1、试验专业【一】频响法绕组变形试验2014年 2月频响法绕组变形试验定义及危害壹产生原因贰测量方法及分析叁注意事项肆目 录定义及危害定 义 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。定义及危害核心关键径向拉伸径向压缩 轴向延伸 轴向压缩轴向套叠绕组扭曲定 义定义及危害累积效应，不能及时发现，正常运行局放，绝缘击穿壹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贰绕组机械性能下降，再次遭受短路事故，承受不住电动力叁危 害产
2、生原因壹核心关键核心关键短路故障电流冲击贰叁肆在运输、安装、吊罩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 产生原因短路故障电流冲击 作用在变压器上的电动力可分为轴向 和径向 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。产生原因绕组动热稳定性能差，抗
3、短路能力不够近几年来，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。具体表现：变压器设计存在缺陷：没有正确计算短路冲击过程中各部件受力情况，所选材料强度低，压钉数量少，撑条少等；变压器制造工艺差，存在先天缺陷；1996 年前生产得 110kV 及以上变压器没有进行突发短路试验，变压器本身的抗短路能力较差，成为一大事故隐患；除高压侧外，变压器中压侧绕组再设分接开关，内部结构复杂，可靠性低。产生原因在运输、安装、吊罩中受到意外冲撞 受到意外的冲撞、颠簸和振动等机械原因，导致绕组变形。继电保护不完善，保护系统存在死区或动作失灵都会导
4、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重要原因。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%。产生原因继电保护不完善，动作失灵 基 础测量方法及分析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。即将变压器绕组视为无源线性双口网络。测量方法及分析原 理 在绕组的一端输入扫频电压信号Vs（依次输入不同频率的正弦波电压信号），通过数字化记录设备同时检测不同扫描频率下绕组两端的对地电压信号Vi(n)和Vo(n)，并进行相应的处理，最终得到被测变压器绕组的传递函
5、数H(n):H(n)=20logVo(n)/Vi(n)并将频率响应根据频率描绘成曲线来判断变压器绕组变形。传递函数即用拉普拉斯变换形式表示的无源双口网络的输出与输入之比。测量方法及分析分 析对变形图谱的分析宏观上通常用纵向比较法和横向比较法。纵向比较法指同一台变压器、同一绕组、同一分接开关位置、不同时期的曲线比较。横向比较法指变压器同一电压等级的三相绕组曲线比较，必要时借鉴同一制造厂同一时期的同型号变压器曲线。123测量方法及分析分 析对变形对变形图谱的图谱的分析微分析微观上通观上通常分低、常分低、中、高中、高三个频三个频段进行段进行分析分析低频段低频段(1kHz(1kHz100kHz)100
6、kHz)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。测量方法及分析分 析对变形对变形图谱的图谱的分析微分析微观上通观上通常分低、常分低、中、高中、高三个频三个频段进行段进行分析分析中频段中频段（100kHz100kHz600kHz600kHz）的谐振峰发
7、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。测量方法及分析分 析对变形对变形图谱的图谱的分析微分析微观上通观上通常分低、常分低、中、高中、高三个频三个频段进行段进行分析分析高频段高频段（600kHz600kHz）的谐振峰发生明显变化时，通常预示着绕组的对地
8、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。分析电感量的变化与本身的磁导率、匝数、线圈截面积以及线圈缠绕的紧密程度等都有关系。电容量的变化与本身介质的介电常数、板间距离、板面积等有关系。测量方法及分析分 析注意 事项在所有直流试验项目之前或者绕组充分放电之后进行。拆除所有套管引线，引线应远离变压器套管；周围接地体和金属悬浮物需远离变压器套管。引线无法拆除的可利用套管末屏抽头作为响应端进行测试。在最高分接下进行检测，并保证每次检测时分接开关位置相同。进行绕组变形测试的仪器尽量保持不变。注意 事项变压器铁芯接地良好，测试引线接地良好。测试线与套管线夹接触紧密，防止幅值降低。保证试验电源干净。变压器周围没有产生电磁场和强振动的工具在作业。测试中，测试线和接线钳不要碰触。注意 事项测试出现异常有内因和外因。312外因如测试线与仪器接触是否良好，导通测试线是否有断线，测试线电阻在50欧姆左右。内因如扫频信号源故障，注意变形仪器的自校验，掌握自校验的曲线波形。谢 谢
