變壓器繞組變形的檢測方法

變壓器繞組變形的檢測方法饒強1、21、廣西大學(xué)電氣工程學(xué)院；2、廣西電網(wǎng)公司南寧供電局摘要采用頻率響應(yīng)法和低電壓短路阻抗法是檢測變壓器繞組變形比較有效的兩種方法。但是這兩種的試驗方法在現(xiàn)場的實際工作中并不能完全判斷出主變的變形情況，通過介損試驗正接法對主變的電容量的變化的監(jiān)控，可以作為對主變繞組變形的判斷的一個可靠依據(jù)。關(guān)鍵詞頻率響應(yīng)法變壓器繞組低電壓短路阻抗法變形電容量一、引言變壓器是電力系統(tǒng)中最重要的設(shè)備之一，變壓器在運輸過程中遭受意外碰撞和沖擊，在運行中承受故障狀態(tài)下的沖擊電流均會使變壓器的繞組和機械結(jié)構(gòu)受到機械應(yīng)力的沖擊，導(dǎo)致繞組一定程度的變形，運行中造成事故。由于繞組變形對變壓器和電力系統(tǒng)運行的嚴重危害性，而以往的試驗方法又不能有效發(fā)現(xiàn)這類缺陷，只能通過吊檢來驗證，這不僅要花費大量的人力物力，而且對變壓器本身也有一定的危害性；況且在現(xiàn)行的電力系統(tǒng)運行情況下，大型變壓器的長時間停電也是很困難的。因此能在現(xiàn)場不吊罩情況下快速測量繞組內(nèi)部變形的頻率響應(yīng)法和低電壓短路阻抗法出現(xiàn)后，在工作現(xiàn)場得到了廣泛的運用。但是在實際工作中，我們發(fā)現(xiàn)通過觀察主變的電容量的變化也可以作為判斷繞組變形的一個重要的依據(jù)。二、頻率響應(yīng)法和低電壓短路阻抗法測量變壓器繞組變形存在的問題在工作中頻率響應(yīng)法和低電壓短路阻抗法測量主變繞組變形已經(jīng)得到廣泛的運用，但是在實際工作中存在一些問題，主要是:1、在現(xiàn)場測試中會受到電場和磁場的影響，這些影響甚至?xí)淖儨y量的結(jié)果，將造成測試結(jié)果失真，導(dǎo)致現(xiàn)場工作人員出現(xiàn)誤判斷的情況。2、試驗缺乏前后比較的情況，由于頻率響應(yīng)法和低電壓阻抗法是一種比較新的試驗方法，對于一些比較老的主變，并沒有相應(yīng)的出廠試驗報告，另外，部分主變因為內(nèi)部結(jié)構(gòu)的問題，會出現(xiàn)通過這兩種方法測量得出的結(jié)果會表明主變出現(xiàn)變形的情況，但是實際情況是主變運行情況良好，并沒有出現(xiàn)繞組變形的情況。三、主變繞組變形的判斷數(shù)值——電容量變壓器每個繞組可以看成由電阻、電容、電感等構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，而繞組的等值電容量直接反映出各繞組間、繞組對鐵芯、繞組對箱體及地的相對位置和繞組的自身結(jié)構(gòu)等。變壓器產(chǎn)品出廠后，其各繞組的電容量基本上是一定的，只要變壓器沒有經(jīng)受短路沖擊，即使在有溫度、濕度影響的情況下，其電容量變化應(yīng)很小。當變壓器遭受短路沖擊后，若各繞組無變形或變形輕微，其電容量變化也較小；若某側(cè)繞組變形嚴重，則其電容量變化相應(yīng)也較大。因此可以通過電容量的變化來判斷主變的內(nèi)部變形的情況和對主變內(nèi)部絕緣的狀況有一個初步的判斷。四、案例分析無論電抗法還是頻響法，或者是電容量變化的方法，最基本的分析方法都是縱比和橫比?？v比就是與上一次測試的結(jié)果比，與最原始的資料（最好是出廠交接驗收數(shù)據(jù)）比，與事件（如短路、運輸、內(nèi)部緊固等）發(fā)生前的測試結(jié)果比。