對主變壓器近區(qū)短路繞組變形診斷的探討

周全

摘? 要：在電力系統(tǒng)中，變壓器發(fā)揮著重要作用，是一種電力主設(shè)備，若在運輸與安裝過程中其受到?jīng)_擊、碰撞或者是實際運用過程中出現(xiàn)了短路問題，那么就會導(dǎo)致繞組變形現(xiàn)象發(fā)生，不利于電力系統(tǒng)平穩(wěn)運行。因此，該文將對近區(qū)短路繞組變形類別進行分析，并詳細探究主變壓器近區(qū)短路繞組變形的診斷，希望可以為相關(guān)工作者的研究提供一些幫助。

關(guān)鍵詞：變壓器;近區(qū)短路;繞組變形

中圖分類號：TM733? ? 文獻標志碼：A

0 前言

隨著社會經(jīng)濟快速發(fā)展，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全得到了人們的廣泛重視。而電力變壓器在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，其運行的安全性會給電力系統(tǒng)帶來直接影響。因此，必須了解主變壓器近區(qū)短路繞組的變形類別，通過頻響分析法的運用，做好診斷工作，為變壓器正常運行提供有力保障。

1 近區(qū)短路繞組變形類別

1.1 縱向電動力損壞

對餅式繞組而言，其會由鴿尾墊塊沿著圓周提供支撐，若縱向的電動力較大，那么充當受壓力梁的兩墊塊之間的導(dǎo)線會由于彎矩過大而出現(xiàn)永久性的變形情況。同時，縱向電動力在一定程度上還能夠促使變壓器繞組在縱向上出現(xiàn)位移，如繞組整體上升或者是中部某一處撐開等。調(diào)查結(jié)果顯示，導(dǎo)致這一損壞出現(xiàn)的主要原因就是制作、裝配等不精良或者是高壓繞組與低壓繞組之間的原始狀態(tài)由于位移而使安匝出現(xiàn)不平衡的情況。

1.2 橫向與縱向電動力損壞

在線圈端部是由縱向漏磁的橫向與縱向分量形成的橫向與縱向電動力共同作用而引發(fā)的。而線圈中部則由縱向磁場的縱向分量形成的橫向電動力引發(fā)。具體損壞現(xiàn)象就是線圈出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)情況，端部出頭，特別是多根并繞螺旋式線圈或者是圓筒式線圈出頭，會沿著圓周位移，從而導(dǎo)致線圈導(dǎo)線出現(xiàn)歪斜、倒塌等問題。

2 主變壓器近區(qū)短路繞組變形的診斷

2.1 頻響分析法

對于遭受短路沖擊的變壓器，通常情況下，都是通過絕緣油分析或者是常規(guī)電氣試驗等，對變壓器絕緣情況進行檢查。在實際檢查過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)絕緣油分析結(jié)果與電氣試驗結(jié)果都處在預(yù)防性試驗規(guī)程的規(guī)定范圍內(nèi)，但吊罩檢查結(jié)果顯示，繞組出現(xiàn)嚴重變形或者是絕緣墊塊松動嚴重等情況，這也就表明，油化試驗與常規(guī)電氣試驗無法對主變壓器在遭到短路沖擊后的繞組變形情況進行準確判斷。同時，吊罩檢查雖然具有直觀的特點，但會耗費大量人力、物力以及財力，并且在對內(nèi)側(cè)繞組是否變形進行判斷時還存在一定困難，因此，在實際診斷過程中，可以加強對頻響分析法的運用。

在頻率較高電壓條件下，可以把變壓器各繞組當作由各分布參數(shù)組成的一個無源線性二端口網(wǎng)絡(luò)，如線性電容、電感以及電阻等。一般情況下，可以用傳遞函數(shù)H（jw）對繞組內(nèi)部的特性進行描述。若繞組出現(xiàn)變形情況，那么電容、電感等內(nèi)部分布參數(shù)必然會變化，并使等效的傳遞函數(shù)H（jw）極點與零點也隨之改變，并最終導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)頻率響應(yīng)特性改變。

在對變壓器繞組進行檢測時，頻響分析法的運用就是對變壓器繞組頻響特性進行檢測，并通過對檢測結(jié)果的橫向或者是縱向比較，以幅頻響應(yīng)特性差異為依據(jù)，得出變壓器繞組是否出現(xiàn)了變形情況。同時，在不斷對Us頻率進行改變的情況下，測量U2與U1在不同頻率中信號幅值的比值，并得到指定響應(yīng)端與激勵段繞組幅頻響應(yīng)曲線。其中，Us是正弦波激勵源的電壓，角頻率w=2pf，U2是指響應(yīng)端電壓，U1是指激勵端電壓。這一幅頻響應(yīng)曲線可以由對數(shù)形式表示出來，即H（f）=20log[U2（f）/U1（f）]，其中，H（f）是指在頻率為f時的傳遞函數(shù)模|H（jw）|，U2（f）與U1（f）則是指在頻率為f時的響應(yīng)端電壓與激勵端電壓的有效值或者是峰值|U2（jw）|與|U1（jw）|。

