电力变压器绕组变形测量与分析
电力变压器绕组变形的测试方法及对比分析
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。
变压器绕组变形试验精品PPT课件
➢结合测量绕组的直流电阻、绕组对和绕组对地的等 值电容、变压器的空载电流、空载损耗、局部放电， 进行绕组频率响应的分析、等试验综合分析
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反措要求：变压器采用半硬铜、自粘性换位导线、用 硬绝缘筒绕制线圈以及加密线圈的内外撑条等措施来 提高变压器抗短路能力，都是基于提高抗径向短路能 力考虑的。
绕组变形的原因
在运输、安装或者吊罩大修过程中受到意外冲撞 继电保护不完善，动作失灵 绕组动热稳定性能差，抗短路能力不够
绕组变形危害
绕组变形是电力变压器安全运行的一大隐患。多台 变压器的实际经验表明，绕组变形后，绝缘试验和 油的试验都难于发现，所以表现为潜伏性故障。
变压器绕组变形试验
绕组变形定义
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，它将直接影响变压器的安全运行。
绕组变形的原因
短路故障电流冲击是变压器绕组变形的最主要外因。
检测时机：
变压器绕组变形短路阻抗测试法及其结果分析
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。
绕组变形试验
欢迎共阅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。
23二、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。
我单位所采用的变压器绕组变形诊断方法是频率响应分析法。
1、原理变压器绕组的二端口网络其特性可在频域上用传递函数)(/)()(0jw V jw V jw H i 来描述，而)(jw H 是时域上单位冲击响应)(t h 的傅立叶变换。
FRA 法将一稳定的正弦扫描电压信号施加到被试变KHZ 700~10。
）2、试验设备及接线方式具体试验设备要求及接线方式见《变压器绕组变形试验测试技术应用导则》。
我单位所采用的频率响应仪为英国SOLARTRON 公司的1255、1255B 型高频发生、分析仪（1255B 为1255的简化型，无前液晶面板和内置喇叭）。
其前后面板如下图所示：前面板：后面板：应用软件经多次更新后，现经常使用的分DOS和WINDOWS两种。
使用过程中有相应的中文提示，需要注意的是所保存的响应频率曲线文本的名称应有一定的意义并便于区分且不重复。
3、试验时的注意事项1、应放电，油泵停止工作，防止损坏仪器2、接地必须良好。
3456。
频率响应法、低电压短路阻抗法测试绕组变形的应用
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。
变压器绕组变形的分析判断和处置
变压器绕组变形的分析判断和处置摘要：当变压器承受外界短路冲击跳闸时，主要采用的绕组变形判定方法是低电压短路阻抗法；因试验条件、环境等因素的影响，短路阻抗法的试验结果关联性分析不强，需要采用其他试验方法进行验证。
本文对绕组电容量和短路阻抗之间的变化关系进行定性分析，发现了变压器低压、中压绕组发生变形时，电容量和阻抗电压百分数会相应变化。
依据220kV变压器抗短路不足典型案例进行阻抗试验、电容量试验和解体分析，提出变压器绕组变形综合判定方法。
关键词：变压器；绕组变形；判断；位置引言电力系统中变压器是基础设备，它是否安全运行，直接影响了供电系统的安全。
