變壓器繞組變形測(cè)試講義

1、講義變壓器繞組變形測(cè)試技術(shù)及其應(yīng)用TransformerWindingDeformationTestTechnology&Application臨沂供電公司1前言1.1 什么是繞組變形？1.2 繞組變形的原因1.3 繞組變形的危害2繞組變形的測(cè)量方法1 阻抗法1 低壓脈沖法1 頻率響應(yīng)法3頻率響應(yīng)法的原理6.1.1 變壓器線圈的等值電路6.1.2 空心電感的電感量計(jì)算及變化分析3.2繞組變形種類以及變形在等值電路中的等效分析1 整體變形1 局部變形4變壓器繞組變形測(cè)試儀1 測(cè)試儀組成1 主要技術(shù)參數(shù)1 特點(diǎn)5現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試過程中的注意事項(xiàng)1 對(duì)測(cè)試環(huán)境的要求1 對(duì)變壓器狀態(tài)的要求1.7 對(duì)引線、周圍

2、接地體和金屬懸浮物的要求1.7 對(duì)分接位置的要求1.7 對(duì)接地的要求5.2測(cè)試接線方式Y(jié)N接線Y接線對(duì)于A接線有平衡繞組的變壓器套管末屏取信號(hào)的問題其它注意事項(xiàng)6繞組變形波形分析頻率響應(yīng)圖譜的特征差異是絕對(duì)的具有相對(duì)的一致性低壓繞組的一致性較好廠用變壓器的一致性較差三相變壓器的一致性較好變形測(cè)試的判斷低壓繞組為主，高、中壓繞組為輔橫向比較為主，縱向比較為輔低頻段為主，中、高頻段為輔波形觀察為主，相關(guān)系數(shù)判斷為輔綜合判斷繞組變形程度的分類變壓器繞組變形判斷程序7繞組變形測(cè)試儀的檢驗(yàn)8繞組變形測(cè)試實(shí)例9利用頻率響應(yīng)法輔以阻抗電壓法進(jìn)行變壓器繞組變形測(cè)試的應(yīng)用研究1前言變壓器是電力系統(tǒng)中重要的設(shè)備之

3、一，它的正常與否直接影響電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。近年來變壓器短路故障呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，造成變壓器繞組損壞的幾率增加，嚴(yán)重威脅變壓器的正常運(yùn)行。據(jù)國(guó)家電力公司不完全統(tǒng)計(jì)，僅在1990年至1997年間國(guó)內(nèi)110kV及以上電壓等級(jí)的變壓器，因遭受短路故障電流沖擊直接導(dǎo)致的損壞事故約為145臺(tái)次，占同期總事故臺(tái)次的31%,如表1.1所示。而對(duì)于廠用變壓器（包括廠變和備變），該問題則顯得更加突出。一方面說明，變壓器繞組抗短路能力的設(shè)計(jì)水平不夠，有待變壓器生產(chǎn)廠家的改進(jìn)和提高；另一方面，迫切希望有一種方法能快速準(zhǔn)確地對(duì)變壓器繞組是否發(fā)生有害變形進(jìn)行診斷，以便及時(shí)應(yīng)用于變壓器繞組故障的判斷和決策實(shí)踐。這種方法就是變

4、壓器繞組變形測(cè)試技術(shù)。表1.119901997年變壓器短路損壞事故統(tǒng)計(jì)表年份19901991199219931994199519961997事故總臺(tái)次3456766957595855短路事故臺(tái)次23182221292921短路事故占總事故比例（）65243237495038什么是繞組變形？電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T911-2004電力變壓器繞組變形的頻率響應(yīng)分析法對(duì)繞組變形的定義是：電力變壓器繞組在機(jī)械力或電動(dòng)力作用下發(fā)生的軸向或徑向尺寸變化，通常表現(xiàn)為繞組局部扭曲、鼓包或移位等特征。變壓器在遭受短路電流沖擊或在運(yùn)輸過程中遭受沖撞時(shí)，均有可能發(fā)生繞組變形現(xiàn)象，它將直接影響變壓器的安全運(yùn)行。繞組變形的

5、原因造成繞組變形的主要原因有：短路故障電流沖擊電力變壓器在運(yùn)行過程中，不可避免地要遭受各種短路故障電流的沖擊，特別是變壓器出口或近區(qū)短路故障，巨大的短路沖擊電流將使變壓器繞組受到很大的電動(dòng)力（是正常運(yùn)行時(shí)的數(shù)十倍至數(shù)百倍），并使繞組急劇發(fā)熱。在較高的溫度下，導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度變小，電動(dòng)力更容易使繞組破壞或變形。短路故障電流沖擊是變壓器繞組變形的最主要外因。眾所周知，電力變壓器線圈是以絕緣墊塊隔開的銅或鋁線段所構(gòu)成的。這種系統(tǒng)的動(dòng)特性在發(fā)生突發(fā)短路時(shí)是變化的。因?yàn)榻^緣墊塊的彈性與其壓緊程度有關(guān)，即與作用力有關(guān)。電動(dòng)力本身也不是恒定不變的，而是按照復(fù)雜的規(guī)律變化。雖然對(duì)短路時(shí)作用在變壓器線圈上的電動(dòng)力

6、的研究始于四十年代，但是由于動(dòng)態(tài)過程分析的復(fù)雜性，到目前為止尚不能用理論計(jì)算結(jié)果正確反映出變壓器承受突發(fā)短路電流沖擊的能力。a）擴(kuò)張徑向力b）壓縮徑向力理論分析表明，作用在變壓器上的電動(dòng)力可分為軸向（縱向）和徑向（幅向、橫向）力兩種。徑向力的作用方向取決于線圈相互位置及其電流的方向，對(duì)雙線圈變壓器而言，徑向力拉伸外部線圈，壓縮內(nèi)部線圈，為了提高內(nèi)部線圈對(duì)徑向力的剛度。通常是將線圈繞制在由絕緣筒支撐的撐條上。此時(shí)，該線圈不但要承受到壓縮力作用，還會(huì)同時(shí)受到撐條所產(chǎn)生的彎曲力作用。如果所受到的合應(yīng)力超過線圈剛度的屈服點(diǎn)，必將導(dǎo)致線圈發(fā)生永久變形，出現(xiàn)經(jīng)常見到的梅花狀或鼓包狀繞組變形現(xiàn)象。變壓器線圈

7、遭受到的軸向力可使線段和線匝在豎直方向彎曲，壓縮線段間的墊塊，并部分地傳遞到鐵腕，力求使其離開心柱。通常，最大的彎曲力產(chǎn)生在位于線圈端部的線段中，而最大的壓縮力則出現(xiàn)在位于線圈高度中心的墊塊上。當(dāng)線圈不等高時(shí)（主要由于調(diào)壓分接頭所致）或磁勢(shì)分布不均勻時(shí)，軸向力較之徑向力更能引起變壓器事故。鐵心鐵心由此可見，當(dāng)變壓器在運(yùn)行過程中遭受突發(fā)性短路故障電流沖擊時(shí)，每個(gè)線圈都將受到強(qiáng)大的徑向力和軸向力的共同作用。變壓器繞組初始故障的表現(xiàn)形式大多表現(xiàn)為內(nèi)繞組出現(xiàn)變形（尤其是對(duì)自耦變壓器），發(fā)生鼓包、扭曲、移位等不可恢復(fù)的變形現(xiàn)象，其發(fā)展的典型形式是絕緣破壞，隨后出現(xiàn)餅間擊穿、匝間短路、主絕緣放電或完全擊穿

