电力变压器绕组变形故障诊断原理及应用

技术与市场

技术研发

第18卷第6期2011年

电力变压器绕组变形故障诊断原理及应用

覃伟斌

（广西电网公司贵港供电局，广西贵港

摘

537100）

要：对变压器故障诊断进行了简单的介绍，并以变压器绕组变形故障这一变压器故障为例，对故障的检测方法进行

了分析和讨论。

关键词：电力变压器；故障；排除

doi:10.3969/j.issn.1006-8554.2011.06.0430

引言

观测，因此，工作人员往往会通过“短路阻抗分析法”和“频率响等外部试验对其变化情况进行分析，从而给检修工应分析法”

作提供更多的依据。试验方法能够免去放油吊罩检查所带来的人、物、财力消耗，并且能够在最大程度上缩短因检修所导致其中的“频率响应分析法”指的就是在变压器的某的停电时间。

一侧绕组施加一个固定的频率，并在另一侧进行接收，根据其中的变化对变压器绕组的变形程度进行判断。该方法目前已经在各类原因所导致的绕组变形的判断中得到了广泛的应用。2

试验原理

作为电力系统的主要设备，电力变压器在整个系统中占有重要的地位，其工作状态的好坏不仅影响着系统的正常运行和可靠性，还会对其它电力设备的运行产生巨大的影响。如果在变压器使用过程中，出现变压器出口短路故障对变压器的危害很大，常常造成变压器绕组的各种变形，严重的还会导致变压器突发性的损坏事故。从变压器运行的实际情况看，变压器承受短路电流冲击以后，有时用常规的电气试验项目和绝缘油分析均在预防性规程规定的范围内，但吊罩检查发现绕组已明显由于这些变形的事故隐患不断累积，会造成事故的突发，变形。

造成电网事故，造成不良社会影响和严重设备损失。因此，使用切实有效的故障诊断技术，对电力变压器所发生的故障进行及时的分析和解决，对于保障电力系统的运行和维护无疑具有重要意义。1

变压器绕组变形故障及其损害

在超过lkHz的高频率下，变压器绕组的铁芯可以认为是不起任何作用的，因此，我们可以将变压器的各个绕组看作是由线性电阻、电容、电感等分布参数组成的无源线性二端口网络，“频率响应分析法”所依据的是变压器等值电路可以被看成而

共地二端口网络，其频率特征可以通过H（jω）=Uo（jω）/Ui（jω）这一传递函数来表示。由于不同变压器都有着自身独特的响应特征，因此，在发生绕组变形之后，变压器的各项参数都会发生变化，这样就会导致传递函数的变化。通过对变压器的频率响应特征的分析和比对，我们就可以对变压器绕组的变化情况进行了解，所以，掌握绕组变形之前的频率响应特征就成为了对绕组变形进行分析和比较的基础。目前广泛使用的是某电科院的TDT6变压器绕组变形分析仪，依此原理研制的仪器相对比较成熟。3

接线要求及方式

变压器中的绕组是处在由其它绕组所形成的磁场环境当中的，因此，当电流通过的时候，绕组就会受到电动力的作用。如果通过的是正常工作状态下的电流，那么电动力的值就会变得非常小，对于绕组的损害也非常轻微。如果发生短路事故，尤其是近区、低压侧出口位置发生的短路事故就将导致较大的电流通过绕组，使电动力急剧上升。在运行过程中，变压器难免会出现各种各样的故障短路，在强大电动力的作用下，变压器绕组就有可能出现失稳的状况，进而导致松脱、移位、断股或局部扭曲，严重时甚至会直接导致突发性损坏。在发生变形之后，如果没有及时进行处理，就会留下严重的故障隐患：

）会导致绝缘距离的变化、绝缘损伤，进而造成局部放（1

电。在过电压的作用下，容易发生饼、匝间击穿，诱发突发性的绝缘事故。在局部放电的长期作用下，甚至会在正常工作电压下发生绝缘击穿，设备损毁。

（2）绕组的抗短路能力和机械性能降低。因此，其变形现象会在下一次遭到故障短路电流冲击时加剧，若电动力作用过强，甚至会发生损坏。

（3）由于绕组的松脱、移位、拉伸、断股或局部扭曲，变压器的容量等参数发生了变化，在超过变形后可载电流的作用下，容易发生过热、喷油、熔断等设备事故，设备损毁损失。

变压器的全封闭使其内部绕组的变化无法从外观上直接

（1）在对变压器进行绕组变形试验之前，应对变压器是否进行了直流试验项目进行检测，确保变形试验不在直流试验之若情况限制，则应对变压器绕组进行充分放电，再进行后进行。变形试验。

（2）在正式进行试验之前，工作人员应将与变压器套管端头相连的引线全部拆除，并使其远离套管。对于那些无法拆除引线的变压器，可以将其套管末端作为响应端。不过需要注意的是，应将检测结果与同等条件下的检测结果进行比较。