变压器制造完成后，其线圈和内部结构及每个线圈的频率响应特性也就确定了。
变压器无论是运输过程的撞击而导致的变压器线圈相对位移，或是试验出现的匝间、相间短路，又或是运行中的短路和故障产生的电磁拉力而导致的线圈变形等现象，都会改变内部绕组的分布参数，使变压器的谐振频点偏移、频率响应幅度变化。
频率响应测试是一种量化处理，是依据变化量的大小、频率响应变化的幅度、频率响应变化的趋势等测量结果确定变压器的破坏程度。
因此有必要对变压器绕组变形测试仪的校准，而变压器绕组变形测试仪是否符合其技术指标，对变压器甚至对整个电力系统都有重要性。
1绕组变形产生的原因变压器绕组变形可分为:径向拉伸、径向压缩、轴向延伸、轴向压缩、轴向套叠和绕组扭曲。
绕组形变会导致变压器内部绕组发生不同类型的故障，为变压器的安全运行留下隐患。
绕组变形主要有以下几种原因:①变压器在遭受各种短路电流的冲击后，绕组中流过的电流远大于正常运行时的电流，在变压器内部产生较大磁场，强大的电动力引发绕组变形，绕组变形主要是由于短路故障引起。
②变压器在远距离运输或者安装时，意外的碰撞和颠簸有可能导致变压器绕组发生变形。
③变压器绕组的保护系统不完善或者动作失灵，故障时长时间承受故障电流，会加剧变压器绕组形变。
变压器绕组发生变形后，会导致内部绝缘破坏引发匝间短路或导致局部放电，由于绝缘距离发生改变造成场强过高，击穿变压器主体结构，从而降低变压器抗短路能力。
频响分析法和短路阻抗法结合的变压器绕组变形测试试验
频响分析法和短路阻抗法结合的变压器绕组变形测试试验摘要：电力变压器在电力系统中起着能量转换与运输的作用，变压器故障直接威胁着整个电力系统的安全稳定运行。
变压器绕组因外部短路等原因造成的变形甚至损坏故障较为多见，对电网的稳定与安全运行影响重大。
本文提出一种频响分析法和短路阻抗法相结合的变压器绕组变形测试方法，并展开相关试验。
关键词：变压器；频响分析法；绕组变形；短路阻抗法一、频响分析法和短路阻抗法相结合的变压器绕组变形模拟测试本试验采用模型变压器对理论分析进行验证，试验设备采用基于扫频短路阻抗法的绕组变形测试系统，接线方式如图1所示，将变压器原边加压副边短接，在加压侧施加≥100W的大功率扫频信号，通过测量装置获得激励和响应信号，从而绘制出扫频短路阻抗法的试验曲线，进行变换不同的坐标系等处理，使数据的特性显示更加明显。
通过试验对比，可以得出以下结论：①在频率大于45k Hz以后，模型变压器在低压二次开路及短路情况下测的的相应曲线基本重合，因此扫频短路阻抗法可以获得在中、高频频段与传统频率响应法一致的频响曲线；②低频段两种方法下获得的曲线差别较大，但二次短路情况下（<1k Hz）获得的曲线表现为线性，与频率成正比，可以认为是集中参数的漏抗，如图3短路阻抗-频率曲线的低频段所示。
通过短路阻抗-频率特征曲线，可以获得50Hz时的短路阻抗值（见表1），与铭牌值进行比较相差不大，短路阻抗值的测量精度满足要求；③扫频短路阻抗法可以将频率响应法和短路阻抗法有机的结合在一起，一次测试能够同时获得频响曲线和短路阻抗-频率曲线，在低频段和中高频段可以分别运用短路阻抗值和频响曲线的差异来判断变压器是否存在绕组变形。
二、频响分析法和短路阻抗法相结合的的判断方法的研究对扫频阻抗法获得的数据进一步处理，还可以获得以下特征曲线：①阻抗/ω-频率（Zk/ω-f）特征曲线；②阻抗-频率（Zk-f）特征曲线；③电阻-频率（R-f）特征曲线；④电抗-频率（X-f）特征曲线。
电力变压器绕组变形的电抗法检测判断导则
电力变压器绕组变形的电抗法检测判断导则引言电力变压器是电力系统中常见的重要设备，用于将高压电能转换为低压电能，以满足不同电压等级的需求。
在运行过程中，由于各种原因，变压器绕组可能发生变形，导致其性能下降甚至故障。
