绕组变形测试介绍.pptx

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。2 2变压器绕组变形的定义变压器绕组变形的定义*变压器遭受短路冲击时，绕组受到辐向力、轴向力和周向力(或扭矩)的作用，会发生相应的变形，即辐向位移、轴向位移和扭曲(或绕组转动)，以及包括断股、匝间短路、引线位移和静电板引线断开等的特殊变形。从表面上看，特殊变形的变压器绕组其尺寸未发生变化，但是变压器等效电路中单位长度的分布电感和电容却发生了变化，因而绕组的频率响应特性发生了变化，故把这类变形称之为特殊变形。3 3变压器绕组变形的定义变压器绕组变形的定义1.变压器是昂贵且很重要的设备之一，其安全运行对于保证电网安全意义重大。2.发生事故会导致大面积停电，其检修时间长，花费巨大，影响面很广。（国家电网公司规定220kV及以上等级变压器事故抢修时间为一个月，超过时间将作为重大事故处理）4 4国内的情况1985 1989年全国110kV变压器直接与绕组有关的事故变压器占到总事故变压器台数的38%,220kV占到44.5%0 1992年110kV及以上变压器事故损坏原因分类统计中，绕组故障占到46.5%。5 5国外的情况 前苏联在1984 1987年间，调查了乌克兰电力系统中的75台遭受过电路冲击的大型电力变压器(主要是330kV等级)。前苏联发生绕组变形的变压器与被调查变压器总数之比高达30%。法国高压系统中，发生在变压器端汇流排上的三相短路占400kV系统事故的1%2%，占225kV的3%4%。芬兰110kV系统对地故障为1.35%1.65%。6 6低压线圈整体长条形鼓包变形 低压线圈线饼挤靠、坍塌、扭转 7 7低压线圈端部波浪形变形低压线圈端部波浪形变形，垫块错位8 8引起变压器绕组变形的主要原因引起变压器绕组变形的主要原因n1.2.1 短路故障电流冲击 n电力变压器在运行过程中，不可避免地要遭受各种短路故障电流的冲击，特别是变压器出口或近区短路故障，巨大的短路冲击电流将使变压器绕组受到很大的电动力(是正常运行时的数十倍至数百倍)，并使绕组急剧发热。在较高的温度下，导线的机械强度变小，电动力更容易使绕组破坏或变形。n短路故障电流冲击是变压器绕组变形的最主要外因。n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。9 91010n理论分析表明，作用在变压器上的电动力可分为轴向（纵向）和径向（幅向、横向）力两种。径向力的作用方向取决于线圈相互位置及其电流的方向，对双线圈变压器而言，径向力拉伸外部线圈，压缩内部线圈，为了提高内部线圈对径向力的刚度。通常是将线圈绕制在由绝缘筒支撑的撑条上。此时，该线圈不但要承受到压缩力作用，还会同时受到撑条所产生的弯曲力作用。如果所受到的合应力超过线圈刚度的屈服点，必将导致线圈发生永久变形，出现经常见到的梅花状或鼓包状绕组变形现象。1111n变压器线圈遭受到的轴向力可使线段和线匝在竖直方向弯曲，压缩线段间的垫块，并部分地传递到铁轭，力求使其离开心柱。通常，最大的弯曲力产生在位于线圈端部的线段中，而最大的压缩力则出现在位于线圈高度中心的垫块上。当线圈不等高时（主要由于调压分接头所致）或磁势分布不均匀时，轴向力较之径向力更能引起变压器事故。n由此可见，当变压器在运行过程中遭受突发性短路故障电流冲击时，每个线圈都将受到强大的径向力和轴向力的共同作用。变压器绕组初始故障的表现形式大多表现为内绕组出现变形（尤其是对自耦变压器），发生鼓包、扭曲、移位等不可恢复的变形现象，其发展的典型形式是绝缘破坏，随后出现饼间击穿、匝间短路、主绝缘放电或完全击穿。1212引起变压器绕组变形的主要原因引起变压器绕组变形的主要原因n1.2.2 在运输、安装或者吊罩大修过程中受到意外冲撞 n电力变压器在长途运输、安装或者吊罩过程中，可能会受到意外的冲撞、颠簸和振动等，导致绕组变形。n1.2.3 保护系统有死区，动作失灵 n保护系统存在死区或动作失灵都会导致变压器承受稳定短路电流作用的时间长，也是造成变压器绕组变形故障的原因之一。粗略统计结果表明，在遭受外部短路时，因不能及时跳闸而发生损坏的变压器约占短路损坏事故的30%。