8、。在運(yùn)輸、安裝或者吊罩大修過程中受到意外沖撞電力變壓器在長(zhǎng)途運(yùn)輸、安裝或者吊罩過程中，可能會(huì)受到意外的沖撞、顛簸和振動(dòng)等，導(dǎo)致繞組變形。保護(hù)系統(tǒng)有死區(qū)，動(dòng)作失靈保護(hù)系統(tǒng)存在死區(qū)或動(dòng)作失靈都會(huì)導(dǎo)致變壓器承受穩(wěn)定短路電流作用的時(shí)間長(zhǎng)，也是造成變壓器繞組變形故障的原因之一。粗略統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，在遭受外部短路時(shí)，因不能及時(shí)跳閘而發(fā)生損壞的變壓器約占短路損壞事故的30%o繞組承受短路能力不夠當(dāng)變壓器繞組出現(xiàn)短路時(shí)，會(huì)因其承受不了短路電流沖擊力而發(fā)生變形。近幾年來，對(duì)全國(guó)110kV及以上的電力變壓器事故統(tǒng)計(jì)分析表明，因繞組承受短路能力不夠已成為電力變壓器事故的首要內(nèi)部原因，嚴(yán)重影響電力變壓器的安全、可靠運(yùn)行

9、。繞組變形的危害繞組變形是電力變壓器安全運(yùn)行的一大隱患。多臺(tái)變壓器的實(shí)際試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)表明，繞組變形后，絕緣試驗(yàn)和油的試驗(yàn)都難于發(fā)現(xiàn)，所以表現(xiàn)為潛伏性故障。按照第12屆國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議委員會(huì)的評(píng)估，變壓器繞組的許多絕緣故障均是由于絕緣的最初機(jī)械損傷造成的。變壓器在遭受短路故障電流沖擊，繞組發(fā)生局部變形后，即使沒有立即損壞，也有可能留下嚴(yán)重的故障隱患，例如：a.絕緣距離發(fā)生改變，固體絕緣受到損傷，導(dǎo)致局部放電發(fā)生，當(dāng)遇到雷電過電壓作用時(shí)有可能發(fā)生匝間、餅間擊穿，導(dǎo)致突發(fā)性絕緣事故，甚至在正常運(yùn)行電壓下，因局部放電的長(zhǎng)期作用而發(fā)生絕緣擊穿事故。b.繞組機(jī)械性能下降，當(dāng)再次遭受短路事故時(shí)，將承受不住巨大的電

10、動(dòng)力作用而發(fā)生損壞。既然變壓器繞組變形不可避免，怎樣檢測(cè)變壓器繞組是否發(fā)生了變形？變形的程度如何？能否繼續(xù)運(yùn)行？如果有嚴(yán)重變形，變形的位置？怎樣處理？因此，積極開展變壓器繞組變形診斷工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)那些有繞組變形的變壓器，并有計(jì)劃地進(jìn)行吊罩檢查和檢修，不但可節(jié)省大量的人力、物力，對(duì)防止變壓器事故的發(fā)生也有及其重要的作用。目前，世界各國(guó)都在積極開展變壓器繞組變形診斷工作，有些國(guó)家(如意大利)甚至把該項(xiàng)工作放在變壓器預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目的首要位置。國(guó)家電力公司在國(guó)電發(fā)2000589號(hào)文防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求中，已明確把繞組變形試驗(yàn)列入變壓器出廠、交接和發(fā)生短路事故后的必試項(xiàng)目。相關(guān)部分條款

11、摘錄如下：(1)第15.2.5條：對(duì)110kV及以上電壓等級(jí)變壓器在出廠和投產(chǎn)前應(yīng)做低電壓短路阻抗或用頻響法測(cè)試?yán)@組變形，以留原始記錄；(2)第15.6條：變壓器在遭受近區(qū)突發(fā)短路后，應(yīng)做低電壓短路阻抗或用頻響法測(cè)試?yán)@組變形，并與原始記錄比較，判斷變壓器無故障后，方可投運(yùn)；(3)第20.2.9條：訂購(gòu)變壓器時(shí)，應(yīng)要求廠家提供變壓器繞組頻率響應(yīng)特性曲線、做過突發(fā)短路試驗(yàn)變壓器的試驗(yàn)報(bào)告和抗短路能力動(dòng)態(tài)計(jì)算報(bào)告；安裝調(diào)試應(yīng)增做頻率響應(yīng)特性試驗(yàn)；運(yùn)行中發(fā)生變壓器出口短路故障后應(yīng)進(jìn)行頻率響應(yīng)特性試驗(yàn)，繞組變形情況的測(cè)試結(jié)果，作為變壓器能否繼續(xù)運(yùn)行的判據(jù)之一。2004年12月14日，國(guó)家發(fā)改委發(fā)布了電力

12、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T911-2004電力變壓器繞組變形的頻率響應(yīng)分析法，該標(biāo)準(zhǔn)適用于6kV及以上電壓等級(jí)電力變壓器及其他特殊用途的變壓器2繞組變形的測(cè)量方法變壓器繞組發(fā)生局部的機(jī)械變形后，其內(nèi)部的電感、電容分布參數(shù)必然發(fā)生相對(duì)變化。這是開展變壓器變形測(cè)試的依據(jù)和基礎(chǔ)。常規(guī)方法（如測(cè)量變比、直阻和電容）診斷變壓器繞組是否發(fā)生變形是困難的，因其靈敏度太低。吊罩檢查除了需花費(fèi)大量人力、物力、財(cái)力外，對(duì)判斷內(nèi)側(cè)繞組有無變形也是困難的。作為繞組變形測(cè)試方法，主要有阻抗法、低壓脈沖法及頻率響應(yīng)法三種。阻抗法最早使用的繞組變形測(cè)試方法是阻抗法。其原理是通過測(cè)量變壓器繞組在50Hz下的阻抗或漏抗，由阻抗或漏抗值的

13、變化來判斷變壓器繞組是否發(fā)生了危及運(yùn)行的變形，如匝間短路、開路、線圈位移等。國(guó)標(biāo)和IEC標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了額定電流下漏抗變化的限值，IEC建議超過3%為異常，國(guó)標(biāo)認(rèn)為根據(jù)線圈結(jié)構(gòu)的不同取2%4%。美國(guó)ANSI標(biāo)準(zhǔn)96年版已將短路阻抗測(cè)試作為預(yù)試項(xiàng)目之一。多年來的現(xiàn)場(chǎng)使用經(jīng)驗(yàn)表明該方法由于受條件所限，現(xiàn)場(chǎng)很難達(dá)到額定電流（尤其對(duì)大型變壓器），且對(duì)測(cè)試儀表的檢測(cè)精度要求很高，往往難以獲得必要的檢測(cè)靈敏度，有時(shí)僅對(duì)那些繞組變形嚴(yán)重的變壓器有效。但阻抗法實(shí)施簡(jiǎn)單，又有標(biāo)準(zhǔn)可循，仍不失為一種互補(bǔ)的手段，尤其是對(duì)大量的中、低壓等級(jí)的變壓器。根據(jù)電工原理，一個(gè)無源、線性、單端輸入、單端輸出網(wǎng)絡(luò)的特性，可以用傳遞函

14、數(shù)H（j或H（t）來描述。變壓器繞組是一個(gè)分布參數(shù)的電路網(wǎng)絡(luò)，是一個(gè)電阻、電感和電容鏈，對(duì)不同頻率的信號(hào)源有不同的響應(yīng)，如在低頻下呈現(xiàn)為電感特性而在高頻下為電容特性。因此，可將繞組看作一個(gè)兩端網(wǎng)絡(luò)，其中的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)反映了繞組結(jié)構(gòu)的固有特性，既可通過測(cè)試其傳輸比參量隨頻率的變化（即頻率響應(yīng)），也可通過測(cè)試其對(duì)低壓脈沖的時(shí)域響應(yīng)，反映網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的變化，反映繞組結(jié)構(gòu)本身特性的變化。這就是頻率響應(yīng)法（簡(jiǎn)稱FRA-FrequencyRespondAnalysis）和低壓脈沖法（簡(jiǎn)稱LVI-LowVoltageImpulse）的測(cè)試原理。低壓脈沖法低壓脈沖法的測(cè)試原理如圖2.1所示。在變壓器繞組的一端對(duì)地加入