因此，对变压器绕组进行定期的检测和判断是非常重要的。
本文将介绍一种用于检测和判断电力变压器绕组变形的方法——电抗法。
通过测量绕组的等效电感值和损耗因数来判断绕组是否有变形，并提供了一些相关导则供参考。
1. 电抗法原理电抗法利用绕组内部产生的磁场来测量其等效电感值和损耗因数。
当绕组没有发生变形时，其磁场分布均匀且对称，而当发生变形时，磁场分布会发生改变。
通过测量磁场的分布情况以及与之相关的参数，可以推断出绕组是否存在变形。
2. 检测步骤2.1 准备工作在进行电抗法检测之前，需要进行一些准备工作，包括： - 确定检测的变压器绕组和测量点； - 清理绕组表面，确保没有灰尘、油污等影响测量的因素； - 确保测量设备的准确性和可靠性。
2.2 测量等效电感值通过对绕组施加交流电压，测量绕组的电流和电压，并计算出其等效电感值。
具体步骤如下： 1. 将交流电源连接到待测绕组，并设置合适的频率和幅值； 2. 使用合适的传感器或仪器，分别测量绕组的电流和电压； 3. 根据所得数据计算出绕组的等效电感值。
2.3 测量损耗因数通过对绕组施加交流电压，测量绕组的有功功率和无功功率，并计算出其损耗因数。
具体步骤如下： 1. 将交流电源连接到待测绕组，并设置合适的频率和幅值； 2. 使用合适的传感器或仪器，分别测量绕组的有功功率和无功功率； 3. 根据所得数据计算出绕组的损耗因数。
2.4 判断变形通过对测量结果进行分析和比较，判断绕组是否存在变形。
一般来说，以下情况可能表明绕组存在变形： - 等效电感值异常偏离正常范围； - 损耗因数异常偏离正常范围； - 磁场分布不均匀或不对称。
3. 判断导则根据实际经验和相关标准，可以提供一些判断导则用于参考。
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２０ ０６年第 １ 期 １
《 贵州电力技术》
（ 第８ ） 总 ９期
电力变压器绕组变 形测量 与分析
贵州 送变 电工 程公 司 皮定碧 ［５０２ ５０３１ ；
随着我省电力的快速发展 ， 电力输送等级的不
断 提升 ， 来越 多 的变 压 器 投 入 了使 用 运行 。 电 力 越 变压 器 电压 等 级 的提 升 意 味着 变 压 器 绕 组 需 要 更
＝ Ｚａ 单相法进行复测 。 ④ 判断依据 ， 根据电力联合会发布的电力变压
则》讨论搞） （ 中对检测人员及诊断人员 的文凭 ， 工作
变形 ， 其中感量及对地 电容等都会发生改变 ， 均匀性
受到破坏 ， 则谐振频率相应也会改变 ， 故而可以通过 测量谐振点的频率变化以及改变所发生在第几个谐 振峰点 ， 就可以分析出变形面积和变形种类 。
对 于此 种 测 试 方 法 的判 别 ， 目前 国 内 比较普 遍
的看法是 ：
性。
组变形 ， 也成为人们 日益关注 的问题 。以上世纪 ９ ｏ 年代中期开始 ， 大型变压器动稳定破坏事件不断攀 升。各种测试及判断依据也不断涌现 ， 目前常见 的 同内外 比较认可的方法有以下两种 。将此两种方法
（） ３ 低频段（ ～１０ｋ ｚ ， １ ０ Ｈ ）意味着电感变压或发
少， 还没有引起大 部份调试 人员 的关注 ）
此 处 的 电抗 法 实 际 上 是 一 个 广 义 词 ， 内容 除 其
了变压器各绕 组对 的短路 电抗 之外 ， 还包括短
路 阻抗 Ｚ ， Ｋ阻抗 电压 和漏 电感 。实 际上 ， ４ 此
图 １
个参数 中只要知道了一个参数 ， 再加 上当时的测试 温度， 电源频率 ， 有功损耗和绕组的直流电阻就可以
１０ Ｈ 的试验 电源 ， ００ｋ ｚ 可将变压器看作一个 电容 及 电感组 成 的电路 ， 图 １ 如 。
