變壓器繞組變形的測(cè)試技術(shù)經(jīng)多年發(fā)展，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，已成為電力工業(yè)的反事故措施之一，華北電力集團(tuán)公司已納入《電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》。為準(zhǔn)確判定變壓器繞組是否變形，根據(jù)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出了變壓器繞組變形的測(cè)試判據(jù)、判斷原則和注意事項(xiàng)。
關(guān)鍵詞頻率響應(yīng)法變壓器繞組變形判據(jù)
1基本情況
變壓器在運(yùn)行中不可避免地要遭受出口短路或近區(qū)短路故障沖擊，在運(yùn)輸安裝過(guò)程中也可能受到碰撞沖擊。在這些沖擊力(包括電動(dòng)力和機(jī)械力)作用下，變壓器繞組就可能發(fā)生變形(如軸向、徑向尺寸變化、位移、扭曲、鼓包等)而導(dǎo)致匝間短路，*終造成變壓器損壞。
變壓器遭受沖擊后，繞組是否有變形?是繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，還是立即退出運(yùn)行?這些問(wèn)題靠常規(guī)的電氣試驗(yàn)是不能解決的，即使是耗時(shí)費(fèi)力的吊罩檢查也只能檢查到圍屏或*外層繞組。進(jìn)入90年代，華北電力科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)研制了基于頻率響應(yīng)分析法的變壓器繞組變形測(cè)試系統(tǒng)，并將該系統(tǒng)向國(guó)內(nèi)各地推廣應(yīng)用，對(duì)電網(wǎng)**運(yùn)行及檢修起到了重要作用。如包頭強(qiáng)烈地震后，一臺(tái)220kV變壓器套管升高座法蘭扭裂，套管位移并噴油，經(jīng)采用變壓器繞組變形測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試，證明變壓器繞組沒(méi)有變形，在其它電氣測(cè)試合格的情況下，及時(shí)恢復(fù)了運(yùn)行；某臺(tái)220kV變壓器低壓側(cè)發(fā)生三相短路故障后，經(jīng)繞組變形測(cè)試確定低壓側(cè)三相繞組發(fā)生嚴(yán)重變形，高、中壓繞組無(wú)變形。制造廠在變壓器解體前制作了3個(gè)低壓繞組，使檢修時(shí)間大大縮短；某電廠一臺(tái)220kV廠變短路后只進(jìn)行常規(guī)電氣試驗(yàn)而未進(jìn)行繞組變形測(cè)試，3個(gè)月后正常運(yùn)行中發(fā)生事故致使變壓器損壞報(bào)廢，解體后證實(shí)上次短路造成的繞組變形處發(fā)生了匝間短路。
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經(jīng)過(guò)幾年來(lái)的大量實(shí)踐，證明了頻率響應(yīng)法能準(zhǔn)確有效地診斷變壓器繞組變形，而且該系統(tǒng)還有體積小，重量輕，穩(wěn)定性高，抗干擾，使用簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，因此在原電力工業(yè)部反事故措施及華北電力集團(tuán)公司反事故措施中明確規(guī)定應(yīng)進(jìn)行變壓器繞組變形試驗(yàn)。華北電力集團(tuán)公司《電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》(1996年)將變壓器繞組頻率響應(yīng)試驗(yàn)列入其中，規(guī)程規(guī)定110kV及以上變壓器在交接和短路后應(yīng)進(jìn)行繞組變形試驗(yàn)。隨著變壓器繞組變形測(cè)試(頻率響應(yīng)分析法)列入規(guī)程，這項(xiàng)工作將更加規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，也必將對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生更大的效益。
