電力變壓器繞組變形檢測與診斷技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

姚濤

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，電力設(shè)施及生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行需要大量的電力，而變壓器繞組的變形對電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行有著重要的影響。如果沒有科學(xué)有效的手段，及時發(fā)現(xiàn)并消除變壓器旁路變形，將帶來安全問題。為此，本文分析了變壓器繞組變形的檢測方法及可能產(chǎn)生的影響，并與各種檢測診斷方法進(jìn)行比較，以幫助調(diào)查者選擇合適的檢測診斷方法，判別該組變壓器繞組變形。隨著電網(wǎng)容量的快速增長，變壓器繞組變形和損壞的次數(shù)明顯增加。切斷變壓器時，短路是引起故障的主要原因，說明干擾電流會產(chǎn)生軸向力和徑向力，并可能在變壓器周圍扭曲。如果不能及時發(fā)現(xiàn)變形問題并及時修復(fù)，甚至可能損壞絕緣材料，導(dǎo)致短路、主絕緣或穿孔。采用診斷技術(shù)，可以準(zhǔn)確檢測機(jī)組內(nèi)部變形，防止事故進(jìn)一步惡化。

關(guān)鍵詞：變壓器;繞組變形;檢測;診斷

1原因分析

變壓器的軸向尺寸在外力作用下會發(fā)生變化，從而引起繞組位置、截面輪廓的簡化以及繞組阻力狀態(tài)附近的應(yīng)力變化。若變壓器部分遭受強(qiáng)電流沖擊，不能及時解決高壓問題，將導(dǎo)致機(jī)組周圍電流壓力過大，造成短路?？赡艽嬖诘陌踩[患將導(dǎo)致周邊部件變形，影響變壓器正常工作，嚴(yán)重影響電氣運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

2離線方法及其應(yīng)用

目前，國內(nèi)外最常用的短路阻抗、低壓保護(hù)、頻譜分析等方法是離線檢測。在檢測繞組周圍變形時，主要是利用變壓器內(nèi)部的線性阻抗，再結(jié)合無源線性網(wǎng)絡(luò)來檢測和分析內(nèi)部參數(shù)。

2.1短路阻抗法

短路電阻是指變壓器繞組變形時內(nèi)阻為零。變壓器輸入端的等溫電阻可視為一種短路電阻。電阻主要分為電阻部分和阻抗部分。而且在電流互感器中，電阻元件通常只占電阻的很小一部分，其阻抗是主要組成部分。變壓器的短路電流開關(guān)元件中，由于周圍形狀的變化，其過電流經(jīng)常發(fā)生變化，從而引起變壓器繞組變形電阻數(shù)據(jù)的變化。當(dāng)檢測變壓器周圍變形時，采用短路電阻法檢測其變形，并根據(jù)阻抗的變化判斷其變形。特別是短路電阻策略數(shù)據(jù)與變壓器或確定數(shù)據(jù)趨勢的比較。

2.2低電壓脈沖

當(dāng)前，變壓器短路試驗(yàn)采用低電壓脈沖法。在測試過程中，主要進(jìn)行數(shù)據(jù)的現(xiàn)場測試。低壓保護(hù)試驗(yàn)的基本原理是：當(dāng)變壓器高壓上升到變壓器上時，內(nèi)部磁導(dǎo)幾乎等于空氣的電導(dǎo)率，并把該組本身看作一個線性電阻。變形組合后，相應(yīng)電路的阻抗分布發(fā)生變化。向圓周某一部位施加低電壓脈沖，對應(yīng)的響應(yīng)信號又收到另一端。通過分析反應(yīng)信號的變化可以判斷群體變化。在較低的脈沖電壓下，在測試過程中可以快速檢測到變化。隨著重試次數(shù)的增加，測試結(jié)果的準(zhǔn)確性也大大提高，測試結(jié)果應(yīng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的變化而定。

2.3頻響分析法

光譜分析打破了低電壓試驗(yàn)的一些缺陷。這種測試方法主要是根據(jù)變壓器工作過程的頻率響應(yīng)特性來確定繞組周圍的變形。頻率試驗(yàn)主要是通過不斷變化的正弦波來確定不同頻段的響應(yīng)和觸發(fā)電壓，從而判斷兩段記錄的頻響特性。

光譜分析中，周圍群組的位置主要是通過譜圖確定的。在這種測量方法中，逐步引入偏移量，結(jié)合傳遞函數(shù)，確定變壓器環(huán)境量程變化。為了提高頻率分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.4離線測試對比分析

在分析這三種方法的應(yīng)用及特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，指出其優(yōu)缺點(diǎn)。選用測量方法時，首先要對變壓器進(jìn)行精度評定。LVI方法可以快速準(zhǔn)確地檢測軌道變形。然而，在實(shí)地考察過程中，對環(huán)境的影響很小，所以其他因素往往會做出錯誤的判斷。其次，F(xiàn)RA檢測方法對不同靈敏度條件下環(huán)境因素的穩(wěn)定性具有靈活性。FRA檢測方法能較準(zhǔn)確地判斷現(xiàn)場輕、輕殼的變形情況，為設(shè)備的快速調(diào)試提供了保證。然而，審計師的專業(yè)水平受到審計師的嚴(yán)格限制，這是其使用受限的主要原因。短路電阻法檢測時，采用均勻布線的方法，對檢測敏感，但由于靈敏度低，應(yīng)用較少。

