判斷變壓器繞組變形的三種方法

李 軍

（國(guó)電電力大同發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 大同 037043）

0 引 言

變壓器是電力系統(tǒng)中最重要的設(shè)備之一，其安全可靠運(yùn)行對(duì)保證電網(wǎng)的安全具有十分重要的意義。而繞組變形是變壓器安全運(yùn)行的一大隱患，許多實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明，在繞組變形后絕緣試驗(yàn)和油色譜試驗(yàn)都難以發(fā)現(xiàn)。變壓器繞組發(fā)生變形后，繞組失去穩(wěn)定性，導(dǎo)致局部扭曲、鼓包或移位等永久變形現(xiàn)象。因此需要對(duì)變壓器的繞組進(jìn)行變形診斷工作，以確保變壓器的安全運(yùn)行。

1 判斷變壓器繞組變形的三種方法

變壓器發(fā)生短路后，對(duì)繞組是否變形以及變形程度的判斷，主要有3種方法，即電容量法、頻率響應(yīng)法和低電壓短路阻抗法。

1.1 電容量法

變壓器繞組的電容量，可用介損電橋在測(cè)量繞組介質(zhì)損耗時(shí)同時(shí)測(cè)得。變壓器繞組的介質(zhì)損耗和電容量測(cè)試是預(yù)防性試驗(yàn)的常規(guī)試驗(yàn)項(xiàng)目。對(duì)于該試驗(yàn)項(xiàng)目，國(guó)標(biāo)GB 50150—2016《電氣裝置安裝工程 電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》均有明確的要求，對(duì)電容量規(guī)定與出廠值相比允許偏差為±3%。變壓器在出廠后，其各繞組的電容量基本上是一定的，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的交接和預(yù)防性試驗(yàn)中其電容量變化也較小；當(dāng)出現(xiàn)繞組的電容量發(fā)生較大變化時(shí)，就要考慮繞組是否有變形的可能，因此可以通過(guò)電容量的變化來(lái)初步判斷變壓器的內(nèi)部變形情況[1]。

1.2 頻率響應(yīng)法

采用頻率響應(yīng)法判斷變壓器繞組變形，主要就是對(duì)頻率響應(yīng)特性進(jìn)行比較。當(dāng)變壓器繞組發(fā)生變形后，會(huì)使變壓器的分布參數(shù)發(fā)生變化，其頻率響應(yīng)特性也會(huì)發(fā)生改變。將不同時(shí)期的頻率響應(yīng)特性與變壓器原始的響應(yīng)特性進(jìn)行橫向、縱向比較，即可判斷變壓器是否變形。該方法有較高的靈敏度和準(zhǔn)確度，但應(yīng)排除檢測(cè)條件和檢測(cè)方式造成的影響[2]。

1.3 低電壓短路阻抗法

變壓器的短路阻抗主要是電抗分量的數(shù)值，電抗分量就是繞組的漏電抗，由繞組的幾何尺寸所決定，變壓器繞組變形肯定會(huì)引起短路阻抗數(shù)值的改變。檢測(cè)后，均應(yīng)分析同一參數(shù)的3個(gè)單相值的橫比互差；同一參數(shù)值與原始數(shù)據(jù)和上一次測(cè)試數(shù)據(jù)的縱比之差。再結(jié)合繞組的電容量和頻率響應(yīng)特性，進(jìn)一步準(zhǔn)確判斷變壓器繞組有無(wú)變形及其變形的嚴(yán)重程度[3]。

2 案例分析

無(wú)論是電容量法、頻率響應(yīng)法還是低電壓短路阻抗法，最基本的分析方法都是通過(guò)縱比和橫比來(lái)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析?？v比就是與上一次測(cè)試的結(jié)果比，包括出廠和交接驗(yàn)收數(shù)據(jù)，與變壓器發(fā)生故障前的測(cè)試結(jié)果比；橫比，就是同一臺(tái)變壓器3個(gè)單相之間的測(cè)試結(jié)果互相比，其差值要滿足規(guī)定值。顯然，縱比要直觀些，影響其可比性的因素比橫比少。因此，建立測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)是非常必要的。