n1.2.4 绕组承受短路能力不够 n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。1313绕组变形的危害绕组变形的危害n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。n按照第12届国际大电网会议委员会的评估，变压器绕组的许多绝缘故障均是由于绝缘的最初机械损伤造成的。变压器在遭受短路故障电流冲击，绕组发生局部变形后，即使没有立即损坏，也有可能留下严重的故障隐患，例如：na.绝缘距离发生改变，固体绝缘受到损伤，导致局部放电发生，当遇到雷电过电压作用时有可能发生匝间、饼间击穿，导致突发性绝缘事故，甚至在正常运行电压下，因局部放电的长期作用而发生绝缘击穿事故。nb.绕组机械性能下降，当再次遭受短路事故时，将承受不住巨大的电动力作用而发生损坏。1414n国家电力公司在国电发2000589号文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项目。相关部分条款摘录如下：n(1)第15.2.5条：对110kV及以上电压等级变压器在出厂和投产前应做低电压短路阻抗或用频响法测试绕组变形，以留原始记录；n(2)第15.6条：变压器在遭受近区突发短路后，应做低电压短路阻抗或用频响法测试绕组变形，并与原始记录比较，判断变压器无故障后，方可投运；n(3)第20.2.9条：订购变压器时，应要求厂家提供变压器绕组频率响应特性曲线、做过突发短路试验变压器的试验报告和抗短路能力动态计算报告；安装调试应增做频率响应特性试验；运行中发生变压器出口短路故障后应进行频率响应特性试验，绕组变形情况的测试结果，作为变压器能否继续运行的判据之一。1515变压器绕组变形测试方法列举变压器绕组变形测试方法列举1.低压脉冲分析法 2.频率响应分析法 3.阻杭分析法 4.小波分析法5.超声波分析法1616低压脉冲分析法介绍低压脉冲分析法介绍*低压脉冲法(Low Voltage Impulse)简称为LVI法。*诊断原理：变压器的等效电路实际上是一无源线性、单端输入、单端输出的网络。当变压器发生了饼间相对位移等变形情况时，变压器绕组等效电路中的单位长度内分布参数L,K,C将发生改变，随着网络参数的改变，其频响特性也随之改变。从中可以看出：变压器绕组变形是通过比较变压器绕组的频响特性来诊断的。L为单位长度的电感;K为单位长度的电容;C为单位长度的对地电容1717低压脉冲法测试系统低压脉冲法测试系统*变压器绕组变形测试原理接线图*当频率超过1kHz时，变压器的铁芯基本上不起作用，每个绕组可以视为一个由线性的电阻、电感及电容等分布参数构成的无源线性双端口网络。绕组发生机械变形后势必回引起网络分布参数的变化，从而使绕组对低压脉冲的响应发生变化。这样，如果将一相同的低压脉冲信号(通常为90-450V)施加于变压器绕组上，则响应信号在变压器绕组变形前后的变化就能反映出绕组变形的信息，就可以比较绕组对低压脉冲响应的波形来判断绕组是否发生了变形。1818低压脉冲分析法介绍低压脉冲分析法介绍n最早提出并使用低压脉冲法的国家是波兰（1966年），此后英国和美国又对其进行了改进，其主要用途是确定变压器是否通过短路试验，现已被列入IEEE电力变压器短路试验导则和测试标准。低压脉冲法克服了阻抗法灵敏度不高的缺点，能检出绕组23mm的弯曲变形。然而，由于LVI法采用的是时域脉冲分析技术，在现场使用时抗干扰能力差，双屏蔽电缆和接地线排列方式、周围物体等均对测试结果有影响。另外易受灵敏度校正过程的影响，需要使用一个特殊结构和精细调整的测试系统，以消除脉冲传递过程中的折反射问题和脉冲信号源的不稳定性问题，故现场使用往往重复性不好。1919阻抗分析法阻抗分析法n其原理是通过测量变压器绕组在50Hz下的阻抗或漏抗，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。n多年来的现场使用经验表明该方法由于受条件所限，现场很难达到额定电流(尤其对大型变压器)，且对测试仪表的检测精度要求很高，往往难以获得必要的检测灵敏度，有时仅对那些绕组变形严重的变压器有效。