变压器绕组变形的三种测试方法(图文)
【如何测试变压器绕组变形】
在对电力变压器造成冲击的各种短路故障中，出口处短路对变压器的危害，会在变压器绕组中引起巨大电流，造成绕组变形，那么如何测试变压器绕组变形情况呢，一起来了解下。
变压器绕组变形的测试方法：
1)低压脉冲法。
它是利用等值电路中各个小单元内分布参数Lo、Co、go的微小变化所造成波形上的变化，来反映绕组结构上的变化。当外施脉冲波具有足够陡度，即包含有足够高频分量时，并且使用足够颇宰响应的示波器，就能把这些变化清楚地反映出来。
2)频响分析法。
它是用扫描发生器特一组不同额串的正弦波电压加到变压器绕组的 —端，把所选择的变压器其他端子上得到的信号振幅和相位作为频率的函数绘制成曲线。当变压器结构定型后，它的频响特性是一定的，一旦变压器绕组发生变形，则谐振点的位置和数量将有所改变。日前，北京电力科学研究院已根据此原理研制出变乐器绕组变形测试装置，其主接线如图2-155所示，其测试过程是：
首先，计算机发出命令，让扫描发生器单元输出一系列频率的正弦波电压，加到被试变压器上;同时让双通道分析单元分析、处理Ui、Uo信号，并传送到计算机存贮起来;待试验数据采集完毕后，计算机判断被试变压器有无绕组变形，并可以屏幕显示或绘制被试变压器频响特性曲线。
目前，利用上述装置已对80余台电力变压器进行测试。
3)特性试验法。
有的单位曾采用单相低压空载试验和短路试验检测220kV、120kVA 电力变压器绕组变形收到良好效果。例如，短路试验测得高、中之间B、C相短路阻抗比4 相明显增大，其中c相增大达8.6%，其余情况下，B、C相比A相均减小，减小最多的是中、低压间C相，达17%。
另外，测量电容量发现，该台变压器高、中压绕组容量增加 13.56%。低乐绕组电容量增加10.11%，所以有人认为，变压器受到短路冲击后，电容量变化超过1%很可能是绕组发生了变形。
二、变压器绕组变形的几种形式
当变压器遭受短路电流冲击或其他冲击后，变形有以下几种：
①绕组整体变形
由于运输过程中，受到冲击、倾斜、振动等外力影响，造成绕组位移。这种变形绕组尺寸不变，只是对铁芯的相对位移变化。绕组的电感量、饼间电容量不变，对地电容量变化。一般电容量减小。在等值电路中，谐振峰点向高频方向平移。所以，这种变形后所测频谱图中，和以前比较，各谐振点都仍然存在，不发生变化，只是峰值均向高频方向平移(向右)。
②饼间局部变形
在短路电磁力作用下使部分固定不牢线饼被挤压，另外一些线饼拉长，这样饼间电容被改变。这种变形的后果使等值电路图中一些电感变大，一些变小；与电感并联的饼间电容也随之改变。测量频谱图时，部分谐振峰点向高频方向移动，而且峰值下降；部分谐振点向低频方向移动，峰点升高。通过谐振峰值变化情况，判断饼间变形面积和变形程度。
③匝间短路
从理论上讲变压器绕组发生匝间短路后，电感值下降，频谱曲线发生明显变化，幅值上升，一些谐振点峰值消失。但理论是这样的，实际上难以捕捉到这种情况。一旦运行中发生匝间短路，线匝将被烧断，重瓦斯跳闸，压力释放阀动作，这时变压器油色谱分析也会不合格，变压器将吊罩检查的。
④引线位移变形
由于引线长度较大，固定不牢时，运行中产生位移变形。当引线位移时，等值电路中表现为两端口电容变化。当信号入口端引线位移但引线电容与其他电路并联之，所以它的变化不会对频谱曲线有明显变化；而输出端引线位移，引线电容变化后对频响曲线有明显变化，尤其是曲线中300kHz～1MHz范围内。所以，在实际测试中，采用中性点注入信号源，以防上述的影响。如果引线对地电容减小，频段内幅值上升，反之，则下降；引线对地电容变大，预示着引线向外壳方向移动，引线对地电容变小，则表示引线向绕组方向移动。
