低電壓短路阻抗法在變壓器繞組變形診斷中的應(yīng)用

覃慧良

摘 要：變壓器自身的主要性能參數(shù)是短路阻抗。這一性能參數(shù)可以決定系統(tǒng)出現(xiàn)短路時(shí)變壓器自身內(nèi)部電動(dòng)力以及短路時(shí)整體電流的大小。變壓器運(yùn)行中出現(xiàn)事故的主要原因是變壓器繞組變形造成的，它會(huì)將變壓器的短路阻抗更改，引起間接或直接的變壓器事故或故障。該文通過(guò)分析低電壓短路阻抗法的應(yīng)用原理，結(jié)合變電站變壓器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中變壓器為220 kV，在沖擊記錄超標(biāo)后研究變壓器是否存在繞組變形情況，并針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行診斷。

關(guān)鍵詞：變壓器 低電壓短路阻抗法 繞組變形 變電站

中圖分類號(hào)：TM51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）09（c）-0081-01

1 低電壓短路阻抗法在變壓器故障中診斷原理

Zk為變壓器短路阻抗，這一參數(shù)是變壓器負(fù)載阻抗值為零時(shí)的內(nèi)部等效阻抗。Xk0為短路阻抗的無(wú)功分量，也就是常被稱作是漏電阻抗以及短路阻抗的參數(shù)值表示形式。

系統(tǒng)設(shè)備正常運(yùn)行過(guò)程中如果將中心的臨近效應(yīng)與繞組的電阻忽略，那么變壓器短路阻抗Zk值與短路阻抗Xk0值基本相等，這一過(guò)程中產(chǎn)生的電抗值可以通過(guò)頻率W與電感Lk兩個(gè)數(shù)值的乘積顯示出來(lái)，其中漏電感Lk可以更加直接、純粹的反映出變電器繞組發(fā)生的變形程度以及位移偏差。變壓器繞組的漏電感Lk是兩個(gè)繞組相對(duì)距離（同心圓的兩個(gè)繞組的半徑R之差）的增函數(shù)，若這兩個(gè)繞組的高度值用H表示，那么漏電感Lk的數(shù)值與H的算術(shù)平均成反比。也就是說(shuō)Lk與繞組直接是相對(duì)位置函數(shù)值關(guān)系，Lk=f（R×H）。從中可以看出Lk受到短路阻抗Zk以及短路電抗Xk的影響，那么若變壓器正常運(yùn)行時(shí)發(fā)生繞組變形，自身的幾何尺寸發(fā)生位移變化，那么就會(huì)直接引起Lk變化，間接影響到Zk以及Xk的改變。

若對(duì)運(yùn)行中運(yùn)輸或安裝過(guò)程中的變壓器存在繞組變形等疑問(wèn)，想要確定是否存在短路電流沖擊或者沖撞等行為，在檢查過(guò)程中需要比較變壓器出廠值與受到?jīng)_撞之后的短路阻抗值做比對(duì)，可以通過(guò)數(shù)值變化推斷出變壓器在安裝或運(yùn)行過(guò)程中是否產(chǎn)生繞組變形或位移故障。

對(duì)變壓器進(jìn)行短路阻抗檢測(cè)過(guò)程中，額定電流與低壓小電流條件下的變壓器鐵芯磁通率都非常小，也就是不能達(dá)到磁通飽和狀態(tài)。磁路的主要組成部分也是構(gòu)建磁通回路的主要成分，其中包括油、紙以及銅，這些非鐵性材料是非常重要的結(jié)構(gòu)組成，因?yàn)榛芈分?9.9%以上的磁壓都是以線性形式降落在這些非鐵性材料上的，那么Lk的線性界定范圍可以看作是電流值從零至短路電流。由此可見，短路電抗值與檢測(cè)過(guò)程中的電壓和電流并沒有直接關(guān)系，漏抗的檢測(cè)可以使用較低的電流或較低的電壓，并不會(huì)對(duì)復(fù)驗(yàn)性產(chǎn)生影響。變壓器電抗值Xk在頻率一定時(shí)由繞組幾何尺寸決定；Zk，是低電壓短路阻抗法判斷變壓器繞組有無(wú)變形的物理基礎(chǔ)。

2 變電站變壓器檢測(cè)分析實(shí)驗(yàn)

該文實(shí)驗(yàn)選用一級(jí)變電站的變壓器，該變壓器型號(hào)為SFSZ10-150000/220。變電站安裝變壓器過(guò)程中發(fā)生沖擊超標(biāo)現(xiàn)象，負(fù)責(zé)記錄的一起上現(xiàn)實(shí)X方向?yàn)?.7 g，Y方向?yàn)?.0 g，Z方向?yàn)?.3 g。這與出廠值3.0 g垂直方向進(jìn)行對(duì)比的話，需要對(duì)變電站主變壓器進(jìn)行內(nèi)部檢驗(yàn)并進(jìn)一步確定變壓器運(yùn)行的可靠性。

