电力变压器绕组变形检测技术(2)
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。
变压器绕组变形测试方法
对于新安装和故障后的变压器，一般需要进行绕组变形检测。目前，我国通常采取出厂前检验、现场安装后检验、运行期间进行常规检测和故障后的全面检测等方式。通过对相关特征量进行测量分析，从而判断绕组是否有变形、位移等异常现象发生。
变压器绕组变形后，通常会表现出各种异常现象，许多特征量如电气参数、物理尺寸、几何形状以及温度等与正常状态相比有较大差异，以此为基础形成了多种绕组变形检测方法。目前，各种绕组变形检测方法均没有通用的状态量对绕组的状态进行描述和判断，也没有通用指标去量化绕组变形程度，都是依据自己的测量理论基础，采用相应经验和判断标准而进行最后的绕组变形程度和变形位置判断。
综上所述，短路阻抗法需动用庞大的实验设备，且费时、费力，而且灵敏度不高，难以保证测量精度，在现场使用有困难。低压脉冲法在间隔较长时间时，重复性差，且对变压器绕组的首端故障不灵敏。频响分析法的测试重复性比较好，可用于系统中运行变压器变形的检测。电容量变化法受绕组本身电容的影响，对鼓包、扭曲等故障的测试灵敏度很差。超声波检测法受油温以及有油无油状态影响严重。而振动法对测试仪器以及人身安全都有影响。总之，频响分析法与以上各种方法相比，具有试验设备简单轻巧，测试灵敏度高，实验图谱分析直观，数据量值分析具有可比性等优越性[24]。
超声波检测变压器绕组变形的方法是将超声探头接触变压器外壳钢壁上某一位置，通过耦合剂（黄油）使探头与变压器外壳紧密接触，并使探头中心对准需要测量的绕组。在同步信号作用下，发射电路激励超声探头发射超声波，超声波在穿过钢壁、变压器油后到达变压器绕组，并在其表面发生反射，反射回波沿着一定路径返回，同样的穿过变压器油、变压器钢壁外壳，到达超声接收探头并产生接收电脉冲信号，通过相关电路处理，可以得知超声波在变压器钢板和油中传播、往返一次所用的时间t。对于变压器绕组和外壳钢壁而言，绕组表面上每一点到油箱表面之间的距离都是一个恒定值。如果绕组发生凹进、凸出或者移位等异常故障，距离会发生相应改变，通过比较，就可以得知绕组变形状态[23]。
电力变压器绕组变形测量与分析
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
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
写在最后
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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：
电力变压器绕组变形
-50
-60 -70
-80 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
kHz
35kV三相绕频响特性曲线
主变绕组相间频响特性曲线比较表 比较绕组 AM与BM BM与CM CM与AM 偏差系数
5.9 5.4 2.4
表1数据可以看出：35kV绕组AM、BM、CM相互间不相似， 相关性差，BM频响特性曲线相差最大，已发生了明显变化； 据此，通过三相频响特性曲线对比可初步认为1号主变35kV 绕组B相发生了变形。
10.接线方式
测试时，先将被测绕组对的不加压侧所有接线端全 部短接。短接线及其接触电阻的总阻抗不得大于被 测绕组对短路侧等值阻抗的0.1%。 对加压侧绕组为 D 接线的三相变压器，用单相法测 试时，应参照附录 B 的 B.5 的提示做相应的短接 （参考）。 对加压侧绕组为 YN 接线的三相变压器，用三相法 测试时，变压器被加压绕组的中性点(N)、测试系统 的中性点和测试电源的中性点应良好连接。 测 100MVA以上变压器的绕组参数时，测试系统引 向被试变压器的电流线和电压线应分开。
例2
型 号：S9-M-100/10 接线方式：Yyn0 电 压：10000±5%/400 V 出厂序号：0510066 短路阻抗：4.21% 试验分接位置：H(2) 出厂日期：2005年11月 生产厂家：特变电工衡阳变压器有限公司
相别 AB BC CA
相间 差 （%）
高- 低 短路电抗 （额定 （Ω ） 分接） 三相阻抗电 压（%） 备注
12.注意值(仅适用于阻抗电压 UK>4%的 同心圆绕组对)
纵比：
a) 容量 100MVA 及以下且电压 220kV 以下的电力变压器绕组参数的相对变化 均不应大于±2.0%。 b) 容量100MVA以上或电压220kV及以上的电力变压器绕组参数的相对变化不 应大于±1.6%。
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
电力变压器绕组变形的电抗法检测判断导则包括以下几点：
1. 检测对象：电力变压器，特别是变压器绕组。
2. 检测原理：利用变压器绕组变形后电感值变化的原理进行检测。
当绕组发生变形后，其电感值将发生改变，通过测量电感值的变化来判断绕组是否存在变形。
3. 检测方法：使用电容器法或变压器比值法进行检测。
电容器法适用于小型变压器的绕组变形检测，而变压器比值法适用于大型变压器绕组变形检测。
变压器比值法的原理是根据变压器的短路阻抗比和开路电压比计算绕组变形程度。