2020阻抗分析法测试系统阻抗分析法测试系统*一般在低电压下实施阻抗测量，施加的电压根据变压器容量的大小一般取几百伏，为避开铁心非线性的影响，所加电流应2A。*变压器短路阻抗及其电感分量与绕组几何尺寸及相对位置有关，通过在线检测变压器阻抗的变化即可分析绕组状况。变压器短路阻抗由绕组结构决定，绕组变形是否及变形大小可由短路阻抗值变化大小来判断。2121小波分析在变压器绕组变形诊断中的应用小波分析在变压器绕组变形诊断中的应用*其在时域和频域同时具有良好的局部化性质，对高频采用逐渐精细的时间和空间域的采样步长，可以将信号分解成位于不同频带和时间段内的成分。*信号中的频率、相位、时刻和幅值等各种信息大都体现为某时刻信号变化的快慢。信号的变化可以通过小波变换捕捉。*低压脉冲法用于变形检测时，由于两次测量间隔时间较长及现场干扰使测试结果重复性差，使用困难。2222超声波在变压器绕组变形诊断中的应用超声波在变压器绕组变形诊断中的应用*超声波在两种不同声阻抗的媒质中传播，从一种媒质进入另一种媒质时，由于两种媒质的声阻抗相异，则在两种媒质的界面会发生反射，变压器绕组变形超声波检测正是基于这一原理实现的。*将超声探头置于变压器油箱外表面，超声探头在高压电脉冲激励下，发射脉冲超声波，超声波穿透变压器箱体钢板进入变压器油中传播，在油与绕组界面，由于声阻抗相异而产生反射波，反射回的超声波为超声探头接收并被转换成电脉冲信号。2323频率响应分析法频率响应分析法*频率响应分析法(Frequency Response Analysis Method)简称为FRA法。*频率响应分析法是将一稳定的正弦电压扫描信号施加到被试变压器的一端，同时记录该端和其它端点上的电压幅值及相角，从而得到被试变压器绕组的一组频响特性，即H、L，则该频响特性在变压器绕组变形前后的变化反映出绕组变形的信息。2424n频率响应法（FRA）诊断变压器绕组变形的思想，最早是由加拿大的E.P.Dick在1978年提出的，随后在世界各国得到了较为广泛的应用，普遍反映使用效果较好，认为能够在变压器不吊罩的情况下快速检测出相当于短路阻抗变化0.2%和轴向尺寸变化0.3%的绕组变形现象。与低压脉冲法（LVI）相比，由于FRA法采用了先进的扫频测量技术，所测量的均是幅值较高、频率预先已知且低于1MHz的正弦波信号，便于用数字处理技术消除干扰信号的影响，信号传播过程中的折反射问题也容易得到解决，故具有较强的抗干扰能力，测量结果的重复性也易于得到保证。2525*用扫频信号发生器将一稳定的正弦扫描信号施加到被试变压器绕组的一端，同时记录该端和绕组另一端的电压幅值和相角，利用双通道数据采集卡采集被试端和响应端的数据，传送到计算机，获得一组频响曲线。2626n变压器线圈的等值电路 n变压器线圈一般都设计为饼式结构，其目的是为了绝缘和耐压考虑的，同时各饼之间都有间隙，便于散热，各线圈饼对地及对其它相、其它电压等级线圈都有一个临近电容，线圈自然也有电感。另外套管还有对地电容，引线及接头对地也有电容，所有这些按其所在结构的位置，都有其所代表的结构参数，所以按其结构，可以构成一个变压器的线圈在进行测试时的一个等值电路。当频率超过1kHz时，变压器的铁心基本不起作用。每个绕组均可视为一个由电阻、电容、电感等分布参数构成的无源线性双端口网络，并且忽略绕组的电阻（通常很小）n变压器设计时，是不会允许在50Hz以及附近频率处产生谐振的，所以在低频段，线圈是感性的。n由于变压器油的介电常数与油温有一定的关系，所以用三相绕组之间在同一油温下图谱的比较，更容易判断，以免由于温度改变而产生判断上的失误。2727n电力变压器绕组的传递函数H(j)主要取决于其内部电感、电容分布等参数，大量试验研究结果表明，变压器绕组的频率相应特性通常具有如下特征：na 当频率低于100kHz时，其频率响应特性主要由线圈的电感所决定，谐振点通常很少，对分布电容的变化较不敏感；nb 当频率超过1MHz时，绕组的电感又被分布电路所旁路，谐振点也会相应减少，对电感的变化较不敏感，而且随著频率的提高，测试回路（引线）的杂散电容也会对测试结果造成明显影响；nc 在100kHz1MHz的范围内，绕组的分布电感和电容均发挥作用，其频率响应特性具有较多的谐振点，能够灵敏的反映出绕组电感、电容的变化情况。