橫比，就是同一臺（或同一組）變壓器三個單相的測試結(jié)果之間互相比。顯然，縱比要直觀些，影響其可比性的因素比橫比少。因此，建立測試結(jié)果檔案庫是非常必要的，且越早越好。實例1:隆安變1號變壓器，型號:SFSL1-15000/110額定電壓110±2*2.5%/35±2.5%/10.5kV;額定容量15000/15000/7500kVA。2006年06月06日9點15分在正常運行中B、C相差動保護，重瓦斯保護動作變壓器退出運行。使用3309變壓器損耗參數(shù)測試儀在現(xiàn)場測試方法如下:4.1、用低電壓短路阻抗法進行繞組測試（現(xiàn)場試驗電源是235V），實測出高對低Uk值為15.696%，與鉻牌值Uke=16.5%相比誤差為-5.131%;進一步實測出A、B、C相短路電抗值分別為15.16、16.03、16.15，三個單相互比A相與B、C相偏差為6.39%;三相阻抗電壓值及單相短路電抗值的變化量均已超出5%;4.2、采用頻響法測量繞組的變形情況，測量結(jié)果如下：繞組出現(xiàn)了明顯變形的情況

頻率(kHz)■曲線3相關(guān)系數(shù)□ES變電站:隆安變用戶：南寧供電局運行編號:相設(shè)備型號:SFSL-15000/110激勵:皿響應(yīng):頻率(kHz)■曲線3相關(guān)系數(shù)□ES變電站:隆安變用戶：南寧供電局運行編號:相設(shè)備型號:SFSL-15000/110激勵:皿響應(yīng):HE檔位:（J1測量時間：勿迫年齊月18011時彰分變電站:隆安變用戶:南寧供電局運行褊號:#1設(shè)備型號:SFSL-15000/110W：Hll響應(yīng):HB檔位血測量時間:2006年06月18011時知分變電站:隆安變用戶:南寧供電局運行編號:相設(shè)備型號:SFSL-15000/110瀏勵:M響應(yīng):肚檔位:[II測星時間:如I方年I坊月18H11時託分LFMFHFSFR1-21.190.620.050.45E2-31.180.890.080.40R1-31.T50.580.000.23作為輔助判斷的依據(jù)我們進行調(diào)出了2005年11月16日對主變進行例行的預(yù)防性試驗的主變介損及電容量的試驗結(jié)果，如下所示：介損及電容量測量（試驗時間2005年11月16日）：溫度22.6°C濕度_66_%加壓_10_kV接法反使用儀器Al—6000D介損儀儀器編號30608D測量項目高一中、低及地中一高、低及地低一高、中及地tg6(%)0.5500.6030.540Cx(pF)86641280011640在工作現(xiàn)場，我們再次進行了主變繞組電容量的測量工作，試驗結(jié)果如下：介損及電容量測量：（試驗時間2006年06月08日）溫度25C濕度_80_%加壓_10_kV接法反使用儀器Al—6000C介損儀儀器編號10823C測量項目高一中、低及地中一高、低及地低一高、中及地tgO(%)0.7530.7170.632Cx(pF)79311280011650由電容量的變化可發(fā)現(xiàn)變化最大的是高壓側(cè)，油色譜分析時發(fā)現(xiàn)了14.8“L/LCH，結(jié)合繞組電容量的測量結(jié)果分析，因此，初步判斷其高壓壓繞組發(fā)生22變形的可能性較大。經(jīng)吊芯檢查，發(fā)現(xiàn)110kV側(cè)A相繞組嚴重變形，匝間鼓包，鐵芯發(fā)生移動。其照片如下對于我們而言,石西變的主變繞組變形的判斷是一個比較典型的歷程舉例變壓器型號：SFPSZ9-150000/220額定容量150000kVA;額定電壓220±8*1.25%/121/10.5（kV）制造廠家:衡陽電氣設(shè)備有限公室測試地點：石西變頻響法測量繞組的變形用儀器：TDT-6變壓器繞組變形測試儀下圖是石西變#1主變在2005年12月1日時的測量曲線，主變低壓繞組：