某啟備變銘牌如下，型號(hào)為SFSZ－45000/220；額定容量為45 000/36 000/9 000 kVA；組別為YNyn0yn0+d；高壓電壓為220±8×1.25% kV；低壓電壓為10.5/3.15 kV；出廠日期為2003.11；生產(chǎn)廠家為保定天威保變電氣股份有限公司。

（1）采用電容量法測(cè)量繞組的變形情況，測(cè)試結(jié)果如下。

在預(yù)防性試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，該啟備變高壓繞組對(duì)中、低壓繞組及地的電容量（9 914 pF）較交接值（10 240 pF）減少3.2%；而中壓繞組對(duì)其他繞組的電容量（20 640 pF）較交接值（18 780 pF）增大9.9%；低壓繞組對(duì)其他繞組的電容量（26 880 pF）較交接值（23 450 pF）增大14.6%。根據(jù)這些電容量的變化規(guī)律可初步判斷為高壓與中壓主空道距離加大，中壓與低壓、低壓與平衡主空道距離變短，進(jìn)而得出中、低壓均有輻向向內(nèi)凹進(jìn)的可能。

（2）采用頻響法測(cè)量繞組的變形情況，測(cè)量結(jié)果如表1、表2、表3所示。

表1 高壓繞組頻率響應(yīng)特性參數(shù)

表2 低壓1繞組頻率響應(yīng)特性參數(shù)

表3 低壓2繞組頻率響應(yīng)特性參數(shù)

從這些數(shù)據(jù)可明顯看出，該變壓器高壓側(cè)三相間頻響特性一致性基本一致，低壓側(cè)三相間頻響特性存在差別。

（3）采用低電壓短路阻抗法測(cè)量繞組的變形情況，測(cè)量結(jié)果如下。

試驗(yàn)采用單相電源法，短接對(duì)側(cè)繞組的所有端子（非被測(cè)繞組開(kāi)路）后，將單相電源逐相加壓，測(cè)取各相繞組參數(shù)。表4為低電壓短路阻抗測(cè)試結(jié)果表。其中，低電壓短路阻抗標(biāo)準(zhǔn)要求注意值為2%。

根據(jù)表4的低電壓短路阻抗數(shù)據(jù)分析，高壓對(duì)中壓A、B兩相的電抗明顯大的較多，這兩相主空道變化可能較大。

該變壓器返廠解體后，發(fā)現(xiàn)高壓三相均沒(méi)有明顯變形情況；高壓線圈拔出后，發(fā)現(xiàn)中壓A、B兩相有明顯變形，并無(wú)法與低壓和平衡線圈脫離；這3種檢測(cè)方法均證明了該變壓器繞組發(fā)生了嚴(yán)重的變形，必須馬上吊罩修理。

表4 低電壓短路阻抗測(cè)試結(jié)果表

3 結(jié) 論

（1）變壓器繞組的電容量測(cè)試方法簡(jiǎn)單，只需一臺(tái)介質(zhì)損耗儀就可以完成，基層單位都能具備；而繞組頻率響應(yīng)法和低電壓短路阻抗法在實(shí)際工作中一般都不具備條件，且要求試驗(yàn)人員具備高素質(zhì)能力和豐富的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，否則容易發(fā)生誤判斷；所以當(dāng)變壓器發(fā)生短路后，首先應(yīng)對(duì)變壓器繞組進(jìn)行電容量測(cè)試，初步判斷變壓器內(nèi)部絕緣狀況。

（2）測(cè)量繞組電容量后要及時(shí)與出廠值或歷次值進(jìn)行比較，若電容量變化不大，符合國(guó)標(biāo)規(guī)定電容量變化率不大于±3%，說(shuō)明變壓器沒(méi)有變形，該變壓器繞組狀況良好；若繞組電容量變化很大，在排除外在影響因素后，要及時(shí)增加頻率響應(yīng)和低電壓短路阻抗這兩項(xiàng)試驗(yàn)，進(jìn)一步確定變壓器繞組是否變形。

（3）對(duì)變壓器的試驗(yàn)數(shù)據(jù)要建立健全試驗(yàn)臺(tái)賬，并與歷年的試驗(yàn)數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行比對(duì)，包括電容量法、頻率響應(yīng)法和低電壓短路阻抗法；同時(shí)還要積累豐富的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)要運(yùn)用多種試驗(yàn)方法進(jìn)行綜合分析，否則容易引起誤判斷。