2828nDcp为线圈的平均直径，H为线圈高度，b为线圈厚度 空心电感的电感量变化分析空心电感的电感量变化分析 2929n在单位高度内，线圈圈数N增加，则电感量增加；即线圈在单位高度内压缩，则电感量增加。如果线圈在单位高度内被拉开，线圈等效匝数减小，电感量减小。n对于线圈的等效直径看，一般线圈的导线长度不会变化。如果线圈失圆，则会使等效直径变小。变形时，电感量则会减小。n线圈厚度一般变形后会发生改变，线圈在受力后压缩成波浪状，厚度减小，电感量会略有增加。3030绕组变形种类以及变形在等值电路中的等效分析 n整体变形整体变形 n整体变形：这种变形最常见是在运输过程中震动冲击力造成的，这种变形一般整体情况良好，只是线圈之间相对移动。这种变形一般不改变线圈的电感量和饼间电容，只改变线圈对地电容。所以其频谱图上各谐振点都存在，只是都向高频方向平移。另外在受电动力时，如有几根撑条受力移动位置或脱落，在受力消失后，则在原来的压紧力的作用下向一边偏心，同时由于电动力造成内线圈收缩或外线圈扩张，高低压线圈之间的距离改变，对地电容减小，使谐振频率均向高频方向移动。谐振频率的改变量在较小的变化时与变形量成正比。其频谱图上的最大特征是，各谐振峰都对应存在，只是平移。这种变形一般引线都分别牵动，300kHz以上将有一定的改变。3131n整体压缩：整体压缩：线圈在电磁力或制造工艺的原因，会出现高度尺寸上的压缩。线圈在高度上的减小，将使线圈的总电感增加；同时使线圈饼间的电容增加。在对应的频谱图上，变形相曲线将出现第一个谐振峰向低频方向移动；同时第一谐振峰还将伴随着幅值升高；中高频部分的曲线与正常相的频谱曲线相同。n整体拉伸：整体拉伸：线圈在出现固定压板松动、垫块失落等情况时，会出现高度尺寸上的拉伸。线圈在高度上的增加，将使线圈的总电感减小；同时使线圈饼间的电容下降。在对应的频谱图上，变形相曲线将出现第一个谐振峰向高频方向移动；同时第一谐振峰还将伴随着幅值下降；中高频部分的曲线与正常相的频率曲线相同。3232n局部变形局部变形 n局部变形是指线圈的总高度未发生改变，或等效直径和线圈厚度尚未出向大面积的改变；只是部分线圈的尺寸分布均匀度改变，或部分线饼出现小程度等效直径的改变，线圈的总电感基本不变，所以故障相和非故障相的频谱曲线在低频段的第一个谐振峰点处将重合，随着部分变形面积的大小，对应的后续几个谐振峰将发生位移。3333n局部压缩和拉开变形局部压缩和拉开变形：这种变形一般认为是由于电磁作用力造成的，由于同方向的电流产生的斥力，在线圈两端被压紧时，这种斥力会将个别垫块挤出，造成部分被挤压，而部分被拉开。这种变形在两端压钉未动的条件下，一般不会牵动引线；这种变形一般只改变饼间的距离（轴向），在等值电路中体现在并联电感上的电容（饼间电容）的改变上。引线未被牵动力的条件下，频谱的高频部分将变化很小。线圈整体并未被压缩，只有部分饼间距离拉开，部分饼间距离压缩。频谱图上可以看到，有部分谐振峰向高频方向移动，并伴随着峰值下降；而有部分谐振峰向低频方向移动，并伴随着峰值升高。变形面积和变形程度可以通过比较谐振峰点明显移动所处的位置，（第几个峰）及谐振峰的移动量来估计分析。局部压缩和拉开变形影响到引线时，频谱图的高频部分将发生变化。局部压缩和拉开变形程度较大时，低频与中频段有些谐振峰会重叠，个别峰会消失，有些谐振峰幅值升高。3434n匝间短路：匝间短路：如果线圈发生金属性匝间短路，线圈的整体电感将会明显下降，线圈对信号的阻碍大大减小。对应到频谱图，其低频段的谐振峰将会明显的向高频方向移动，同时由于阻碍减小，频响曲线在低频段将会向衰减减小的方向移动，即曲线上移20dB以上；另外由于Q值下降，频谱曲线上谐振峰谷间的差异将减少。中频和高频段的频谱曲线与正常线圈的图谱重合。n线圈断股：线圈断股：线圈断股时，线圈的整体电感将会略有增大。对应到频谱图，其低频段的谐振峰将会向低频方向略有移动，幅值上的衰减基本不变；中频和高频段的频谱曲线与正常线圈的谱图重合。3535n金属异物：金属异物：在正常线圈中，如果在饼间中存在金属异物，虽然对低频总电感影响不大，但饼间电容将增大。频谱曲线的低频部分谐振峰将向低频方向移动，中高频部分曲线的幅值将有所升高。