15、標(biāo)準(zhǔn)脈沖電壓信號(hào)(100V),利用數(shù)字化記錄設(shè)備同時(shí)測(cè)量繞組兩端的對(duì)地電壓信號(hào)Vo和Vi，并進(jìn)行相應(yīng)的處理，最終得到該變壓器繞組的傳遞函數(shù)h(t)或H(j)，即：h(t)=Vo(t)/Vi(t)h(j)=Vo(j)/Vi(j)然后根據(jù)波形變化來判斷變壓器繞組變形標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)被測(cè)變壓器繞組Vo(t)數(shù)字采樣Vi(k)數(shù)字采樣VokFFT處理FFT處理V(n)H(n)=Vo(n)/Vi(n)Vi(n)圖2.1低壓脈沖法的測(cè)試原理圖最早提出并使用低壓脈沖法的國(guó)家是波蘭(1966年)，此后英國(guó)和美國(guó)又對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，其主要用途是確定變壓器是否通過短路試驗(yàn)，現(xiàn)已被列入IEEE電力變壓器短路試驗(yàn)導(dǎo)則和測(cè)試

16、標(biāo)準(zhǔn)。低壓脈沖法克服了阻抗法靈敏度不高的缺點(diǎn)，能檢出繞組23mm的彎曲變形。然而，由于LVI法采用的是時(shí)域脈沖分析技術(shù)，在現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)抗干擾能力差，雙屏蔽電纜和接地線排列方式、周圍物體等均對(duì)測(cè)試結(jié)果有影響。另外易受靈敏度校正過程的影響，需要使用一個(gè)特殊結(jié)構(gòu)和精細(xì)調(diào)整的測(cè)試系統(tǒng)，以消除脈沖傳遞過程中的折反射問題和脈沖信號(hào)源的不穩(wěn)定性問題，故現(xiàn)場(chǎng)使用往往重復(fù)性不好。頻率響應(yīng)法頻率響應(yīng)法的測(cè)試原理如圖2.2所示。在繞組的一端輸入掃頻電壓信號(hào)Vs(依次輸入不同頻率的正弦波電壓信號(hào))，通過數(shù)字化記錄設(shè)備同時(shí)檢測(cè)不同掃描頻率下繞組兩端的對(duì)地電壓信號(hào)Vi(n)和Vo(n),并進(jìn)行相應(yīng)的處理，最終得到被測(cè)變壓器

17、繞組的傳遞函數(shù)H(n):H(n)=20logVo(n)/Vi(n)并將頻率響應(yīng)根據(jù)頻率描繪成曲線來判斷變壓器繞組變形正弦打頻信號(hào)源被測(cè)變保器繞組H(n)=Vo(n)/Vi(n)Vo(n)I*Vs(n)Vi(n)I.圖2.2頻率響應(yīng)法的測(cè)試原理圖傳統(tǒng)的高壓測(cè)試技術(shù)一般講究定量分析，并在確定量的基礎(chǔ)上作出判斷，這對(duì)單一參量的測(cè)試非常有效。然而，在技術(shù)發(fā)展到能測(cè)試多種參量的復(fù)合信息時(shí)，確定量的分析變得困難。頻響測(cè)量技術(shù)的出現(xiàn)代表了這樣的方向。頻率響應(yīng)法(FRA)診斷變壓器繞組變形的思想，最早是由加拿大的E.P.Dick在1978年提出的，隨后在世界各國(guó)得到了較為廣泛的應(yīng)用，普遍反映使用效果較好，認(rèn)為

18、能夠在變壓器不吊罩的情況下快速檢測(cè)出相當(dāng)于短路阻抗變化0.2%和軸向尺寸變化0.3%的繞組變形現(xiàn)象。與低壓脈沖法(LVI)相比,由于FRA法采用了先進(jìn)的掃頻測(cè)量技術(shù)，所測(cè)量的均是幅值較高、頻率預(yù)先已知且低于1MHz的正弦波信號(hào)，便于用數(shù)字處理技術(shù)消除干擾信號(hào)的影響，信號(hào)傳播過程中的折反射問題也容易得到解決，故具有較強(qiáng)的抗干擾能力，測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性也易于得到保證。低壓脈沖法和頻率響應(yīng)法實(shí)際上是從時(shí)域和頻域兩個(gè)方面對(duì)同一事物的兩個(gè)不同側(cè)面的描述。從數(shù)學(xué)上講，這兩個(gè)方法是有聯(lián)系的、是等價(jià)的。但是這兩個(gè)方法從實(shí)際實(shí)施方法來說，在技術(shù)上是有很大差異，從發(fā)生波形的穩(wěn)定性、可記錄性及分辨率和目前技術(shù)水平來說

19、，低壓脈沖法可實(shí)施性要遠(yuǎn)小于頻率響應(yīng)法。所以，目前變形檢測(cè)技術(shù)主要采用頻率響應(yīng)法。頻響法的實(shí)際應(yīng)用是隨著微機(jī)技術(shù)的發(fā)展而逐漸成熟的。從目前的技術(shù)成熟程度看，頻響法用于現(xiàn)場(chǎng)要比低壓脈沖法易于實(shí)施，測(cè)得的圖譜較穩(wěn)定，重復(fù)性好，不易受試驗(yàn)接線、外界干擾的影響。因此，頻響法的應(yīng)用比較普遍。3頻率響應(yīng)法的原理變壓器線圈的等值電路變壓器線圈一般都設(shè)計(jì)為餅式結(jié)構(gòu)，其目的是為了絕緣和耐壓考慮的，同時(shí)各餅之間都有間隙，便于散熱，各線圈餅對(duì)地及對(duì)其它相、其它電壓等級(jí)線圈都有一個(gè)臨近電容，線圈自然也有電感。另外套管還有對(duì)地電容，引線及接頭對(duì)地也有電容，所有這些按其所在結(jié)構(gòu)的位置，都有其所代表的結(jié)構(gòu)參數(shù)，所以按其結(jié)構(gòu)

20、，可以構(gòu)成一個(gè)變壓器的線圈在進(jìn)行測(cè)試時(shí)的一個(gè)等值電路。當(dāng)頻率超過1kHz時(shí)，變壓器的鐵心基本不起作用。每個(gè)繞組均可視為一個(gè)由電阻、電容、電感等分布參數(shù)構(gòu)成的無源線性雙端口網(wǎng)絡(luò)，并且忽略繞組的電阻(通常很小)，則繞組的等效網(wǎng)絡(luò)如圖3.1表示，LsLsLsLsLsLs圖3.1變壓器繞組的等值電路圖其中：Cg為繞組對(duì)地電容Cb為套管對(duì)地電容Ls為線圈電感Rs為掃頻信號(hào)輸出電阻R為匹配電阻Vi為掃頻輸入信號(hào)，Vo為響應(yīng)輸出信號(hào)，它實(shí)際上代表流經(jīng)Ro的電流，則Vo/Vi的比值就代表了一種電抗的變化。如果繞組發(fā)生了軸向、徑向尺寸變化等變形現(xiàn)象，勢(shì)必會(huì)改變網(wǎng)絡(luò)的Ls、Cs、Cg等分布參數(shù)，導(dǎo)致其傳遞函數(shù)H(

21、j)的零點(diǎn)和極點(diǎn)分布發(fā)生變化。因此，變壓器繞組的變形是可以通過比較變壓器繞組的頻率響應(yīng)來診斷的。變壓器設(shè)計(jì)時(shí)，是不會(huì)允許在50Hz以及附近頻率處產(chǎn)生諧振的，所以在低頻段，線圈是感性的。由于變壓器油的介電常數(shù)e與油溫有一定的關(guān)系，所以用三相繞組之間在同一油溫下圖譜的比較，更容易判斷，以免由于溫度改變而產(chǎn)生判斷上的失誤。電力變壓器繞組的傳遞函數(shù)H(j)主要取決于其內(nèi)部電感、電容分布等參數(shù)，大量試驗(yàn)研究結(jié)果表明，變壓器繞組的頻率相應(yīng)特性通常具有如下特征：a當(dāng)頻率低于100kHz時(shí)，其頻率響應(yīng)特性主要由線圈的電感所決定，諧振點(diǎn)通常很少，對(duì)分布電容的變化較不敏感；b當(dāng)頻率超過1MHz時(shí)，繞組的電感又被分