～
ｂ ０ ９ ０ ９ ， 生 明显变 形 ， ． ． ．５ 发 应适 当安排检 修， 或采取措施防止 冲击。 Ｏ 小于 ０９ 应即早退出运行 。 ． ．，
２ 低 电压抗 法 （ 此种 测试 方法在 我 省普及较
对于一台变压器而言 ， 当绕组变形 ， 几何尺寸发 生变化时 ， 其短路 电抗 值也会发生变化 ， 也就是说， 在工作频率一定 的情 况下 ， 变压器 的短路电抗是绕 组的结构所决定 的， 为了检查绕组是否变形 ， 可将短 路前后或运输前后的电抗值加以比较来判断。 ２０ 年 ６ 国家电网公 司在《 ０５ 月 十八项 电网重大 反事故措施》 中的 ９ ２ ３和 ９ ７ ２中再次要求 ：１ ．． ．． ｌ０ ｋ 以上 电压 等 级 变 压 器 在 出厂 投 产 前 。应 做 低 Ｖ及
・
１ ・ ７
维普资讯
２６ ０ 年第 １ 期 ０ １
《 州电力技术》 贵
（ 总第 ８ 期 ） ９
电压短 路阻 抗测 试 ， 留原 好 记 录 。 ｌ０ ｋ 以 ｌ Ｖ及 以上
接线如 图 ２ 。
变压器在遭 受 出 口短 路 ， 区多次 短路 后 ， 近 应做低 电 压 阻抗测试 。正 常运 行 后变压 器 至少 ６年测 一次 。 国标 Ｇ １９５中要 求 电流测 试 的复验 性应 在 ± Ｂ０４
③ 数据计算 ， 于上述接线 方式测试 的数据 ， 对 并不是真实单相参数 ， 仍需通过方程组实现拆解。
２ｅ ％ 以内， 因而一般需用专用测试设备 ， 同时对测试 人员有着很高要求 ， 原甘肃省 电力公司甚至在《 电压 变压器动稳等状态现场检测诊断 （ 低中压电抗法） 导
』
Ｌ
：
介绍给大家 ， 以求指正、 完整 ， 供试验人员参考 。
１ 频率响应法 （ 性分析法 ） 定
是 目前我省普遍采用的方法 ， 主要原因是 因为 它能问接地反映变压器 的绕组变形情况 ， 操作简单 方便 ， 对操作人员素质要求 不高 。其缺点是其分析
生整体变形 ， 而对于高频段 ， 分接开关引线对地 电流 需等都会对其产生影 响 ， 故而 以高频段 为辅。
算 出另外 的 ３个 。
其中 ：。 串联 的饼 问电容 ， Ｃ为 Ｃ 为对地 电容 。
Ｃ 为套 中对地电容，ｓ ｚ 为输出取样电阻。 Ｖ 为扫描 电压 ， 。 ｉ Ｖ 为匹配 电阻上 的电压 ， 实 它 际上也可认为是流控 Ｒ 的电流 ， ０ 测试量 中， ／ ： Ｖ 就 代表一种 电控 的 变化。在变 压 器正 常运 行 时 （０ ５ Ｈ ）线圈上的电压分 布趋于线性分布 ， ｚ， 线圈表现为 电感量 ， 不可能会产生谐振的问题 ， 但当频率逐渐往 上提升时 ， 变压器的各种 参数组合 电路就会产生谐 振点。由于变压器线圈设计时 已经考 虑 了均匀性 ， 当变压器在运输途中或在短路电流冲击下线圈发生
（）波 形 观 察 为 主 ， 关 系 数 为 辅 。（ Ｂ Ｔ ４ 相 以 ＲＣ
一
Ⅱ 型为例 ） ａ 如相差 大 于 ０ ９ ， 认 为无 变形 或轻微 变 ． ．５ 则
形。
比较复杂 ， 曲线 中蕴藏有大量丰富的信息内容 ， 仍等 待人们积累经验 ， 逐步开发潜力 。其主要测试原理 如下所述 （ Ｂ Ｔ 一 Ⅱ型为例） 由于其采用的是 １ 以 ＲＣ ，
大， 更高的体积， 也意味着其 内稳定特性相对更为薄 弱， 而电力变压器作为变压站的心脏部件 ， 其安全运 行是实现整个供 电系统 中的基本保证 ， 因而对变压
器 在承受 短 路 电流 冲去后 或在 运输 途 中是否 造成 绕
（） １ 横向比较为主 ： 纵向 比较 为铺 ， 因为测试条 件， 接线方式 的变化 ， 因而强调三相 问比较为主。 （） ２ 低压绕组 为主 ： 高中压绕组为辅 ， 其中一致