n引线位移引线位移：引线发生位移时，不影响电感，所以频谱曲线的低频段应完全重合，只在200kHz500kHz部分的曲线发生改变，主要是衰减幅值方面的变化。引线向外壳方向移动，则频谱曲线的高频部分向衰减增大的方向移动，曲线下移；引线向线圈靠拢，则频谱曲线的高频部分向衰减减小的方向移动，曲线上移。3636n轴向扭曲：轴向扭曲：轴向扭曲是在电动力作用下，线圈向两端顶出，在受到两端压迫时，被迫从中间变形，若原变压器的装配间隙较大或有撑条受迫移位，则线圈在轴向扭成S形；这种变形由于两端未变动，所以只改变了部分饼间电容和部分对地电容。屏间电容和对地电容将减小，所以频谱曲线上将发生谐振峰向高频方向移动，低频附近的谐振峰值略有下降，中频附近的谐振峰点频率略有上升，而且300kHz500kHz的频谱线基本上保持原趋势。n线圈幅向线圈幅向(径径)变形：变形：在电动力作用下，一般内线圈是向内收缩，由于内撑条的限制，线圈可能发生幅向变形，其边沿成锯齿状，这种变形将使电感略有减小，对地电容也略有改变，所以在整个频率范围内的谐振峰均向高频方向略有移动。外线圈的幅向变形主要是向外膨胀，变形线圈总电感将增加，但内外线圈间的距离增大，线饼对地电容减小。所以频谱曲线上第一个谐振峰和谷将向低频方向移动，后面的各峰谷都将向高频方向略有移动。37373838变压器绕组变形测试仪 n测试仪组成 n变压器绕组变形测试仪采用的是频率响应法工作原理，其系统的基本组成如图4.1所示。通过计算机的管理和控制，扫频信号发生器依次把输出的不同频率的正弦波电压信号Vs(t)加到变压器绕组的末端，高速采集系统同时记录该端子及绕组对应首端上的电压信号Vi(t)和Vo(t)的波形，并进行相应的数字化处理，得到其在不同扫描频率下的幅值和相位，然后根据下式求得被测绕组的幅频响应特性或相频响应特性，显示在计算机屏幕中并可由彩色打印机进行输出。39394040绕组变形试验试验原理绕组变形试验试验原理 nK 分布电容；L 分布电感；C 对地分布电容；U1 等效网络激励端电压；nU2 响应端电压；Us 信号源输出阻抗；R 匹配电阻。n说明：变压器绕组变形的幅频响应特性采用图1所示的频率扫描方式获得。连续改变外施正弦波激励源Us的频率f，测量在不同频率下的响应端电压U2和激励端电压 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相应曲线。4141现场测试过程中的注意事项现场测试过程中的注意事项n5 现场测试过程中的注意事项 n可靠的测试是变压器绕组变形判断的基础。尽管频率响应法是一种高灵敏度的绕组变形诊断方法，能够检测出微弱的绕组变形现象，且基本不受外界杂散干扰信号的影响，但由于测试回路中任何电气参数的改变都会灵敏地在频响特性中反映出来，故在测试过程中应注意以下几个方面的问题，以获得较好的使用效果。n5.1 对测试环境的要求 n如果变压器绕组中存在静电电荷，一方面将对频率响应特性产生影响，有时甚至无法保证前后两次测试结果的重复性；另一方面可能损坏测试仪器。因此，试验前应将被试变压器线端充分放电。并最好安排在所有直流试验项目(如绕组直流电阻试验、泄漏电流试验)之前进行绕组变形测试工作。4242n5.2 对变压器状态的要求 n5.2.1对引线、周围接地体和金属悬浮物的要求 n绕组变形测试应在解开变压器所有引线(包括架空线、封闭母线和电缆)的前提下进行。变压器引线的对地杂散电容往往是不固定的，三相之间也不会完全平衡，引线杂散电容将改变频响特性曲线。为保证测试结果的重复性，得出精确的诊断结果，应拆除所有与被试变压器套管连接的引线，并使这些引线尽可能的远离变压器套管(周围接地体和金属悬浮物需离开变压器套管20cm以上)，以减少杂散电容的影响。尤其是与封闭母线连接的变压器。n5.2.2 对分接位置的要求 n绕组的频率响应特性与分接开关位置有关，分接开关的位置不同时，频谱图有较大的区别。测试时必须正确记录分接开关的位置。n应尽可能将被试变压器的分接开关放置在第一分接，以获取较全面的绕组信息，特别对有载调压变压器。对于无载调压变压器，应保证每次测量在同一分接位置，便于比较。4343n5.2.3 对接地的要求 n测量过程中接地非常重要，它除了保护仪器设备外，主要是使高频电流的流向必须正确，否则测量结果将无法一致。