22、布電路所旁路，諧振點(diǎn)也會(huì)相應(yīng)減少，對(duì)電感的變化較不敏感，而且隨著頻率的提高，測(cè)試回路(引線)的雜散電容也會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果造成明顯影響；c在100kHz1MHz的范圍內(nèi)，繞組的分布電感和電容均發(fā)揮作用，其頻率響應(yīng)特性具有較多的諧振點(diǎn)，能夠靈敏的反映出繞組電感、電容的變化情況?？招碾姼械碾姼辛坑?jì)算及變化分析從工程計(jì)算及電感設(shè)計(jì)手冊(cè)可以計(jì)算空心電感LL=KLXNXDcpX10e-6(H)H其中：Dcp為線圈的平均直徑，N為線圈圈數(shù)，H為線圈高度，b為線圈厚度KL為電感系數(shù)KL=f(b,H,Dcp)Dcp增加，電感量增加。b增加，電感量減小。H增加，電感量減小。在單位高度內(nèi)，線圈圈數(shù)N增加，則電感量增加；

23、即線圈在單位高度內(nèi)壓縮，則電感量增加。如果線圈在單位高度內(nèi)被拉開，線圈等效匝數(shù)減小，電感量減小。對(duì)于線圈的等效直徑看，一般線圈的導(dǎo)線長(zhǎng)度不會(huì)變化。如果線圈失圓，則會(huì)使等效直徑變小。變形時(shí)，電感量則會(huì)減小。線圈厚度一般變形后會(huì)發(fā)生改變，線圈在受力后壓縮成波浪狀，厚度減小，電感量會(huì)略有增加。電容量簡(jiǎn)化公式d平板電容模型假設(shè)兩板之間的電場(chǎng)為均勻靜電場(chǎng)，平行板邊長(zhǎng)a,b與板間距d的比值無限大，忽略的邊緣效應(yīng)，則電容量的簡(jiǎn)化公式為：e為介質(zhì)的介電常數(shù)電容量大小與板間距d成反比。諧振條件簡(jiǎn)化等值網(wǎng)絡(luò)jCg11丁jCsjLs_1一lCgsg1_2-1-2LsCs頻域傳遞函數(shù):一.Vo(j0Hj=V(j)_A

24、_jg諧振條件:.2LsCg1-=01-2LsCs22Ls(Cs=2j1.f=Cg)=11Ls(CsCg)12二Js(CsCg)3.2繞組變形種類以及變形在等值電路中的等效分析整體變形整體變形:這種變形最常見是在運(yùn)輸過程中震動(dòng)沖擊力造成的，這種變形一般整體情況良好，只是線圈之間相對(duì)移動(dòng)。這種變形一般不改變線圈的電感量和餅間電容，只改變線圈對(duì)地電容。所以其頻譜圖上各諧振點(diǎn)都存在，只是都向高頻方向平移。另外在受電動(dòng)力時(shí)，如有幾根撐條受力移動(dòng)位置或脫落，在受力消失后，則在原來的壓緊力的作用下向一邊偏心，同時(shí)由于電動(dòng)力造成內(nèi)線圈收縮或外線圈擴(kuò)張，高低壓線圈之間的距離改變，對(duì)地電容減小，使諧振頻率均向高

25、頻方向移動(dòng)。諧振頻率的改變量在較小的變化時(shí)與變形量成正比。其頻譜圖上的最大特征是，各諧振峰都對(duì)應(yīng)存在，只是平移。這種變形一般引線都分別牽動(dòng)，300kHz以上將有一定的改變。整體壓縮:線圈在電磁力或制造工藝的原因，會(huì)出現(xiàn)高度尺寸上的壓縮。線圈在高度上的減小，將使線圈的總電感增加；同時(shí)使線圈餅間的電容增加。在對(duì)應(yīng)的頻譜圖上，變形相曲線將出現(xiàn)第一個(gè)諧振峰向低頻方向移動(dòng)；同時(shí)第一諧振峰還將伴隨著幅值升高；中高頻部分的曲線與正常相的頻譜曲線相同。整體拉伸:線圈在出現(xiàn)固定壓板松動(dòng)、墊塊失落等情況時(shí)，會(huì)出現(xiàn)高度尺寸上的拉伸線圈在高度上的增加，將使線圈的總電感減??；同時(shí)使線圈餅間的電容下降。在對(duì)應(yīng)的頻譜圖上，

26、變形相曲線將出現(xiàn)第一個(gè)諧振峰向高頻方向移動(dòng)；同時(shí)第一諧振峰還將伴隨著幅值下降；中高頻部分的曲線與正常相的頻率曲線相同。局部變形局部變形是指線圈的總高度未發(fā)生改變，或等效直徑和線圈厚度尚未出向大面積的改變；只是部分線圈的尺寸分布均勻度改變，或部分線餅出現(xiàn)小程度等效直徑的改變，線圈的總電感基本不變，所以故障相和非故障相的頻譜曲線在低頻段的第一個(gè)諧振峰點(diǎn)處將重合，隨著部分變形面積的大小，對(duì)應(yīng)的后續(xù)幾個(gè)諧振峰將發(fā)生位移。局部壓縮和拉開變形：這種變形一般認(rèn)為是由于電磁作用力造成的，由于同方向的電流產(chǎn)生的斥力，在線圈兩端被壓緊時(shí)，這種斥力會(huì)將個(gè)別墊塊擠出，造成部分被擠壓，而部分被拉開。這種變形在兩端壓釘未

27、動(dòng)的條件下，一般不會(huì)牽動(dòng)引線；這種變形一般只改變餅間的距離（軸向），在等值電路中體現(xiàn)在并聯(lián)電感上的電容（餅間電容）的改變上。引線未被牽動(dòng)力的條件下，頻譜的高頻部分將變化很小。線圈整體并未被壓縮，只有部分餅間距離拉開，部分餅間距離壓縮。頻譜圖上可以看到，有部分諧振峰向高頻方向移動(dòng)，并伴隨著峰值下降；而有部分諧振峰向低頻方向移動(dòng)，并伴隨著峰值升高。變形面積和變形程度可以通過比較諧振峰點(diǎn)明顯移動(dòng)所處的位置，（第幾個(gè)峰）及諧振峰的移動(dòng)量來估計(jì)分析。局部壓縮和拉開變形影響到引線時(shí)，頻譜圖的高頻部分將發(fā)生變化。局部壓縮和拉開變形程度較大時(shí)，低頻與中頻段有些諧振峰會(huì)重疊，個(gè)別峰會(huì)消失，有些諧振峰幅值升高。匝

28、間短路:如果線圈發(fā)生金屬性匝間短路，線圈的整體電感將會(huì)明顯下降，線圈對(duì)信號(hào)的阻礙大大減小。對(duì)應(yīng)到頻譜圖，其低頻段的諧振峰將會(huì)明顯的向高頻方向移動(dòng)，同時(shí)由于阻礙減小，頻響曲線在低頻段將會(huì)向衰減減小的方向移動(dòng)，即曲線上移20dB以上；另外由于Q值下降，頻譜曲線上諧振峰谷間的差異將減少。中頻和高頻段的頻譜曲線與正常線圈的圖譜重合。線圈斷股:線圈斷股時(shí)，線圈的整體電感將會(huì)略有增大。對(duì)應(yīng)到頻譜圖，其低頻段的諧振峰將會(huì)向低頻方向略有移動(dòng)，幅值上的衰減基本不變；中頻和高頻段的頻譜曲線與正常線圈的譜圖重合。金屬異物:在正常線圈中，如果在餅間中存在金屬異物，雖然對(duì)低頻總電感影響不大，但餅問電容將增大。頻譜曲線的