頻率(kHz)變電站:石西孌用戶：南寧供電局運行褊號:#1設(shè)備型號:SFTSZ8-150i：頻率(kHz)變電站:石西孌用戶：南寧供電局運行褊號:#1設(shè)備型號:SFTSZ8-150i：ii：ii：i/22i：i謝勵:!￡響應(yīng):LA檔位:口1測量時間：2005年12月01日16時4T分變電站:石西變用戶：南寧供電局運行編號:粗設(shè)備型號:SFTSZ8-15i：ii：n：iO/22i：i邀勵:LB響應(yīng):U檔位：口1測量時間:20D5年12月01H16時42分孌電站:石西孌用戶:南寧供電局運行漏號:#1設(shè)備型號:SFTSEi3-15i：ii：ii：ii：i/220瀏勵:LA響應(yīng):口檔位:口1測量時|"b]:2005年12月01016時31分LFMFHFSFR1-22.461.112.121.28E2-31.830.690.T70.T6R1-31.751.080.650.94從圖上判斷低壓側(cè)存在繞組變形的情況低電壓短路阻抗法測量主變的繞組變形為此，我們進行了采取了低電壓短路阻抗法測量主變的繞組變形3309型變壓器損耗參數(shù)測試儀測量結(jié)果3309低電壓阻抗測試報告（高（3309低電壓阻抗測試報告（高（9）—中進行對比測量）試品編號：001額定容量Sn:150000kVA額定電壓Un:220?00kV銘牌阻抗Zk%:13.41%分接位置:009測量位置:高-中測量接線:三相Y/A測量阻抗ZkAX%:13.22%測量阻抗ZkBY%:13.28%測量阻抗ZkCZ%:13.30%測量阻抗Zk:13.26%阻抗誤差A(yù)Zk%:-1.09%3309低電壓阻抗測試報告（高一低進行對比測量）試品編號：002額定容量Sn:150000kVA額定電壓Un:121.00kV銘牌阻抗Zk%:23?86%分接位置:001測量位置沖-低測量接線:三相Y/A測量阻抗ZkAX%:23.64%測量阻抗ZkBY%:23.65%測量阻抗ZkCZ%:23.46%測量阻抗Zk:23.58%阻抗誤差厶Zk%:-1?16%3309低電壓阻抗測試報告（中一低進行對比測量）試品編號：003額定容量Sn:150000kVA額定電壓Un:121.00kV銘牌阻抗Zk%:7.47%分接位置:001測量位置沖-低測量接線:三相Y/A測量阻抗ZkAX%:7?96%測量阻抗ZkBY%:7.72%測量阻抗ZkCZ%:7.50%測量阻抗Zk:7.72%阻抗誤差A(yù)Zk%:-3.41%從短路阻抗的試驗數(shù)據(jù)上看A相和C相繞組的差值在6.1%，非常有力的驗證了低電壓阻抗法和頻率響應(yīng)法測量主變繞組變形時候的密切的關(guān)聯(lián)性，主變的低壓繞組也應(yīng)存在變形的情況，但是我們檢查了主變投運后的運行記錄，并未發(fā)現(xiàn)主變有受到過近區(qū)出口短路沖擊的情況，技術(shù)人員把目光放到了主變的出廠和交接試驗報告上，該變壓器于1997年12月出廠，在10年前，由于技術(shù)條件的限制，主變并沒有進行頻響法和低電壓短路阻抗法對主變繞組變形的測量，會不會是主變本身的結(jié)構(gòu)造成這樣的情況呢？