n变压器铁心必须与外壳可靠接地。测试仪外壳、测量阻抗外壳必须与变压器外壳可靠接地。如果接触不良，频率响应曲线有可能出现毛刺等异常现象。n5.3 测试接线方式 n频率响应测试的扫频信号建议从绕组的末端注入，首端输出。根据变压器的不同接线组别，绕组变形测试的接线方式也不同。n5.3.6 其它注意事项 n应保证测量阻抗的接线钳与套管线夹紧密接触。如果套管线夹上有导电膏或锈迹，必须使用砂布或干燥的棉布擦拭干净。4444测试接线方式测试接线方式 n频率响应测试的扫频信号建议从绕组的末端注入，首端输出。根据变压器的不同接线组别，绕组变形测试的接线方式也不同。n5.3.1 YN接线 n扫频信号输入阻抗接于中性点O，输出测量阻抗分别接在A、B、C上。这种测量方法，可以将非测量相上接收到的干扰信号由信号发生器上的低阻抗来吸收。如图5.1所示。4545nY接线 n由于中性点未引出，应按以下方式接线，如图5.2所示。n输入阻抗接于A，输出阻抗接在B测试。n输入阻抗接于B，输出阻抗接在C测试。n输入阻抗接于C，输出阻抗接在A测试。4646n对于接线 n输入阻抗接于C，输出阻抗接在A相，代表A相。n输入阻抗接于A，输出阻抗接在B相，代表B相。n输入阻抗接于B，输出阻抗接在C相，代表C相。4747n有平衡绕组的变压器 n对于有平衡绕组的变压器，测试时必须解开接地。4848频率响应图谱的特征频率响应图谱的特征n6.1.1 差异是绝对的 n从微观的角度看，变压器由于型号、容量、电压等级、线圈绕法、绕组结构、位置和引线等的不同，不同绕组的频谱图肯定不同，且有的存在较大的差异，就算是同一厂家生产的也一样。这一方面说明频响法的灵敏度高，另一方面，使得频谱特征归类不容易。国产和进口变压器，由于结构设计上有一定的差异，频谱有较明显的差别。n6.1.2 具有相对的一致性 n从宏观的角度看，对于制造工艺良好的同一台变压器，其同一侧三相绕组的结构基本是一致的，测得的频响特性曲线通常具有一定的可比性，特别是对没有分接开关的低压绕组。这是进行变形诊断的基础。4949n6.1.3 低压绕组的一致性较好 n低压线圈多为连续式绕组，匝数少，结构简单，阻抗小，无分接绕组，因此工艺上三相易做到一致，频响曲线干扰毛刺少，三相频谱曲线一致性较好。n高、中压绕组则多为饼式或纠结式，匝数多，阻抗大，大多带有分接绕组，结构复杂，反映在频谱曲线上，响应较小，毛刺多，相与相之间的一致性较差。n6.1.4 厂用变压器的一致性较差 n厂用变压器(包括厂变和备变)由于多采用双分裂结构，相与相之间的一致性普遍都比主变的差，且厂用变压器遭受短路故障的几率较高，累积效应造成一致性较差。5050n6.1.5 三相变压器的一致性较好 n三相变压器特征图谱上相与相之间的一致性比单相变压器好。n另外，从绕组的特征图谱上谐振峰的分布情况，可以判断变压器绕组的防陡波特性，为改善变压器绕组的绝缘设计提供依据。从整体上看，如果一个绕组的频谱曲线上谐振峰少，比较平坦，则说明一旦陡波（如雷电波，操作波）侵入绕组后，绕组内部发生谐振的可能性小。因此，危害绕组绝缘的电位分布发生的可能性小，说明设计合理。另一方面，如果谐振峰上升很快，说明绕组的阻抗函数存在高阶极点，绕组对陡波的响应快，易损坏。5151n6.2 变形测试的判断 n并非所有的变形都会立即危及到变压器的安全运行。因此，就有必要对变形发生的部位、程度和种类进行仔细的分析和判断，从而为维修决策提供依据。n6.2.1 低压绕组为主，高、中压绕组为辅 n实际上，低压绕组发生短路故障的几率要比高、中压绕组高的多。因此，对于大型变压器而言，低压绕组的频谱是判断变形的重要特征图谱。无论是相与相之间的横向比较，还是与上次(或原始值)的纵向比较，低压绕组的特征频谱是主要依据。n在分析高、中压绕组的频谱时，应仔细判断频峰的特征。n值得指出的是，各绕组之间的变形会相互影响，这是因为线圈的压缩或膨胀会明显的改变另一侧线圈的电气分布参数，甚至连带变形。所以，需综合各侧线圈的频谱变化，作出全面的分析和判断。5252n6.2.2 横向比较为主，纵向比较为辅 n由于横向比较的曲线测试条件、接线方式基本一致，因此应优先考虑进行相与相之间的横向比较，再进行与原始数据或上次数据的纵向比较。