主變壓器內(nèi)檢項(xiàng)目列表：

（1）需要對(duì)引線夾持、絕緣支架和引線進(jìn)行檢查，進(jìn)一步確認(rèn)上述結(jié)構(gòu)是否存在松動(dòng)并加以緊固。檢查絕緣部位與引線之間的安全距離，檢查絕緣引線是否存在隱患，保證其無(wú)損傷。

（2）需要對(duì)銅排以及低壓線圈之間的出現(xiàn)的螺栓進(jìn)行檢查，同時(shí)注意銅排之間螺栓是否存在松動(dòng)現(xiàn)象。

（3）需要對(duì)可視范圍內(nèi)的引線、繞組以及開關(guān)進(jìn)行檢查，進(jìn)一步確認(rèn)分界線與開關(guān)觸頭是否存在松動(dòng)現(xiàn)象，并加以緊固。

（4）需要對(duì)繞組壓板以及壓塊之間的緊固程度做檢查，一旦出現(xiàn)松動(dòng)要加以緊固，同時(shí)要確保上部相間楔板之間不存在松動(dòng)。

（5）需要對(duì)地面與鐵芯連接處進(jìn)行檢查，確保絕緣性良好，接地部分鐵芯面積不能過(guò)大。

（6）需要對(duì)上夾件、橫梁、下夾件、拉板處加以緊固，防止螺栓松動(dòng)。

（7）需要對(duì)隔板、圍屏處做檢查，防止松動(dòng)。針對(duì)各個(gè)繞組進(jìn)行檢查，防止墊塊之間產(chǎn)生位移，若有松動(dòng)痕跡加以緊固。

（8）需要對(duì)鐵芯與上夾件、橫梁、下夾件、拉板處緊固程度做檢查，并保持連接處的絕緣性良好，銜接處松動(dòng)需緊固。

（9）需要對(duì)所有接地線的絕緣性能做檢查，并保證接地線的牢固程度，托幼松動(dòng)痕跡要加以緊固。

3 結(jié)論分析

第一，主變壓器發(fā)生沖擊之后，若沖擊記錄顯示的數(shù)值超過(guò)了出廠值3.0 g那么需要對(duì)其進(jìn)行內(nèi)檢，將故障排除之后做低電壓短路阻抗實(shí)驗(yàn)，由內(nèi)檢結(jié)果以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以診斷主變壓器中繞組變形現(xiàn)象。

第二，運(yùn)輸變壓器過(guò)程中要注意運(yùn)輸方式，避免發(fā)生碰撞，加強(qiáng)運(yùn)輸過(guò)程中的防護(hù)，有效防止沖擊現(xiàn)象發(fā)生。

第三，繞組變形診斷方法各有優(yōu)點(diǎn)，低電壓短路阻抗法與頻率響應(yīng)法相結(jié)合診斷變壓器繞組變形可提高判斷準(zhǔn)確性。以上方式較適合于實(shí)驗(yàn)過(guò)程，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)繞組形變的話，可以結(jié)合繞組的直流電阻測(cè)試、等值電容測(cè)試、空載損耗試驗(yàn)、局部放電等，將這種方式靈活應(yīng)用到檢測(cè)過(guò)程中，能夠?qū)ψ儔浩鞯睦@組形變?cè)\斷更加準(zhǔn)確。

第四，實(shí)驗(yàn)得出數(shù)據(jù)通過(guò)縱向與橫向相互對(duì)比分析之后得出的數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確，這種分析方法具有時(shí)效性。所以就要求在使用變壓器過(guò)程中要從出廠值開始記錄，記錄過(guò)程中要涵蓋安裝、運(yùn)行等過(guò)程中的數(shù)據(jù)信息，并以此建立變壓器穩(wěn)定狀態(tài)參數(shù)的檔案資料。最重要的是在變壓器正常運(yùn)行過(guò)程中需要定期檢測(cè)短路阻抗，以此才能夠在穩(wěn)定性運(yùn)行中掌握變壓器繞組狀態(tài)，在變壓器存在隱患時(shí)給與及時(shí)的判斷與維護(hù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 李杰.中小型電力變壓器故障模式與可靠性運(yùn)行[J].變壓器，2011，34（4）：9-12.

[2] 王夢(mèng)云.大型電力變壓器短路事故統(tǒng)計(jì)與分析[J].變壓器，2012，34（10）：12-17.

[3] 凌愁.電力變壓器繞組變形的頻率響應(yīng)分析法[J].變壓器DL/T911-2004，2011（6）.