4. 检测结果：检测结果应根据实际情况进行合理解释和判断。
如绕组变形程度较小，则不需要采取措施；如绕组变形程度较大，则需要进行修复或更换操作。
5. 注意事项：在进行绕组变形检测时，应当选择适当的检测方法和合适的检测设备，同时，应当注意安全问题，确保检测过程的安全性。
变压器绕组变形测试技术及其应用讲义
绕组变形测试技术。
表 1.1 1990～1997 年变压器短路损坏事故统计表
年份
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997
事故总台次
34 56 76 69 57 59 58 55
短路事故台次
2
3
18 22 21 29 29 21
短路事故占总事故比例(%)
6
5
24 32 37 49 50 38
2004 年 12 月 14 日，国家发改委发布了电力行业标准 DL/T911－2004《电力变压
６
器绕组变形的频率响应分析法》，该标准适用于 6kV 及以上电压等级电力变压器及其他特 殊用途的变压器。 2 绕组变形的测量方法
变压器绕组发生局部的机械变形后，其内部的电感、电容分布参数必然发生相对变化。 这是开展变压器变形测试的依据和基础。
动力更容易使绕组破坏或变形。
短路故障电流冲击是变压器绕组变形的最主要外因。
众所周知，电力变压器线圈是以绝缘垫块隔开的铜或铝线段所构成的。这种系统的动
特性在发生突发短路时是变化的。因为绝缘垫块的弹性与其压紧程度有关，即与作用力有
３
关。电动力本身也不是恒定不变的，而是按照复杂的规律变化。虽然对短路时作用在变压 器线圈上的电动力的研究始于四十年代，但是由于动态过程分析的复杂性，到目前为止尚 不能用理论计算结果正确反映出变压器承受突发短路电流冲击的能力。
当变压器绕组出现短路时，会因其承受不了短路电流冲击力而发生变形。近几年来， 对全国 110kV 及以上的电力变压器事故统计分析表明，因绕组承受短路能力不够已成为电 力变压器事故的首要内部原因，严重影响电力变压器的安全、可靠运行。
５
1.3 绕组变形的危害 绕组变形是电力变压器安全运行的一大隐患。多台变压器的实际试验经验表明，绕组
电力变压器绕组变形故障诊断原理及应用
后进行。 若情况 限制 ， 则应对变压器绕组进 行充 分放 电 ， 再进行
变形试验 。 （ ） 正式进行试验 之前 ， ２在 工作人员应将 与变压器套管 端
下发生绝缘击穿 ， 设备损毁。
（） ２ 绕组 的抗 短路能力和机械性能降低 。 因此 ， 其变形现象
头相连的引线全部拆 除 ， 并使其远离套管 。对于那些无法拆除
ｄ ｉ ０３ ６ ０ｉ ｎ１０ － ５ ４２ １ ． ． ３ ｏ １ ． ９ ．ｓ． ６ ８ ５ ．０ ０ ０ ： ９ ｓ ０ １６４
０ 引 言
观测 ， 因此 ， 工作人员往往会通过“ 短路 阻抗分析法” 频率响 和“
作为 电力系统 的主要设备 ， 电力变压器在整个系统 中占有 重要 的地位 ， 其工作状 态的好坏不仅影响着系统 的正常运行和 可靠 性 ， 还会 对其 它电力设 备的运行产生巨大的影响 。如果在 变压器使用过程 中， 出现变压器出 口短路故障对变压器的危害 很大， 常常造成变 压器绕组 的各种变形 ， 重 的还会 导致变压 严 器 突发性 的损坏事故 。从变压器运行 的实 际情况看 ， 变压器承 受 短路电流冲击 以后 ， 有时用常规的电气试验项 目和绝缘油分 析均在预防性规程规定 的范 围内 ， 吊罩检查发现绕组 已明显 但
的响应特征 ， 因此 ， 在发生绕组变形之后 ， 变压器 的各项参数都
会发生变化 ， 这样就会导致传递 函数 的变化 。通过对变压器的 频率响应特征的分析和 比对 ， 我们就可 以对变压器绕组的变化 情况进行 了解 ， 以 ， 所 掌握绕组 变形之前 的频率响应特征就 成 为 了对绕组变形 进行分析 和 比较的基础 。 目前广泛使用 的是
流通过绕组 ， 电动力 急剧上升。 使 在运行过程 中 ， 变压器难免会 出现各种各样 的故 障短 路 ， 在强大 电动力 的作用下 ， 压器绕 变
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电力变压器绕组变形检测技术（2）
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1-500kHz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。
(3)分析绕组频响曲线在1-200 kHz低频段的峰值点数减少，起伏幅度变小，以及在频率方向的位移，可以诊断绕组的局部变形。
如10kV 及35kV 内柱绕组变形时，受到挤压，频响值一般向低频方向移动;110kV 和220kV 外柱绕组变形时，
受向外拉张力，频响峰值点一般向高频方向移动。
(4)频响曲线相关系数是绕组变形诊断的必要判据，峰值点数的减少、移动变化是变形诊断的充分判据，二者应综合应用、全面分析。
(5)完好的变压器绕组对于同一相来说，不同分接位置的频响曲线相关性很好，若调压绕组发生变形或分接开关有故障，位置装错，则频响曲线相关性会变坏。
因此比较同一相不同分接位置的频响相关性，可以诊断调压绕组、分接开关的变形和故障。
(6)绕组频谱曲线出现严重的毛刺，表明分接开关触头有严重烧伤，绕组焊头、导电杆接触不良。