n另外，应优先考虑与原始数据的纵向比较。n在没有原始数据的情况下，横向比较时有时需要考虑特殊结构对频响特性曲线影响。例如对于那些带有平衡绕组的变压器，受平衡绕组的不对称性（通常位于低压绕组的内侧，且以开口三角形的方式联接）的影响，测得的三相绕组的频响特性往往有较大的差异。因此，在没有原始测试数据结果，单纯根据三相绕组间频响特性的差异来判断特殊结构变压器的绕组变形时，往往具有一定的局限性。如果测得的频响特性三相一致性较好，通常可得出较为明确的诊断结果，即可以认为变压器绕组没有发生明显的变形现象。但如果测得的频响特性一致性较差，或者仅有其中两相的频响特性较为一致，则有可能得出错误的诊断结果，即把正常的变压器绕组判断为变形。5353n6.2.3 低频段为主，中、高频段为辅 n从等值电路上可知，频率响应的频率范围各有所代表。na 当频响特性曲线低频段(1kHz100kHz)的谐振峰发生明显变化时，通常预示着绕组的电感变化或发生整体变形现象。因为频率较低时，绕组的对地电容及饼间电容所形成的容抗较大，而感抗较小，如果绕组的电感发生变化，势必会导致其频响特性曲线低频部分的谐振峰频率左右移动。对绝大多数变压器来说，其三相绕组低频段的响应特性曲线较为一致。如果发现不一致的情况，一般表明线圈整体结构出现问题，可能会危及运行，应慎重对待，根据其它测试手段来重点分析判断。5454nb 当频响特性曲线中频段（100kHz600kHz）的谐振峰发生明显变化时，通常预示着绕组发生扭曲和鼓包等局部变形现象，因为在频率范围内，绕组的分布电感和电容均发挥作用，其频率响应特性具有较多的谐振峰，故而根据其各个谐振峰频率的变化情况能够较灵敏地反映出绕组分布电感、电容的变化情况。对于那些遭受突发短路电流冲击的变压器，如果其谐振峰频率的分布与短路冲击前的有较大改变，例如谐振峰频率左右移动或谐振峰数目减少或增多，通常可认为绕组发生了局部变形现象。nc 当频响特性曲线高频段（600kHz）的谐振峰发生明显变化时，通常预示着绕组的对地电容改变。因为在高频条件下，绕组的感抗增大，基本被饼间分布电路所旁路，故对谐振峰变化的影响程度相对较低，基本以电容的影响为主。由于绕组饼间电容通常较大，故对地电容的改变（如绕组整体位移或分接开关引线的对地距离发生变化）是造成该频段内频响特性曲线变化的主要因素。n如果在中频和高频段频谱图发生差异，应具体的分析这种差异是否代表线圈引线的结构差异或分接开关引线长短的差异，这种差异有些是变压器设计制造中固有的。5555n波形观察为主，相关系数判断为辅 n但在实际运用中，不能死搬硬套上述标准(特别是对遭受过短路冲击的变压器)，上述标准还有待完善。如果需要确定线圈变形的详细情况和变形的严重程度，则应具体对被测绕组频率响应特性曲线的变化情况进行分析，找出波形的各种细微变化和发展趋势来慎重分析。n6.2.5 综合判断 n当分析出有变形时，应根据这种变形发生的线圈及对线圈对绝缘的危害判断是否需要立即退出运行。例如：局部的小程度的轴向压缩或拉开变形发生在低压绕组时，可以认为不会立即危害运行；而如果发生在高压绕组，则可能会引起饼间绝缘距离不够危及运行安全。又例如：某些变压器线圈之间发生小程度偏心时，线圈之间的绝缘强度不够会造成局部放电、油色谱改变，引起瓦斯动作等。而有些变压器因为线圈间的绝缘强度裕度比较大，较小程度的偏心不会危及变压器运行。n所以变压器线圈变形分析应根据频谱图上的谐振峰的改变以及其它变压器常规试验结果、变压器具体结构来进行。具体问题，具体分析，避免造成误判，导致不必要的损失。5656n目前频谱法仍主要为定性分析用。测量低压短路阻抗可以作为与频响法互为补充的方法。测量低压短路阻抗可以做到定量分析，但国标和IEC标准仍以建立在绕组额定电流下的电抗测量为准，缺乏可比性。n值得指出的是：作为一种检测方法，它目前还不是很完善，是对目前其他已经较为成熟的检测方法的一种补充，它不能取代其他方法。例如，油色谱发生变化，而变形测试未发生变形，不能说明变压器没有故障。有些变压器是正在正常运行的，检测后发生变形，并不一定需要立即退出运行。5757n6.3 绕组变形程度的分类 n实践表明，对绕组变形的定性判断已能满足变压器运行部门需要。