目前國(guó)內(nèi)變壓器繞組變形測(cè)試儀器主要有3種：計(jì)算機(jī)控制進(jìn)口頻響儀；計(jì)算機(jī)控制雙通道數(shù)據(jù)采集卡及進(jìn)口信號(hào)源；計(jì)算機(jī)控制雙通道數(shù)據(jù)采集卡及信號(hào)源卡。3種儀器各有優(yōu)缺點(diǎn)，但測(cè)試原理完全一樣。在變形判據(jù)方面，有相關(guān)系數(shù)法及差值法，其實(shí)質(zhì)也相同。目前對(duì)繞組變形的判斷是由大量試驗(yàn)研究得出的。通過(guò)開(kāi)發(fā)實(shí)踐，華北電力科學(xué)研究院積累了大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并收集了兄弟單位的一些試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上形成了較可靠的變形判據(jù)。
本文探討了變壓器繞組變形判據(jù)及判斷的一些原則和經(jīng)驗(yàn)，著重介紹了變壓器繞組變形典型測(cè)試結(jié)果，以期對(duì)變壓器繞組變形判斷做出有益的工作。
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2實(shí)際應(yīng)用
迄今為止，華北電力科學(xué)研究院已經(jīng)進(jìn)行了約200臺(tái)變壓器的繞組變形試驗(yàn)工作。試驗(yàn)工作按性質(zhì)可分為2類：
(1)變壓器投運(yùn)前的交接試驗(yàn)，主要目的在于提供原始數(shù)據(jù)，以便變壓器發(fā)生事故后，通過(guò)與原始數(shù)據(jù)對(duì)比，獲得可靠的判斷結(jié)果，也可以檢查變壓器安裝及運(yùn)輸情況；
(2)變壓器事故后的變形試驗(yàn)(包括對(duì)發(fā)生過(guò)短路的變壓器進(jìn)行的試驗(yàn))，主要目的在于對(duì)變壓器進(jìn)行**的分析與診斷，發(fā)現(xiàn)隱患，為變壓器**運(yùn)行及檢修工作提供依據(jù)。
3變壓器繞組變形判據(jù)
3.1有關(guān)測(cè)試方法的注意事項(xiàng)
可靠的測(cè)試結(jié)果是變壓器繞組變形判斷的基礎(chǔ)，測(cè)試時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：
(1)試驗(yàn)前儀器應(yīng)可靠接地，*好使用隔離變壓器；
(2)試驗(yàn)前應(yīng)將被試變壓器線端對(duì)地放電，以防靜電或感應(yīng)電損壞儀器；
(3)試驗(yàn)電纜放好后，先將電纜短接，檢驗(yàn)儀器及電纜是否完好，檢驗(yàn)曲線應(yīng)近似一條0dB直線(末端允許有±1dB)；
(4)輸入被試變壓器銘牌以及分接位置，注明試驗(yàn)是在末屏或變壓器外部直接接線；
(5)應(yīng)注意電纜與儀器及被試變壓器接觸良好；
(6)應(yīng)盡量在*大分接位置試驗(yàn)；
(7)應(yīng)盡量保持變壓器外部接線一致； 來(lái)源:http://www.tede.cn
(8)對(duì)110kV及以上變壓器繞組，試驗(yàn)引線與套管間雜散電容可能會(huì)影響其頻響曲線高頻部分的一致性，應(yīng)盡量在前后試驗(yàn)或三相試驗(yàn)時(shí)保持一致：
(9)試驗(yàn)中如果變壓器三相頻響特性不一致，應(yīng)檢查設(shè)備后重做，直至同一相兩次試驗(yàn)結(jié)果一致；
(10)試驗(yàn)完成后，檢查數(shù)據(jù)文件是否存妥，然后退出測(cè)試系統(tǒng)并依次關(guān)機(jī)。
3.2變壓器繞組變形判據(jù)
經(jīng)驗(yàn)表明：中、低頻部分(10～500kHz)的頻響曲線具有較豐富的諧振點(diǎn)，這些諧振點(diǎn)的變化靈敏地反映了變壓器繞組斷股、鼓包、扭曲、餅間錯(cuò)位等變形情況，而高頻部分(500kHz以上)能反映出變壓器繞組位移。在進(jìn)行判斷時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)注意中、低頻部分，高頻部分可作為參考。大量實(shí)踐研究表明，對(duì)繞組變形較準(zhǔn)確的定性的判斷已能滿足變壓器運(yùn)行部門的需要。
基于上述需要，我們把變壓器繞組變形分為以下3種。
(1)輕微變形：指存在不明顯變形，變壓器仍可以繼續(xù)運(yùn)行，繞組不需要整修。
(2)中度變形：指存在明顯變形，需加強(qiáng)監(jiān)督，應(yīng)在適當(dāng)時(shí)機(jī)安排檢修，再次短路或其它沖擊將有很大可能造成變壓器損壞，需要整修或更換繞組。
(3)嚴(yán)重變形：指因變形而不能繼續(xù)運(yùn)行，必須馬??處理。