2.2 主變壓器的繞組變形頻響診斷

2.2.1 主變壓器相關(guān)參數(shù)

主變壓器的具體參數(shù)如下：型號是DSP—223000/500;相數(shù)是三相;聯(lián)結(jié)組標號是Iio;額定電壓是（550/-2×2.5%）/20 kV;h.v線路端子的絕緣水平是SI/LI/AC，即1175/1550/680 kV，中線點端子的絕緣水平是LI/AC，即185/85 kV，而l.v線路端子的絕緣水平則是LI/AC，即125? kV/55? kV。

2.2.2 試驗接線

首先，高壓側(cè)繞組。在具體試驗過程中，不把變壓器的套管氣室打開，而是把500 kV的高壓電纜逐漸接近開關(guān)站，并保證其一端是懸空接地的。把激勵信號注入主變壓器的中性點中，并把其高壓側(cè)套管末屏當作響應(yīng)端，然后展開具體測試。其次，低壓側(cè)繞組。同樣，也是不把變壓器的套管氣室打開，而是把500 kV的高壓電纜逐漸接近開關(guān)站，并保證其一端是懸空接地的。之后，利用低壓側(cè)的出線套管接線處對試驗線進行搭接，將相應(yīng)信號注入其中，并展開具體試驗。最后，繞組系數(shù)分析。通過上述試驗可以分別得出如下結(jié)果：在高壓側(cè)繞組試驗中，參數(shù)R21在各頻段的具體測試數(shù)據(jù)分別是1.8（1 kHz～100 kHz，低頻段）、3.24（100 kHz～600 kHz，中頻段）、2.35（600 kHz～1000 kHz，高頻段）以及3.49（1 kHz～1 000 kHz，全頻段）;參數(shù)R31在各頻段的測試數(shù)據(jù)是1.49（低頻段）、2.87（中頻段）、1.39（高頻段）以及2.96（全頻段）;參數(shù)R32的測試參數(shù)則是1.65（低頻段）、3.08（中頻段）、1.48（高頻段）以及3.09（全頻段）。在低壓側(cè)繞組試驗中，參數(shù)R21的測試數(shù)據(jù)是3.38、2.31、1.47以及2.41;參數(shù)R31的測試數(shù)據(jù)是3.25、2.16、1.7以及2.31;而參數(shù)R32的測試數(shù)據(jù)則分別是3.06、1.97、1.76以及2.24。

2.3 診斷結(jié)果

若變壓器的繞組出現(xiàn)變形情況，那么在等效模型中，相應(yīng)的電容、電感等參數(shù)也會隨之改變，并給傳遞函數(shù)的極點與零點分布帶來影響。通過對正交多項式的利用，對變壓器繞組傳遞函數(shù)進行擬合，獲得相應(yīng)的極點與零點，并以位置變化為依據(jù)，判斷繞組是否出現(xiàn)變形情況。在具體系統(tǒng)中，在對首端與中端電感增加5%之后的極點與零點進行分析時，只需要關(guān)注負半軸情況。通過分析具體圖形可知，極點實部能夠?qū)χC振頻率幅值相關(guān)信息進行反映，而虛部則是指諧振頻率大小。綜合考慮極點與零點變化，可以發(fā)現(xiàn)變電器繞組并沒有出現(xiàn)變形情況，并且處在正常工作狀態(tài)下。

結(jié)合繞組變形診斷對應(yīng)表（嚴重變形：相關(guān)系數(shù)小于0.6;明顯變形：相關(guān)系數(shù)處在0.6～1等）可以發(fā)現(xiàn)，在低頻率條件下，繞組對地電容與餅間電容之間會具有較大容抗與較小感抗，如果繞組電感出現(xiàn)變化，則幅頻響應(yīng)特性曲線的低頻部分波谷或者是波峰等會出現(xiàn)明顯位移。通過與低壓繞組的頻響特征曲線相對照可知，在低頻段，波谷與波峰位置并沒有出現(xiàn)明顯的變動，響應(yīng)特性曲線也十分相似，這表明變壓器電感無變化，并且繞組并發(fā)生短路問題;在中頻段，波谷與波峰無位移情況，這表明繞組不存在局部変形問題;在高頻段中，繞組對地電容無變化，意味著繞組并沒有發(fā)生引線或者是整體位移現(xiàn)象。由此可知，這一驗證方法和傳遞函數(shù)的判定方法可以獲得相同結(jié)果。

3 結(jié)論

綜上所述，做好主變壓器近區(qū)短路繞組變形診斷已經(jīng)成了一項重要工作。因此，必須了解繞組變形種類，并通過進一步歸納頻響曲線變化規(guī)律、完善診斷數(shù)據(jù)庫等措施，將頻響曲線的輔助作用充分發(fā)揮出來，促進診斷結(jié)果精準性的提升，及時解決變壓器故障問題，從而促進變壓器可靠、安全運行。

參考文獻

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