位职工3859人，各类业务委托用工3225人。

2013年公司售电量229.15亿千瓦时，同比增长7.53%。

2014年上半年，公司售电量92.9亿千瓦时，同比增长7.95%。

“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。

NDBX-Ⅳ变压器绕组变形测试仪（频响法）产品简介变压器设计制造完成后，其内部结构和各项参数基本保持不变，因此每个线圈的频域响应也随之确定，正常绕组的变压器，其三相频域响应曲线耦合程度基本一致。

当变压器在试验过程中出现匝间、相间短路，在运行中出现短路或其他故障因电磁拉力造成线圈移位，在运输过程中发送碰撞造成线圈相对移位，这些因素都会使变压器分布参数发生变化，其频域响应也发生变化，根据频域响应曲线即可判断变压器的变形程度。

基于以上思想和先进的测量技术，本公司研发生产了NDBX-Ⅳ变压器绕组变形测试仪，该仪器能准确绘制各相频域响应曲线，通过测量曲线的横向、纵向对比，可以准确的判断变压器的变形程度。

NDBX-Ⅳ变压器绕组变形测试仪符合DL/T911 2004《电力变压器绕组变形的频率响应分析法》标准。

产品特征☆、采用先进的DDS扫频技术☆、采用双电源供电：市电AC220V±10%，内电源6V5AH蓄电池☆、采用高速，高集成化微处理器设计☆、输出正弦波幅值可通过软件设置☆、双通道16位AD采样☆、8寸彩色触摸屏，亮度可调☆、可以保存120组测量数据，供随时查阅或上传至PC机☆、有强大的上位机软件，曲线分析、打印和生成word文档☆、USB2.0接口,支持数据上传和联机测试☆、主机尺寸：35mm x 210mm x 210mm☆、主机重量：约5kg。

产品参数☆、设置6种不同的扫描方式：线性1K～1000kHz_1.0步进1kHz（1000点）线性1K～1000kHz_0.5步进0.5kHz（2000点）线性1K～2000kHz_1.0步进1kHz（2000点）线性1K～2000kHz_0.5步进0.5kHz（4000点）分段100HZ～1000kHz（1440点）分段100HZ～2000kHz（2440点）☆、测量范围：(-100dB）～（+20dB）☆、测量精度：0.1dB ;☆、扫描频率精度：0.01%；☆、信号输入阻抗：1MΩ；☆、信号输出阻抗：50Ω；☆、同相测试重复率：99.5%；。

讲解电力变压器绕组变形检测仪技术特点讲解电力变压器绕组变形检测仪技术特点一、电力变压器绕组变形检测频率响应法原理变压器是一个复杂的电阻、电容和电感组成的非线性的分布参数网络，当向某一个线端施加不同频率的电压时，在每个频率下其他线端得到的响应是不相同的。

即使电路是线性的，不同频率下Xl、Xc的变化也有不同响应。

如果在变压器正常时，录制了某些线端的频响曲线，而在发生出口短路后重新录制相应线端的频响曲线，比较这两次曲线的重合程度，就可以知道绕组的变形情况。

因为绕组的变形必然导致分布参数的变化，从而使频响曲线也改变。

绕组变形时，频响特性曲线的变化可以用相关系数来表征。

一台新的无损伤的变压器有一个频响特性，当绕组变形后，频响曲线上各点就可能偏离原来的坐标，于是出现了新的一条频响曲线。

比较两条频谱曲线的相关性就可以分析评估绕组的整体变形状况。

二、电力变压器绕组变形检测频率响应法测量接线及波形比较正常运行的变压器绕组，三相频谱特性相关性好。

若发生事故未造成绕组变形，事故前后的曲线基本重合。

绕组变形后，事故前后的曲线明显偏离且不重合，相关性差。

变形时曲线峰值点会发生平移，或增频，或减频，峰值点对应幅值分贝数也会改变。

三、电力变压器绕组变形检测频率响应法测量参考判据由于变压器绕组变形测试国内开展时间不长，目前尚未达到普及，IEC及国家标准,包括电力设备预防性试验规程都没有明确的规定和可供执行的标准，但一些电力科研机构已作了大量的探索和实践，总结了大量的现场经验，并摸索出一些相当可贵的科学客观规律，以作为目前开展从事变压器绕组变形测试的参考和判据。

(1)110kV及以上大、中型变压器三相频响特性曲线相关性很好，可以作三相之间相互比较;也可以用同一相投运前的频响曲线为基准与运行后某一时期频响曲线作比较，进行绕组变形分析。

(2)应用频响曲线在1500kHz频段的相关系数R，可以分析绕组整体变形状况。

当R大于0.95时，绕组无可见变形;当R接近0.9时有轻微变形;当R大大小于0.9时，有可见的较严重的变形，甚至有匝间、饼间短路故障。