針對(duì)上述三種程度的變形我們給出了附表的參考注意值，其含義是兩條曲線差值的方均根值。根據(jù)大量的試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算，選定計(jì)算參考注意值的頻率范圍為10～515kHz，乃至700kHz。曾使用附表注意值判斷變壓器繞組變形約400臺(tái)(其中約20臺(tái)已變形)，尚無(wú)誤判斷。
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(1)首先對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行相間比較，如果所得的差值小于相應(yīng)的注意值，則變壓器繞組無(wú)變形；
(2)如果測(cè)得曲線注意值超過(guò)了相應(yīng)的注意值，需要將測(cè)試結(jié)果與該變壓器的原始測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較。如果兩次測(cè)試的差值接近，則變壓器繞組無(wú)變形；
(3)如果沒(méi)有原始測(cè)試結(jié)果，則可與同廠同型同期變壓器的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較；
(4)*后判定變壓器繞組變形還應(yīng)參考輔助判斷條件及注意事項(xiàng)。
3.4輔助判斷條件
試驗(yàn)前應(yīng)掌握有關(guān)變壓器的基本情況。如果以下4項(xiàng)均為否，即使超過(guò)注意值也不應(yīng)判斷為繞組發(fā)生變形。如果以下4項(xiàng)有1項(xiàng)是，且超過(guò)注意值，變壓器繞組才有可能變形。
(1)該變壓器是否是抗短路能力較差的薄絕緣鋁線圈變壓器或分裂線圈變壓器；
(2)該變壓器在運(yùn)輸安裝過(guò)程中，是否發(fā)生過(guò)碰撞；
(3)該變壓器是否發(fā)生過(guò)出口或近區(qū)短路；
(4)該變壓器其它試驗(yàn)項(xiàng)目(如直阻、線圈對(duì)地介損及電容量、色譜等等)是否存在不合格；
3.5注意事項(xiàng)
根據(jù)200多臺(tái)變壓器的測(cè)試和分析經(jīng)驗(yàn)，得出以下幾條注意事項(xiàng)：
(1)在低頻部分(幾十kHz)頻響曲線一般能夠較好地重合，否則應(yīng)懷疑測(cè)試接線接觸**；
(2)一般來(lái)說(shuō)35kV及以下變壓器(包括廠變)頻響特性一致性可能較差，應(yīng)在交接時(shí)留原始數(shù)據(jù)待比較；
(3)測(cè)得的頻響曲線一般在＋20～-80dB之間，如果超此范圍應(yīng)檢查試驗(yàn)回路是否接觸**或斷線；
(4)角接繞組分開(kāi)試驗(yàn)時(shí)三相頻響特性可能不一致；
(5)平衡繞組可能引起三相頻響特性不一致；
(6)繞組嚴(yán)重變形會(huì)影響臨近繞組的頻響特性；
(7)有些小廠及現(xiàn)場(chǎng)檢修的變壓器，由于工藝較差可能導(dǎo)致變壓器繞組頻響特性不一致；
(8)有資料表明溫度對(duì)頻響特性有影響。
4結(jié)束語(yǔ)
(1)實(shí)踐證明變壓器繞組變形測(cè)試技術(shù)(頻率響應(yīng)法)是一項(xiàng)行之有效的試驗(yàn)方法，其測(cè)試儀器、測(cè)試方法、判據(jù)也日趨完善。對(duì)電網(wǎng)**生產(chǎn)有重大的經(jīng)濟(jì)效益；
(2)變壓器繞組變形測(cè)試儀器自動(dòng)化程度高，使用簡(jiǎn)單，但試驗(yàn)人員應(yīng)認(rèn)真學(xué)習(xí)，提高對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的認(rèn)識(shí)，以保證試驗(yàn)結(jié)果的可靠；
(3)判斷變壓器繞組變形是一項(xiàng)較復(fù)雜的綜合技術(shù)，不能簡(jiǎn)單地靠附表的判據(jù)判斷，應(yīng)綜合考慮各種因素并注意參考已有的經(jīng)驗(yàn)(華北電力科學(xué)研究院提供大量的變形實(shí)例)，必要時(shí)可請(qǐng)專家會(huì)診；
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(4)較可靠的定性的判據(jù)已能滿足運(yùn)行部門的需要。片面要求準(zhǔn)確定量分析的判斷在工程上沒(méi)有多大的意義，且有事實(shí)證明會(huì)引出較多的誤判斷。