29、低頻部分諧振峰將向低頻方向移動(dòng)，中高頻部分曲線的幅值將有所升高。引線位移:引線發(fā)生位移時(shí)，不影響電感，所以頻譜曲線的低頻段應(yīng)完全重合，只在200kHz500kHz部分的曲線發(fā)生改變，主要是衰減幅值方面的變化。引線向外殼方向移動(dòng)，則頻譜曲線的高頻部分向衰減增大的方向移動(dòng)，曲線下移；引線向線圈靠攏，則頻譜曲線的高頻部分向衰減減小的方向移動(dòng)，曲線上移。軸向扭曲:軸向扭曲是在電動(dòng)力作用下，線圈向兩端頂出，在受到兩端壓迫時(shí)，被迫從中間變形，若原變壓器的裝配間隙較大或有撐條受迫移位，則線圈在軸向扭成S形；這種變形由于兩端未變動(dòng)，所以只改變了部分餅間電容和部分對(duì)地電容。屏間電容和對(duì)地電容將減小，所以頻譜曲線

30、上將發(fā)生諧振峰向高頻方向移動(dòng)，低頻附近的諧振峰值略有下降，中頻附近的諧振峰點(diǎn)頻率略有上升，而且300kHz500kHz的頻譜線基本上保持原趨勢(shì)。線圈幅向（徑）變形:在電動(dòng)力作用下，一般內(nèi)線圈是向內(nèi)收縮，由于內(nèi)撐條的限制,線圈可能發(fā)生幅向變形，其邊沿成鋸齒狀，這種變形將使電感略有減小，對(duì)地電容也略有改變，所以在整個(gè)頻率范圍內(nèi)的諧振峰均向高頻方向略有移動(dòng)。外線圈的幅向變形主要是向外膨脹，變形線圈總電感將增加，但內(nèi)外線圈間的距離增大，線餅對(duì)地電容減小。所以頻譜曲線上第一個(gè)諧振峰和谷將向低頻方向移動(dòng)，后面的各峰谷都將向高頻方向略有移動(dòng)。艾形種奧電感Ls餅問電容Cs對(duì)地電容Cg諧振點(diǎn)頻率諧振點(diǎn)峰值整體義

31、形運(yùn)輸沖撞一一一(all)一整體壓縮一一31)整體拉伸一一局部變形局部壓縮和拉伸一一一匝間短路一一(L)T(L)線圈斷肢一一-(L)一金屬異物一T一-(L)T(M、H)引線位移一一靠外殼T靠線圈；-(H)一(H)J(H)T(H)軸向扭曲一一J(L)T(M)幅（徑）向義形內(nèi)J外T一內(nèi)T外；一一(1)一(MH)一注：all:全部；1:第1個(gè)諧振峰；L、M、H:低頻段、中頻段和高頻段分接開關(guān)燒蝕（各檔位檢查）:帶有分接開關(guān)的線圈，如果觸點(diǎn)燒蝕而較大時(shí)，在高頻小電流通過時(shí)，由于油膜的影響，會(huì)出現(xiàn)小電流下的接觸問題，具等值電路可以認(rèn)為是一個(gè)低阻值電阻和一個(gè)電容并聯(lián)，這個(gè)電路插在電感電路上時(shí)，與各分支電感

32、電容諧振，會(huì)產(chǎn)生很多的諧振峰，由于電阻的存在，無法形成大的諧振，使諧振曲線上產(chǎn)生很多毛刺，特別曲線在40dB以下時(shí)。諧振曲線的總輪廓與正常曲線基本重合。4變壓器繞組變形測(cè)試儀測(cè)試儀組成變壓器繞組變形測(cè)試儀采用的是頻率響應(yīng)法工作原理，其系統(tǒng)的基本組成如圖4.1所示。通過計(jì)算機(jī)的管理和控制，掃頻信號(hào)發(fā)生器依次把輸出的不同頻率的正弦波電壓信號(hào)Vs(t)加到變壓器繞組的末端，高速采集系統(tǒng)同時(shí)記錄該端子及繞組對(duì)應(yīng)首端上的電壓信號(hào)Vi(t)和Vo(t)的波形，并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)字化處理，得到其在不同掃描頻率下的幅值和相位,然后根據(jù)下式求得被測(cè)繞組的幅頻響應(yīng)特性或相頻響應(yīng)特性，顯示在計(jì)算機(jī)屏幕中并可由彩色打印機(jī)

33、進(jìn)行輸出。幅頻響應(yīng)特性：H(f)=20logAvo(f)/Avi(f)相頻響應(yīng)特性：小(f)=小vo(f)-小vi(f)接地輸入演出通訊圖4.1繞組變形測(cè)試儀的基本組成主要技術(shù)參數(shù)測(cè)試頻率范圍：12000kHz頻率分辨率：0.05kHz動(dòng)態(tài)檢測(cè)范圍：-10020dB輸出電壓幅度：20Vp-p量化分辨率：12位測(cè)試電纜波阻抗：50Q匹配阻抗：50Q特點(diǎn)A具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的適合嵌入式應(yīng)用的BIOS系統(tǒng)，功耗小，使硬件系統(tǒng)非常的穩(wěn)定，非常適合惡劣的試驗(yàn)環(huán)境。B具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一體化主板，集信號(hào)發(fā)生、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)傳輸于一體，能保證主機(jī)高度的可靠性。C采用USB接口，即插即用，通訊速度快，

34、測(cè)量時(shí)間短。D同時(shí)測(cè)量輸入信號(hào)Vi和輸出信號(hào)Vo,并以Vo/Vi來表征繞組的頻響特性，徹底消除由于掃描電壓信號(hào)幅度不穩(wěn)定造成的測(cè)量誤差；E采用FFT等數(shù)字濾波技術(shù)對(duì)信號(hào)Vi和Vo進(jìn)行預(yù)處理，極大的增強(qiáng)了測(cè)試系統(tǒng)的抗干擾性能；F開發(fā)的基于Windows2000/XP操作系統(tǒng)的采集和分析系統(tǒng)軟件，使得參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集、文件保存、圖形分析及報(bào)告輸出等操作簡(jiǎn)單易行，數(shù)據(jù)管理得心應(yīng)手。5現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試過程中的注意事項(xiàng)可靠的測(cè)試是變壓器繞組變形判斷的基礎(chǔ)。盡管頻率響應(yīng)法是一種高靈敏度的繞組變形診斷方法，能夠檢測(cè)出微弱的繞組變形現(xiàn)象，且基本不受外界雜散干擾信號(hào)的影響，但由于測(cè)試回路中任何電氣參數(shù)的改變都會(huì)靈敏地

35、在頻響特性中反映出來，故在測(cè)試過程中應(yīng)注意以下幾個(gè)方面的問題，以獲得較好的使用效果。對(duì)測(cè)試環(huán)境的要求如果變壓器繞組中存在靜電電荷，一方面將對(duì)頻率響應(yīng)特性產(chǎn)生影響，有時(shí)甚至無法保證前后兩次測(cè)試結(jié)果的重復(fù)性；另一方面可能損壞測(cè)試儀器。因此，試驗(yàn)前應(yīng)將被試變壓器線端充分放電。并最好安排在所有直流試驗(yàn)項(xiàng)目（如繞組直流電阻試驗(yàn)、泄漏電流試驗(yàn)）之前進(jìn)行繞組變形測(cè)試工作。對(duì)變壓器狀態(tài)的要求對(duì)引線、周圍接地體和金屬懸浮物的要求繞組變形測(cè)試應(yīng)在解開變壓器所有引線（包括架空線、封閉母線和電纜）的前提下進(jìn)行。變壓器引線的對(duì)地雜散電容往往是不固定的，三相之間也不會(huì)完全平衡，引線雜散電容將改變頻響特性曲線。為保證測(cè)試結(jié)