我們對主變的三側(cè)拆除接線，并對套管進行清理后進行了介損試驗，對試驗得出的電容值進行了比較：介損及電容量測量（試驗時間1999年11月19日）：溫度21.6°C濕度48%加壓10kV接法反使用儀器2618介損儀測量項目高一中、低及地中一高、低及地低一高、中及地tg6(%)0.380.310.21Cx(pF)160402439033170介損及電容量測量：（試驗時間2007年08月17日）溫度36C濕度_70_%加壓J0_kV接法反使用儀器Al—6000C介損儀儀器編號10823C測量項目高一中、低及地中一高、低及地低一高、中及地tgO(%)0.2580.2690.341Cx(pF)162402443033180電容量的變化并不明顯，對主變的油樣進行了化驗，未發(fā)現(xiàn)問題。因此我們可以得出結(jié)論，石西變#1主變低壓側(cè)不存在繞組變形的情況，出現(xiàn)頻響法和低電壓短路阻抗法得出的繞組變形的情況是由于主變本身的設(shè)計結(jié)構(gòu)存在的問題。五、主變介損電容量試驗方法的改進5.1傳統(tǒng)的主變介損電容量測量是采用反接法進行測量，這種試驗方法在對主變的繞組變形的情況進行分析判斷的時候存在很大的缺陷，主要是反接法受到的各種外界干擾因素多，接地不良，表面臟污等情況都有可能會對試驗結(jié)果，特別是電容量的結(jié)果產(chǎn)生影響，進而影響到試驗結(jié)果的判斷，另外，反接法測量主變的電容量的勞動強度很大，原因是為了保證試驗的精度需要將主變的三側(cè)接線全部拆除才能進行測量，否則，連接入測量回路的主變進線刀閘的支持瓷瓶，等其他的一次設(shè)備都會對試驗的結(jié)果造成影響。5.2近期來廣西電網(wǎng)公司開始推廣正接法測量主變的介損及電容量的測量方法不受被試品對地寄生電容的影響，測量精度較高。通過前后年的兩次預(yù)防性試驗的結(jié)果進行比較，以便更好的發(fā)現(xiàn)主變內(nèi)部存在的早期的絕緣缺陷和隱患。主變內(nèi)部的電容量等效原理圖如下：項目施加電壓線Cx測量線高壓繞組對中、低壓繞組及鐵芯、鐵軛C1高壓繞組中、低壓繞組及鐵芯、鐵軛中壓繞組對高、低壓繞組及鐵芯、鐵軛C2中壓繞組高、低壓繞組及鐵芯、鐵軛低壓繞組對高、中壓繞組及鐵芯、鐵軛C3中壓繞組高、低壓繞組及鐵芯、鐵軛高、中壓繞組對低壓繞組及鐵芯、鐵軛C4高、中壓繞組低壓繞組及鐵芯、鐵軛

高、低壓繞組對中壓繞組及鐵芯、鐵軛C5高、中壓繞組低壓繞組及鐵芯、鐵軛中、低壓繞組對高壓繞組及鐵芯、鐵軛C6中、低壓繞組高壓繞組及鐵芯、鐵軛高、中、低壓繞組對鐵芯、鐵軛C7高、中、低壓繞組鐵芯、鐵軛該正接法完全排除了主變繞組對地的電容量的影響，可以求解出主變的繞組之間和主變繞組對鐵芯的電容量，通過比較簡單的繞組的電容量情況對主變內(nèi)部的情況進行一個分析。項目表達式高壓繞組-——中壓繞組Chm高壓繞組-——低壓繞組Chl中壓繞組-——低壓繞組Cml高壓繞組-鐵心、鐵軛Cht中壓繞組—鐵心、鐵軛Cmt低壓繞組-鐵心、鐵軛CltC1=Chm+Chl+ChtC2=Chm+Cml+CmtC3=Chl+Cml+CltC4=Chl+Cml+Cht+CmtC5=Chm+Cml+Cht+CltC6=Chm+Chl+Cmt+CltC7=Cht+Cmt+Clt通過換算Cht=（C7+C1-C6）/2Cmt=（C7+C2-C5）/2Clt=（C7+C3-C4）/2Chl=（Cmt-Cht-Clt-C2+C1+C3）/2Chm=(Clt-Cht-Cmt-C3+C1+C2)/2Cml=(Cht-Cmt-Clt-C1+C2+C3)/2根據(jù)這些計算公式可以求解出繞組之間和繞組與鐵芯鐵軛之間的電容量，這些電容量六、總結(jié)1、檢測后，縱比、橫比是最主要的分析方法，尤其是縱比。通過電容量的變化對于主變的繞組變形和內(nèi)部絕緣進行判