3在線方法和對比分析

在線檢測群體晶體管可以分為省電和非節(jié)能兩大類。非靜電檢測方法主要有超聲波法和振動法，主要有頻率響應(yīng)法和短路電阻法。

3.1超聲波檢測法

超聲探傷法主要是檢測變壓器周圍變化的探頭，同步信號傳送變壓器周圍超聲的運(yùn)動，根據(jù)測得的超聲波溫度的反射率來確定變形。利用超聲檢測變壓器回水時間，測定變壓器參數(shù)。該方法是根據(jù)群上點(diǎn)與箱面的固

定距離，利用超聲波運(yùn)動對距離進(jìn)行檢測和分析。

3.2振動法

振動法主要是用振動傳感器檢測變壓器的振動，對線圈、鐵芯等進(jìn)行檢測。若變壓器工作正常，振動變化不特別大。在變形過程中，振動傳感器傳遞的數(shù)據(jù)會產(chǎn)生偏差。對振動傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確定變形狀態(tài)和變形位置。

3.3在線頻率響應(yīng)法

變頻器在工作時發(fā)出各種信號，如負(fù)載變化，故障后重合閘等。在此情況下，變頻器內(nèi)部有不同的信號，可以通過變頻器判斷。暫時性電壓、電流與變壓器的運(yùn)行狀態(tài)密切相關(guān)。采集、整理這些信號，得到變壓器正常工作所需的各種參數(shù)。在變頻器變形時，通過比較變頻器的瞬態(tài)和正常工作狀態(tài)的信號，從而確定其頻響特性，實(shí)現(xiàn)變壓器的在線監(jiān)測。

3.4在線短路阻抗法

在線短路電阻的應(yīng)用主要是計算變壓器電壓、電流輸出值，計算變壓器內(nèi)部等效短路電阻，得到運(yùn)行過程中存在的等效短路電阻。實(shí)時檢測變壓器電阻值，判斷其是否變形。短路電阻的計算常受電磁電流的影響，常用的算法有三種。一種是變壓器在負(fù)荷及負(fù)載條件下的短路電阻測量。后者的測試采用任何兩個負(fù)載電流值。不計電磁影響，建立電路的平衡方程。對短路電阻、漏電距離進(jìn)行檢測，利用系統(tǒng)技術(shù)，利用短路專家數(shù)據(jù)對計算結(jié)果進(jìn)行修正，從而確定測試數(shù)據(jù)的相對精度。

3.5在線測試方法對比

第一，超聲反射比較簡單，檢測更直觀。但是，由于油品和非油品之間存在著很大的差別，因此這種方法受溫度的影響較大，應(yīng)用受到限制。第二，因振動法不采用接線變壓器，因此試驗(yàn)中安全系數(shù)較高。但如何通過精確的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地確定包絡(luò)線的變形狀態(tài)。它既繼承了離線頻率法的優(yōu)點(diǎn)，又通過更新包絡(luò)變形法提高了檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。但不同類型的變壓器由于在使用過程中無法確定特征量，無法量化其內(nèi)部變形，因此不同類型的測試結(jié)果有所不同。短路電阻法是變壓器檢測常用的一種方法，盡管檢測方法簡單，但測量精度不夠穩(wěn)定。為提高測試精度，必須對測試平臺進(jìn)行優(yōu)化。

4增加常規(guī)變壓器抗短路能力

4.1在對現(xiàn)有變壓器短路電阻計算分析的基礎(chǔ)上，將模糊數(shù)學(xué)原理引入到變壓器短路電阻綜合評價中。

4.2基于模糊數(shù)學(xué)的模糊AHP方法可以有效地克服AHP算法的局限性。在評估中，我們始終堅持量化指標(biāo)的基本原則。從主觀因素上排除定性指標(biāo)的干擾，盡量避免主觀性因素的影響。結(jié)果表明，高壓繞組線餅的軸向力和強(qiáng)度安全系數(shù)最大，低壓繞組線餅和低壓繞組線餅的徑向力和強(qiáng)度安全系數(shù)分別為：高壓繞組線餅的強(qiáng)度安全系數(shù)。介紹了檢測變壓器短路電阻的要點(diǎn)，為實(shí)際應(yīng)用提供了參考。

4.3利用模糊層次分析法對變壓器的短路電阻進(jìn)行綜合評估，在變壓器生產(chǎn)、選型、安裝、調(diào)試過程中，根據(jù)評估結(jié)果，采取相應(yīng)的措施，保證電網(wǎng)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

結(jié)束語：

一般而言，變壓器繞組變形檢測與診斷的發(fā)展，都有許多檢測技術(shù)。脫機(jī)檢測的方法已經(jīng)比較成熟，需要在檢測過程中保證變壓器不工作，風(fēng)險低。但這會造成電力中斷，對日常生活和生產(chǎn)造成不利影響。采用在線監(jiān)測方法能有效地避免變壓器故障，提高供電企業(yè)的自動化和智能化水平，是今后變壓器監(jiān)測的主要方向之一。

參考文獻(xiàn)：

[1]王巖，劉云鵬，陳展，裴植，胡煥，程槐號，田源.改進(jìn)的變壓器繞組變形帶電檢測方法[J].高壓電器，2018，54（10）：85-89+96.