36、果的重復(fù)性，得出精確的診斷結(jié)果，應(yīng)拆除所有與被試變壓器套管連接的引線，并使這些引線盡可能的遠(yuǎn)離變壓器套管（周圍接地體和金屬懸浮物需離開變壓器套管20cm以上），以減少雜散電容的影響。尤其是與封閉母線連接的變壓器。對(duì)分接位置的要求繞組的頻率響應(yīng)特性與分接開關(guān)位置有關(guān)，分接開關(guān)的位置不同時(shí)，頻譜圖有較大的區(qū)別。測(cè)試時(shí)必須正確記錄分接開關(guān)的位置。應(yīng)盡可能將被試變壓器的分接開關(guān)放置在第一分接，以獲取較全面的繞組信息，特別對(duì)有載調(diào)壓變壓器。對(duì)于無載調(diào)壓變壓器，應(yīng)保證每次測(cè)量在同一分接位置，便于比較。對(duì)接地的要求測(cè)量過程中接地非常重要，它除了保護(hù)儀器設(shè)備外，主要是使高頻電流的流向必須正確，否則測(cè)量結(jié)果將無

37、法一致。變壓器鐵心必須與外殼可靠接地。測(cè)試儀外殼、測(cè)量阻抗外殼必須與變壓器外殼可靠接地。如果接觸不良，頻率響應(yīng)曲線有可能出現(xiàn)毛刺等異?，F(xiàn)象。測(cè)試接線方式頻率響應(yīng)測(cè)試的掃頻信號(hào)建議從繞組的末端注入，首端輸出。根據(jù)變壓器的不同接線組別，繞組變形測(cè)試的接線方式也不同。YN接線掃頻信號(hào)輸入阻抗接于中性點(diǎn)O,輸出測(cè)量阻抗分別接在A、B、C上。這種測(cè)量方法,可以將非測(cè)量相上接收到的干擾信號(hào)由信號(hào)發(fā)生器上的低阻抗來吸收。如圖5.1所示。t圖5.1YN接線Y接線由于中性點(diǎn)未引出，應(yīng)按以下方式接線，如圖5.2所示輸入阻抗接于A,輸出阻抗接在B測(cè)試輸入阻抗接于B,輸出阻抗接在C測(cè)試A端輸入，B端測(cè)量B端輸入，C端

38、測(cè)量圖5.2Y接線C端輸入，A端測(cè)量5.3.3對(duì)于A接線如果有可能將線圈解開測(cè)量則是最好,如無法解開則應(yīng)以下方式接線，如圖5.3所示輸入阻抗接于C,輸出阻抗接在A相，代表A相。輸入阻抗接于A,輸出阻抗接在B相，代表B相。輸入阻抗接于B,輸出阻抗接在C相，代表C相。由于A接線非測(cè)量的兩個(gè)繞組串聯(lián)后并聯(lián)在回路中，理論上說對(duì)測(cè)試過程是有影響的如果衰減超過10dB后，則可以認(rèn)為非測(cè)量線圈的影響可以忽略。有平衡繞組的變壓器對(duì)于有平衡繞組的變壓器，測(cè)試時(shí)必須解開接地。如圖5.4所示OABCApCpwOABCApCpeaocoo-圖5.4平衡繞組接線套管末屏取信號(hào)的問題220kV及以上（特別是500kV）變

39、壓器的套管很高，給接線帶來一定的困難。由于變壓器套管是一無感電容，信號(hào)取自套管末屏相當(dāng)于在變壓器繞組上串聯(lián)一個(gè)電容，如圖5.5所示。這種接線方式同套管首端取信號(hào)方式相比，頻響曲線波形規(guī)律完全一致，只是幅值衰減增大了310分貝，即將原曲線向上平移了一段距離。因此前后兩次用相同接線方式時(shí)，不影響判斷及靈敏度。其它注意事項(xiàng)應(yīng)保證測(cè)量阻抗的接線鉗與套管線夾緊密接觸。如果套管線夾上有導(dǎo)電膏或銹跡，必須使用砂布或干燥的棉布擦拭干凈。6繞組變形波形分析雖然目前繞組變形的頻率響應(yīng)分析法有了專門的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T911-2004電力變壓器繞組變形的頻率響應(yīng)分析法，它的形成主要來源于對(duì)物理現(xiàn)象的直覺分析和現(xiàn)場(chǎng)

40、的經(jīng)驗(yàn)積累，但是由于電力變壓器發(fā)生故障是少數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)系數(shù)的判斷邊界還不完善，一方面需要在長(zhǎng)期的實(shí)踐中積累判斷經(jīng)驗(yàn)，另一方面，要加快變壓器繞組的理論頻響模型的研究。頻率響應(yīng)圖譜的特征差異是絕對(duì)的從微觀的角度看，變壓器由于型號(hào)、容量、電壓等級(jí)、線圈繞法、繞組結(jié)構(gòu)、位置和引線等的不同，不同繞組的頻譜圖肯定不同，且有的存在較大的差異，就算是同一廠家生產(chǎn)的也一樣。這一方面說明頻響法的靈敏度高，另一方面，使得頻譜特征歸類不容易。國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口變壓器，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有一定的差異，頻譜有較明顯的差別。具有相對(duì)的一致性從宏觀的角度看，對(duì)于制造工藝良好的同一臺(tái)變壓器，其同一側(cè)三相繞組的結(jié)構(gòu)基本是一致的，測(cè)得的頻響

41、特性曲線通常具有一定的可比性，特別是對(duì)沒有分接開關(guān)的低壓繞組。這是進(jìn)行變形診斷的基礎(chǔ)。低壓繞組的一致性較好低壓線圈多為連續(xù)式繞組，匝數(shù)少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，阻抗小，無分接繞組，因此工藝上三相易做到一致，頻響曲線干擾毛刺少，三相頻譜曲線一致性較好。高、中壓繞組則多為餅式或糾結(jié)式，匝數(shù)多，阻抗大，大多帶有分接繞組，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，反映在頻譜曲線上，響應(yīng)較小，毛刺多，相與相之間的一致性較差。廠用變壓器的一致性較差廠用變壓器（包括廠變和備變）由于多采用雙分裂結(jié)構(gòu)，相與相之間的一致性普遍都比主變的差，且廠用變壓器遭受短路故障的幾率較高，累積效應(yīng)造成一致性較差。三相變壓器的一致性較好三相變壓器特征圖譜上相與相之間的一致

42、性比單相變壓器好。另外，從繞組的特征圖譜上諧振峰的分布情況，可以判斷變壓器繞組的防陡波特性，為改善變壓器繞組的絕緣設(shè)計(jì)提供依據(jù)。從整體上看，如果一個(gè)繞組的頻譜曲線上諧振峰少，比較平坦，則說明一旦陡波（如雷電波，操作波）侵入繞組后，繞組內(nèi)部發(fā)生諧振的可能性小。因此，危害繞組絕緣的電位分布發(fā)生的可能性小，說明設(shè)計(jì)合理。另一方面，如果諧振峰上升很快，說明繞組的阻抗函數(shù)存在高階極點(diǎn)，繞組對(duì)陡波的響應(yīng)快，易損壞。6.2變形測(cè)試的判斷并非所有的變形都會(huì)立即危及到變壓器的安全運(yùn)行。因此，就有必要對(duì)變形發(fā)生的部位、程度和種類進(jìn)行仔細(xì)的分析和判斷，從而為維修決策提供依據(jù)。低壓繞組為主，高、中壓繞組為輔實(shí)際上，低