因此把变形分为以下三种：n轻微变形：指存在不明显的变形，变压器仍可以继续运行，绕组不需要整修。n明显变形：指存在明显变形，需要加强监督，应在适当时安排检修，再次短路或遭受其他冲击时应进行综合测试、分析判断乃至吊罩检查后方可继续运行。n严重变形：指因变形不得继续使用。n6.4 变压器绕组变形判断程序 na.首先对测试结果进行相间比较;nb.如果相间比较不合格，应进行纵向比较；nc.如果a、b都不满足，则应检查测试接线，确认后再重测，测得的频响特性曲线一般在-10-80dB之间，如果超出此范围，应检查试验回路是否接触不良或断线；nd.如果重测波形与第一次所测波形一致。在正式下结论前，应先了解变压器的基本情况，若不存在下述7种情况，方可定性为变形；5858ne.该变压器是否是抗短路能力较差的薄绝缘铝线圈、自耦变中压绕组或分裂变压器低压绕组;nf.变压器是否发生出口或近区短路冲击，继电保护是否在规定时间内动作;ng.运输、吊装中是否撞击过;nh.其他试验项目是否正常，外壳是否异常;nI.变压器是否是某些小厂或现场检修的变压器，这些变压器可能频响特性一致性较差;nj.500kV变压器其高压侧绕组频响特性的一致性可能较差;nk.角接绕组分开试验时由于内部引线不一致，三相频响特性曲线可能不一致。59596060绕组变形检测方法的比较绕组变形检测方法的比较*低压脉冲分析法具有灵敏度高、测试速度快的优点，但在现场使用时，抗电磁骚扰能力较差。测量间隔时间较长时，重复性不好。*频率响应分析法用于现场要比低压脉冲法易于实施，测得的图谱较稳定，重复性好，不易受试验接线、外界骚扰的影响。频响法应用比较普遍。*短路试验法对于微弱变形不敏感，只能反映对绕组整体电感影响较大的变形。6161#2主变受短路冲击后试验及解体检查报告主变受短路冲击后试验及解体检查报告*设备型号：SFZ8-31500/110，常州变压器厂1995年12月产，出厂编号：95-148-183，10kV侧遭受出口短路冲击*开关三相均烧损，其中B、C相触头烧熔严重。调故障录波图分析，短路时间约2秒，折算到低压侧的短路电流有效值最大为14193A，而低压侧额定电流为1732A。*电气试验结果：外观检查和常规电气试验，取油样进行色谱分析，结果均正常。*频响结果：本次测试高压侧三相频响特性较一致，与原始数据也基本一致；低压侧三相频响特性曲线一致性较差，与原始数据相比，a进b出、b进c出方式下与原始数据较一致，而c进a出方式下与原始数据差异较大(与基准数据之间的相关系数小于0.5)，初步判断低压绕组变形严重，尤其是低压a相线圈，可能已危及安全运行。6262#2#2主变受短路冲击后试验及解体检查报告主变受短路冲击后试验及解体检查报告主变受短路冲击后试验及解体检查报告主变受短路冲击后试验及解体检查报告6363解体情况分析解体情况分析*三相低压线圈均出现整体扭转(从上往下看顺时针方向)，上端部从上往下数15饼均出现波浪状变形，同时线圈垫块松散移位；*A相、B相低压线圈表面均出现长条形鼓包变形，方向位于油箱低压侧，其中A相低压线圈变形部位从上往下贯穿全部线饼，下端部10余饼线饼挤靠在一起，并有线饼坍塌现象；B相低压线圈从上往下第32120饼全部鼓包变形；C相低压线圈除整体扭转和端部几饼波浪变形外无其它明显变形；*A相高低压主绝缘击穿，三层围屏全部贯穿，击穿点位于线圈中段，低压线圈从上往下6364饼、高压线圈从上往下4546饼处，对应低压线圈鼓包位置；击穿范围较小，高压线圈可以进行局部修复处理；*三相高压线圈均未发现明显变形现象；6464B主变事故分析及修复处理主变事故分析及修复处理*220kV#2主变(型号SFPS7-120000/220，沈阳变压器厂1993年5月出厂，出厂编号93B050851，额定电压230/121/38.5kV*低压cz绕组与ax绕组频响曲线相关系数为0.0866，与by绕组频响曲线相关系数为0.0866，表明低压cz绕组存在严重变形 6565nC相低压侧从上往下数第41饼开始出现变形，从下往上数第44饼开始变形，从上端往下4156饼共15饼严重变形，变形的线圈挤靠在一起，绝缘纸、撑条发生断裂，发生变形的绕组绞混在一起。6666谢谢大家谢谢大家!