（3）如果变压器带有分接开关，则应在其最高分接处进行测量，或者在每次测量时确保分接开关的位置不变。

（4）为了最大程度的减小接触电阻，激励和响应信号的测量端应与变压器绕组端口紧密联接。

（5）输入和检测单元的接地线应同时在变压器铁芯接地点

77

技术研发TECHNOLOGYANDMARKET

Vol.18,No.6,2011

位置连结，并且确保接地的可靠性。

主要的接线方式如图1所示。

等缺陷。这里所说的漏抗就是指散布在绕组内部、绕组之间、绕组与油箱之间的漏磁形成的感应磁势，因此，它对于漏磁磁路所发生的变化非常敏感。而短路阻抗则是指漏抗和绕线电阻的平方、开方，一般来说，大型变压器的绕线电阻都会远远低于漏抗，因此，阻抗也可以在一定程度上对漏抗的变化进行反映，并且更加容易被准确测量。

在实际工作中，阻抗的测量一般在低电压下进行，根据被测变压器容量的大小，电压多取几百伏，同时还应确保电流大于2A，以最大程度的消除绕组铁芯的非线性影响。短路阻抗法对于绕组变形的测量准确度较高、重复性也更好，没有发生绕组变形的变压器，测量结果在20年以内的差距不会超过0.2%，若这一差距增加到2.5%，则应将测试周期缩短并进行绝缘检查，若差距继续加大并超过了5%，则应立即停止运行并进行绝缘检查。

在进行绕组变形试验的时候，对于电压等级≤35kV的变压器，应尽量采用低电压短路阻抗法进行判断；对于电压等级≥66kV的变压器，应尽量采用频率响应法进行判断。5

结语

端输入，A端测量

端输入，B端测量端输入，C端测量a端输入，b端测量b端输入，c端测量c端输入，a端测量

A端输入，B端测量B端输入，C端测量C端输入，A端测量

图1

a端输入，x端测量b端输入，y端测量c端输入，z端测量

主要接线方式示意图

44.1

分析及判断方式纵向比较法

作为电力系统最为重要的设备之一，变压器的结构相对复杂，热场和电场的分布也不够均匀，所以变压器的事故发生率在电力设备中还是相对较高的。因此，工作人员在日常工作中应严格执行相关检修和安装标准，确保变压器长期处于额定功率的状态运行。另外，还应注意加大对变压器的故障检测力度，综合使用各项检测方法对其进行内部和外部分析，从而对发生故障点部位进行更加准确的判断，避免因盲目停止运行而导致的供电中断造成的损失。

总的来说，随着绕组变形测试方法的广泛应用，该项目已经作为预防性试验及变压器故障诊断的手段之一，若变压器发生了近区短路，都应在第一时间进行绕组变形试验。对于那些疑似出现绕组变形的变压器，可通过绝缘油色谱分析等手段进行综合比较，以便得到更加精确的分析结果。

参考文献：

所谓纵向比较法，是指对同一变压器、绕组和分接开关位置，对不同时期幅频响应特征进行比较和分析，并根据幅频响应的变化情况对变压器绕组变形程度进行分析。在检测灵敏度和准确性方面，纵向比较法具有较高的优势，但是，在实际应用过程中，应注意对检测条件和方式在不同时期的变化下所造成的影响进行全面考虑。

若同一绕组在不同时期的检测结果基本一致，则说明绕组较以往并没有发生变形情况；若检测结果出现了较大的差异，那么工作人员在排除由检测条件和方式对结果所造成的影响后，就可以认为绕组发生了变形。4.2

横向比较法

所谓横向比较法，就是指在同一电压等级的条件下，对变压器三相绕组的响频特征进行比较分析，以此来对绕组是否发生变形进行判断。由于不需要了解上一期的幅频响应特征，因此，该方法的操作更加简便，但是，在实际应用过程中，应注意排除三相绕组发生程度相似的变形以及固有差异性的可能。

若变压器的三相绕组在同一电压等级的条件下，试验结果基本一致，就可以认为绕组未发生变形；若三相绕组在同一电压等级的条件下，试验结果出现了一定差异，则说明其一致性较差，绕组可能出现了变形，应进行进一步的分析和确认。4.3

相关系数比较法

[1][2][3][4]

杨忠堂.电力变压器故障的原因及维护[J].消费导刊，2010，

(1)：113-113.

王殿一,张海燕.变压器的运行故障分析与预防措施[J].中国科技博览，2010,(33):561-561.

芦迪,赵家峰.变压器过热故障诊断与维护[J].经济技术协作信息，2010,(33):105-105.

乐娟娟.电力变压器故障类型分析及防范措施研究[J].北京电力高等专科学校学报，2010,(10):127-127.

相关系数比较法，主要是通过对比绕组幅频曲线相似度来对绕组是否发生变形进行判断。

除了前面介绍的三种频率响应分析法之外，对绕组变形问题进行分析的主要方法还有短路阻抗法。作为传统分析方法，短路阻抗法通过对变压器绕组的出厂阻抗值与其当前的短路阻抗的比较来分析变压器绕组是否发生变形。

通过对工频电压下变压器绕组的短路阻抗、漏抗进行测短路量，除了能否反映出绕组的变形，还能够反映出匝间开路、

78