43、壓繞組發(fā)生短路故障的幾率要比高、中壓繞組高的多。因此，對(duì)于大型變壓器而言，低壓繞組的頻譜是判斷變形的重要特征圖譜。無論是相與相之間的橫向比較，還是與上次（或原始值）的縱向比較，低壓繞組的特征頻譜是主要依據(jù)。在分析高、中壓繞組的頻譜時(shí)，應(yīng)仔細(xì)判斷頻峰的特征。值得指出的是，各繞組之間的變形會(huì)相互影響，這是因?yàn)榫€圈的壓縮或膨脹會(huì)明顯的改變另一側(cè)線圈的電氣分布參數(shù)，甚至連帶變形。所以，需綜合各側(cè)線圈的頻譜變化，作出全面的分析和判斷。橫向比較為主，縱向比較為輔由于橫向比較的曲線測(cè)試條件、接線方式基本一致，因此應(yīng)優(yōu)先考慮進(jìn)行相與相之問的橫向比較，再進(jìn)行與原始數(shù)據(jù)或上次數(shù)據(jù)的縱向比較。另外，應(yīng)優(yōu)先考慮與原始

44、數(shù)據(jù)的縱向比較。在沒有原始數(shù)據(jù)的情況下，橫向比較時(shí)有時(shí)需要考慮特殊結(jié)構(gòu)對(duì)頻響特性曲線影響。例如對(duì)于那些帶有平衡繞組的變壓器，受平衡繞組的不對(duì)稱性（通常位于低壓繞組的內(nèi)側(cè),且以開口三角形的方式聯(lián)接）的影響，測(cè)得的三相繞組的頻響特性往往有較大的差異。因此，在沒有原始測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果，單純根據(jù)三相繞組間頻響特性的差異來判斷特殊結(jié)構(gòu)變壓器的繞組變形時(shí)，往往具有一定的局限性。如果測(cè)得的頻響特性三相一致性較好，通?？傻贸鲚^為明確的診斷結(jié)果，即可以認(rèn)為變壓器繞組沒有發(fā)生明顯的變形現(xiàn)象。但如果測(cè)得的頻響特性一致性較差，或者僅有其中兩相的頻響特性較為一致，則有可能得出錯(cuò)誤的診斷結(jié)果，即把正常的變壓器繞組判斷為變形。

45、低頻段為主，中、高頻段為輔從等值電路上可知，頻率響應(yīng)的頻率范圍各有所代表。a當(dāng)頻響特性曲線低頻段（1kHz100kHz）的諧振峰發(fā)生明顯變化時(shí)，通常預(yù)示著繞組的電感變化或發(fā)生整體變形現(xiàn)象。因?yàn)轭l率較低時(shí)，繞組的對(duì)地電容及餅間電容所形成的容抗較大，而感抗較小，如果繞組的電感發(fā)生變化，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致其頻響特性曲線低頻部分的諧振峰頻率左右移動(dòng)。對(duì)絕大多數(shù)變壓器來說，其三相繞組低頻段的響應(yīng)特性曲線較為一致。如果發(fā)現(xiàn)不一致的情況，一般表明線圈整體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，可能會(huì)危及運(yùn)行，應(yīng)慎重對(duì)待，根據(jù)其它測(cè)試手段來重點(diǎn)分析判斷。b當(dāng)頻響特性曲線中頻段（100kHz600kHz）的諧振峰發(fā)生明顯變化時(shí)，通常預(yù)示著繞組發(fā)

46、生扭曲和鼓包等局部變形現(xiàn)象，因?yàn)樵陬l率范圍內(nèi)，繞組的分布電感和電容均發(fā)揮作用，其頻率響應(yīng)特性具有較多的諧振峰，故而根據(jù)其各個(gè)諧振峰頻率的變化情況能夠較靈敏地反映出繞組分布電感、電容的變化情況。對(duì)于那些遭受突發(fā)短路電流沖擊的變壓器，如果其諧振峰頻率的分布與短路沖擊前的有較大改變，例如諧振峰頻率左右移動(dòng)或諧振峰數(shù)目減少或增多，通常可認(rèn)為繞組發(fā)生了局部變形現(xiàn)象。c當(dāng)頻響特性曲線高頻段（600kHz）的諧振峰發(fā)生明顯變化時(shí)，通常預(yù)示著繞組的對(duì)地電容改變。因?yàn)樵诟哳l條件下，繞組的感抗增大，基本被餅間分布電路所旁路，故對(duì)諧振峰變化的影響程度相對(duì)較低，基本以電容的影響為主。由于繞組餅間電容通常較大，故對(duì)地電

47、容的改變（如繞組整體位移或分接開關(guān)引線的對(duì)地距離發(fā)生變化）是造成該頻段內(nèi)頻響特性曲線變化的主要因素。如果在中頻和高頻段頻譜圖發(fā)生差異，應(yīng)具體的分析這種差異是否代表線圈引線的結(jié)構(gòu)差異或分接開關(guān)引線長(zhǎng)短的差異，這種差異有些是變壓器設(shè)計(jì)制造中固有的。波形觀察為主，相關(guān)系數(shù)判斷為輔但在實(shí)際運(yùn)用中，不能死搬硬套上述標(biāo)準(zhǔn)（特別是對(duì)遭受過短路沖擊的變壓器），上述標(biāo)準(zhǔn)還有待完善。如果需要確定線圈變形的詳細(xì)情況和變形的嚴(yán)重程度，則應(yīng)具體對(duì)被測(cè)繞組頻率響應(yīng)特性曲線的變化情況進(jìn)行分析，找出波形的各種細(xì)微變化和發(fā)展趨勢(shì)來慎重分析。綜合判斷當(dāng)分析出有變形時(shí)，應(yīng)根據(jù)這種變形發(fā)生的線圈及對(duì)線圈對(duì)絕緣的危害判斷是否需要立即退

48、出運(yùn)行。例如：局部的小程度的軸向壓縮或拉開變形發(fā)生在低壓繞組時(shí)，可以認(rèn)為不會(huì)立即危害運(yùn)行；而如果發(fā)生在高壓繞組，則可能會(huì)引起餅問絕緣距離不夠危及運(yùn)行安全。又例如：某些變壓器線圈之間發(fā)生小程度偏心時(shí)，線圈之間的絕緣強(qiáng)度不夠會(huì)造成局部放電、油色譜改變，引起瓦斯動(dòng)作等。而有些變壓器因?yàn)榫€圈間的絕緣強(qiáng)度裕度比較大，較小程度的偏心不會(huì)危及變壓器運(yùn)行。所以變壓器線圈變形分析應(yīng)根據(jù)頻譜圖上的諧振峰的改變以及其它變壓器常規(guī)試驗(yàn)結(jié)果、變壓器具體結(jié)構(gòu)來進(jìn)行。具體問題，具體分析，避免造成誤判，導(dǎo)致不必要的損失。目前頻譜法仍主要為定性分析用。測(cè)量低壓短路阻抗可以作為與頻響法互為補(bǔ)充的方法。測(cè)量低壓短路阻抗可以做到定量

49、分析，但國(guó)標(biāo)和IEC標(biāo)準(zhǔn)仍以建立在繞組額定電流下的電抗測(cè)量為準(zhǔn)，缺乏可比性。值得指出的是：作為一種檢測(cè)方法，它目前還不是很完善，是對(duì)目前其他已經(jīng)較為成熟的檢測(cè)方法的一種補(bǔ)充，它不能取代其他方法。例如，油色譜發(fā)生變化，而變形測(cè)試未發(fā)生變形，不能說明變壓器沒有故障。有些變壓器是正在正常運(yùn)行的，檢測(cè)后發(fā)生變形，并不一定需要立即退出運(yùn)行。繞組變形程度的分類實(shí)踐表明，對(duì)繞組變形的定性判斷已能滿足變壓器運(yùn)行部門需要。因此把變形分為以下三種：輕微變形:指存在不明顯的變形，變壓器仍可以繼續(xù)運(yùn)行，繞組不需要整修。明顯變形:指存在明顯變形，需要加強(qiáng)監(jiān)督，應(yīng)在適當(dāng)時(shí)安排檢修，再次短路或遭受其他沖擊時(shí)應(yīng)進(jìn)行綜合測(cè)試、