⑤绕组辐向变形
当绕组受辐向力作用时，使内绕组向内收缩，直径变小，电感量变小。这时内外绕组间距离变大，其电容变小，将使频谱图中的谐振峰点向高频方向移动，且幅值有所增大。⑥绕组轴向扭曲变形，当变压器绕组间隙较大或有部分撑条移位，在电磁力作用下，使绕组在轴向被扭曲为S状。这时部分饼问电容和对地电容减小。测量的频谱图上，有部分谐振峰向高频方向移动，在低频段谐振峰幅值下降，中频段峰值略有上升，高频段不变。
三、造成变压器绕组变形的主要原因
1、短路故障电流冲击,电动力使绕组容易破坏或变形。电动力的产生是绕组中的短路冲击电流与漏磁相互作用的结果,在运行中,由于辐向和轴向电动力同时作用,可能使整个绕组发生扭转。
2、在运输或安装中受到意外冲撞、颠簸和震动等。如某供电部门在对35KV、20000KVA主变压器运输途中,遭受强烈撞击。事后在对该变压器交接吊罩检查时,发现油箱下部固定器身的4个螺栓全部开焊裂断,上部对器身定位的4个定位钉全部松动,并在定位板上划出小槽。器身向油枕方向纵向位移11mm ,横向位移23mm ,绕组对端圈错位,最大达30mm ,可看到器身已经完全没有固定装置而处于自由状态,并经过长途运输及多次编组,器身在油箱中摇晃,必然造成变压器损坏。
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3、保护系统有死区,动作失灵,导致变压器承受稳定短路电流作用时间长,造成绕组变形。
如果是运行中的变压器产生绕组变形，其最主要的原因恐怕是变压器短路故障（二次侧短路）和雷电过电压冲击。特别是短路时的时间超过2秒以上时，短路的电流特别大，超过变压器绕组能承受的最大电流，这个巨大的电流会生产电磁力，绕组中的导线在这个电磁力作用下产生受力变形，失去线圈本来的形状。一般来说频繁或者长时间的短路时，产生的短路力会让线圈端部向上（下），辐向外产生变形。
四、变压器绕组变形判断时的注意事项：
a) 变压器绕组发生变形的必要条件是出口短路、近区短路或多次过流动作、运输中发生冲撞；
b) 在低频部分(几十kHz)频响曲线一般能够较好地重合，否则应首先怀疑测试接线接触不良；
c) 一般来说35kV及以下变压器(包括厂变)频响特性一致性可能较差，应在交接时留原始数据待比较；
d) 测得的频响曲线一般在+20~-80dB之间，如果超出应检查试验回路是否接触不良或断线；
e) 角接绕组分开试验时三相频响特性可能不一致；
f) 平衡绕组可能引起三相频响特性不一致；
g) 绕组严重变形会影响临近绕组的频响特性；
h) 有些小厂及现场检修的变压器，由于工艺较差可能导致变压器绕组频响特性不一致；
i) 有资料表明温度对频响特性有影响；
j) 纠结式绕组有换位导线时可能导致变压器绕组频响特性不一致；
附1，变压器出口短路造成变压器绕组变形
电力变压器在运行中经常受到各种短路冲击，以出口处短路对变压器的危害最为严重。
这些短路在变压器绕组中引起巨大电流，它通常达数十倍额定电流，使其承受的机械力增大几十倍至几百倍。有可能造成绕组变形，导致恶性事故。
国内外的电力变压器运行事故分析表明，短路事故是引起变压器损坏的主要原因之一。
我国1985-1989年110kV 的电力变压器，因外部短路事故烧损的有21台，容量约为649MVA，占110kV变压器事故的15%。
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