50、分析判斷乃至吊罩檢查后方可繼續(xù)運(yùn)行。嚴(yán)重變形:指因變形不得繼續(xù)使用。變壓器繞組變形判斷程序a.首先對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行相間比較；b.如果相間比較不合格，應(yīng)進(jìn)行縱向比較；c.如果a、b都不滿足，則應(yīng)檢查測(cè)試接線，確認(rèn)后再重測(cè)，測(cè)得的頻響特性曲線一般在+40-80dB之間，如果超出此范圍，應(yīng)檢查試驗(yàn)回路是否接觸不良或斷線；d.如果重測(cè)波形與第一次所測(cè)波形一致。在正式下結(jié)論前，應(yīng)先了解變壓器的基本情況，若不存在下述7種情況，方可定性為變形；e.該變壓器是否是抗短路能力較差的薄絕緣鋁線圈、自耦變中壓繞組或分裂變壓器低壓繞組；f.變壓器是否發(fā)生出口或近區(qū)短路沖擊，繼電保護(hù)是否在規(guī)定時(shí)間內(nèi)動(dòng)作g.運(yùn)輸、吊裝中是

51、否撞擊過；h.其他試驗(yàn)項(xiàng)目是否正常，外殼是否異常；致性較差I(lǐng).變壓器是否是某些小廠或現(xiàn)場(chǎng)檢修的變壓器，這些變壓器可能頻響特性j.500kV變壓器具高壓側(cè)繞組頻響特性的一致性可能較差；k.角接繞組分開試驗(yàn)時(shí)由于內(nèi)部引線不一致，三相頻響特性曲線可能不一身例1廣東省東堤站15主變，其型號(hào)為SFZ8-40000/110,1997年12月出廠，1997年12月投產(chǎn)。用頻響法對(duì)1號(hào)主變進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示，高壓三相繞組頻率特性曲線一致性非常好，沒有發(fā)現(xiàn)變形現(xiàn)象；低壓a,b兩相繞組的頻率特性曲線變化一致性也較好。而c相圖譜與a,b兩相的圖譜相比則發(fā)生了較大的變化。c相低頻處的第一個(gè)諧振峰相對(duì)于a,b相向右

52、偏移，即在低頻處頻譜圖發(fā)生偏移，在低頻處繞組呈感性，因此頻譜圖在低頻處的變化表明繞組的電感發(fā)生了變化，根據(jù)上述原理可以斷定繞組發(fā)生了整體性偏移，使得其電感減小。在中頻處150kHz-250kHz段內(nèi)頻響曲線向右偏移，而中頻處的頻譜圖對(duì)餅間電容的變化很敏感，因此可以斷定繞組局部發(fā)生變形，使餅間電容增大，導(dǎo)致頻峰向左偏移，其頻譜如圖3kH又圖3東堤站1號(hào)變低壓繞組變球后的圖譜頻譜測(cè)試結(jié)束后，認(rèn)為c相繞組發(fā)生了比較嚴(yán)重的變形，最后進(jìn)行了吊罩檢查，發(fā)現(xiàn)c相繞組局部凹陷，且整體有位移，與從圖譜分析的結(jié)果相一致?！纠?廣東省山村變電站3號(hào)主變，其型號(hào)為SFZ7-40000/110,1995年7月投產(chǎn)。在運(yùn)

53、行過程中，因短路使得3號(hào)主變輕、重瓦斯保護(hù)動(dòng)作，3號(hào)主變兩側(cè)開關(guān)跳閘。故障后對(duì)變壓器進(jìn)行了常規(guī)電氣試驗(yàn)項(xiàng)目檢查、本體油樣色譜分析和繞組變形測(cè)試，檢查結(jié)果為電氣試驗(yàn)合格，未發(fā)現(xiàn)異常；本體油樣色譜分析中C,H:和C0給量升高，其它指標(biāo)含量正常；高壓繞組變形測(cè)試圖譜正常，三相高壓繞組的頻率特性曲線的變化一致性較好，未發(fā)現(xiàn)變形現(xiàn)象；在低壓繞組頻譜圖中，b相與a,c相的低壓頻率特性曲線出現(xiàn)了小的變化（特性曲線不一致，如圖4所示）。根據(jù)測(cè)得的頻譜圖，b相繞組相對(duì)于a,c相在中頻處發(fā)生了偏移，同樣可以表明b相繞組發(fā)生了局部變形。圖4山村站3號(hào)主變低壓繞組變形后的圖諳最后，該主變經(jīng)解體檢查證實(shí)，其本體受過大的

54、系統(tǒng)短路故障沖擊，高壓繞組三相分接繞組和高壓繞組以及低壓繞組的a,c相繞組完好，未發(fā)現(xiàn)變形，b相低壓繞組有輕微局部變形診斷結(jié)果與吊罩檢查結(jié)果相一致。例3500kV蘇州南變電所2號(hào)主變壓器（以下簡(jiǎn)稱主變）型號(hào)OSFPS-750000/500中壓側(cè)三相頻率響應(yīng)曲線如圖2。低、中頻段重復(fù)性、相關(guān)性很好，但高頻段相關(guān)性接近于0對(duì)全省檢測(cè)的32臺(tái)自藕變壓器統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)自禍變壓器高、中壓側(cè)高頻段相關(guān)性較非自韌變壓器為差近半數(shù)小于0.6a為MOMCq”為MGMAi為MOMB鞠率也服圖2500kV蘇州南2號(hào)主委藤窣響應(yīng)曲線高頻段主要受雜散電容的影響較大，現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)表明，減少同軸電纜與檢測(cè)單元所接地線所圍的面積

55、，可有效降低雜散電容的影響。例4500kV無錫梅里變電所1號(hào)主變型號(hào)為ODFS-334000/500/X/了，低壓側(cè)三相頻率響應(yīng)曲線如圖3所示。由圖3可知.盡管三相完全不重復(fù)，但諧振點(diǎn)隨頻率達(dá)到的位置相一致，趨勢(shì)一致，因此相關(guān)系數(shù)較為理想，無變形現(xiàn)象。O2(M40D6003001OOO為101b：-為1。1口為I0U圖3500kv梅里交電所1號(hào)主空?qǐng)鲑惿螒?yīng)曲域例5南京燕子磯1,2號(hào)主變型號(hào)為OSFSIO-180000/220，出線采用GIS方式連接，出線端隱含在充滿SF6K體的封閉套筒內(nèi)，打開非常困難，因此改用在套管末屏取信號(hào)的方式進(jìn)行檢測(cè)，既方便又快捷。例6宜興韶巷變電所1號(hào)主變型號(hào)為OSF

56、10-180000/220,中）-fl-側(cè)的繞組變形當(dāng)中性點(diǎn)為激勵(lì)端、中壓側(cè)為響應(yīng)端時(shí)，出現(xiàn)的繞組變形波形在400kHz以下的低頻段為一段平滑的拋物線狀曲線。頻率響應(yīng)曲線的低頻段波峰、波谷較為密集，一旦該頻段的曲線出現(xiàn)平淞的拋物線狀曲線，應(yīng)當(dāng)環(huán)疑外部因素影響(如繞組接線端有接地、有引線)所致。后經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)高中壓中性1版的接地沒斷開。(5)500kV鹽都變電所2號(hào)主變型號(hào)為TCA346TR-750000/5003寸主變高壓側(cè)右I做繞紅I變形檢測(cè)時(shí)，在檢測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)頻率響應(yīng)曲線周圍出現(xiàn)“麻點(diǎn)”，且隨著頻段的增加“麻點(diǎn)”呈爆米花狀增多，生成的頻率響應(yīng)曲線如圖4,麻點(diǎn)”呈現(xiàn)為鋸齒狀曲線。重新對(duì)輸人單元及檢測(cè)單元的接地進(jìn)行處理后。檢測(cè)出