对主变压器近区短路绕组变形诊断的探讨

周全

摘  要：在电力系统中，变压器发挥着重要作用，是一种电力主设备，若在运输与安装过程中其受到冲击、碰撞或者是实际运用过程中出现了短路问题，那么就会导致绕组变形现象发生，不利于电力系统平稳运行。因此，该文将对近区短路绕组变形类别进行分析，并详细探究主变压器近区短路绕组变形的诊断，希望可以为相关工作者的研究提供一些帮助。

关键词：变压器;近区短路;绕组变形

中图分类号：TM733    文献标志码：A

0 前言

随着社会经济快速发展，电力系统的稳定和安全得到了人们的广泛重视。而电力变压器在电力系统中发挥着重要作用，其运行的安全性会给电力系统带来直接影响。因此，必须了解主变压器近区短路绕组的变形类别，通过频响分析法的运用，做好诊断工作，为变压器正常运行提供有力保障。

1 近区短路绕组变形类别

1.1 纵向电动力损坏

对饼式绕组而言，其会由鸽尾垫块沿着圆周提供支撑，若纵向的电动力较大，那么充当受压力梁的两垫块之间的导线会由于弯矩过大而出现永久性的变形情况。同时，纵向电动力在一定程度上还能够促使变压器绕组在纵向上出现位移，如绕组整体上升或者是中部某一处撑开等。调查结果显示，导致这一损坏出现的主要原因就是制作、装配等不精良或者是高压绕组与低压绕组之间的原始状态由于位移而使安匝出现不平衡的情况。

1.2 横向与纵向电动力损坏

在线圈端部是由纵向漏磁的横向与纵向分量形成的横向与纵向电动力共同作用而引发的。而线圈中部则由纵向磁场的纵向分量形成的横向电动力引发。具体损坏现象就是线圈出现扭转情况，端部出头，特别是多根并绕螺旋式线圈或者是圆筒式线圈出头，会沿着圆周位移，从而导致线圈导线出现歪斜、倒塌等问题。

2 主变压器近区短路绕组变形的诊断

2.1 频响分析法

对于遭受短路冲击的变压器，通常情况下，都是通过绝缘油分析或者是常规电气试验等，对变压器绝缘情况进行检查。在实际检查过程中，经常会出现绝缘油分析结果与电气试驗结果都处在预防性试验规程的规定范围内，但吊罩检查结果显示，绕组出现严重变形或者是绝缘垫块松动严重等情况，这也就表明，油化试验与常规电气试验无法对主变压器在遭到短路冲击后的绕组变形情况进行准确判断。同时，吊罩检查虽然具有直观的特点，但会耗费大量人力、物力以及财力，并且在对内侧绕组是否变形进行判断时还存在一定困难，因此，在实际诊断过程中，可以加强对频响分析法的运用。

在频率较高电压条件下，可以把变压器各绕组当作由各分布参数组成的一个无源线性二端口网络，如线性电容、电感以及电阻等。一般情况下，可以用传递函数H（jw）对绕组内部的特性进行描述。若绕组出现变形情况，那么电容、电感等内部分布参数必然会变化，并使等效的传递函数H（jw）极点与零点也随之改变，并最终导致网络频率响应特性改变。

在对变压器绕组进行检测时，频响分析法的运用就是对变压器绕组频响特性进行检测，并通过对检测结果的横向或者是纵向比较，以幅频响应特性差异为依据，得出变压器绕组是否出现了变形情况。同时，在不断对Us频率进行改变的情况下，测量U2与U1在不同频率中信号幅值的比值，并得到指定响应端与激励段绕组幅频响应曲线。其中，Us是正弦波激励源的电压，角频率w=2pf，U2是指响应端电压，U1是指激励端电压。这一幅频响应曲线可以由对数形式表示出来，即H（f）=20log[U2（f）/U1（f）]，其中，H（f）是指在频率为f时的传递函数模|H（jw）|，U2（f）与U1（f）则是指在频率为f时的响应端电压与激励端电压的有效值或者是峰值|U2（jw）|与|U1（jw）|。

2.2 主变压器的绕组变形频响诊断

2.2.1 主变压器相关参数

主变压器的具体参数如下：型号是DSP—223000/500;相数是三相;联结组标号是Iio;额定电压是（550/-2×2.5%）/20 kV;h.v线路端子的绝缘水平是SI/LI/AC，即1175/1550/680 kV，中线点端子的绝缘水平是LI/AC，即185/85 kV，而l.v线路端子的绝缘水平则是LI/AC，即125  kV/55  kV。

2.2.2 试验接线

首先，高压侧绕组。在具体试验过程中，不把变压器的套管气室打开，而是把500 kV的高压电缆逐渐接近开关站，并保证其一端是悬空接地的。把激励信号注入主变压器的中性点中，并把其高压侧套管末屏当作响应端，然后展开具体测试。其次，低压侧绕组。同样，也是不把变压器的套管气室打开，而是把500 kV的高压电缆逐渐接近开关站，并保证其一端是悬空接地的。之后，利用低压侧的出线套管接线处对试验线进行搭接，将相应信号注入其中，并展开具体试验。最后，绕组系数分析。通过上述试验可以分别得出如下结果：在高压侧绕组试验中，参数R21在各频段的具体测试数据分别是1.8（1 kHz～100 kHz，低频段）、3.24（100 kHz～600 kHz，中频段）、2.35（600 kHz～1000 kHz，高频段）以及3.49（1 kHz～1 000 kHz，全频段）;参数R31在各频段的测试数据是1.49（低频段）、2.87（中频段）、1.39（高频段）以及2.96（全频段）;参数R32的测试参数则是1.65（低频段）、3.08（中频段）、1.48（高频段）以及3.09（全频段）。在低压侧绕组试验中，参数R21的测试数据是3.38、2.31、1.47以及2.41;参数R31的测试数据是3.25、2.16、1.7以及2.31;而参数R32的测试数据则分别是3.06、1.97、1.76以及2.24。

2.3 诊断结果

若变压器的绕组出现变形情况，那么在等效模型中，相应的电容、电感等参数也会随之改变，并给传递函数的极点与零点分布带来影响。通过对正交多项式的利用，对变压器绕组传递函数进行拟合，获得相应的极点与零点，并以位置变化为依据，判断绕组是否出现变形情况。在具体系统中，在对首端与中端电感增加5%之后的极点与零点进行分析时，只需要关注负半轴情况。通过分析具体图形可知，极点实部能够对谐振频率幅值相关信息进行反映，而虚部则是指谐振频率大小。综合考虑极点与零点变化，可以发现变电器绕组并没有出现变形情况，并且处在正常工作状态下。

结合绕组变形诊断对应表（严重变形：相关系数小于0.6;明显变形：相关系数处在0.6～1等）可以发现，在低频率条件下，绕组对地电容与饼间电容之间会具有较大容抗与较小感抗，如果绕组电感出现变化，则幅频响应特性曲线的低频部分波谷或者是波峰等会出现明显位移。通过与低压绕组的频响特征曲线相对照可知，在低频段，波谷与波峰位置并没有出现明显的变动，响应特性曲线也十分相似，这表明变压器电感无变化，并且绕组并发生短路问题;在中频段，波谷与波峰无位移情况，这表明绕组不存在局部変形问题;在高频段中，绕组对地电容无变化，意味着绕组并没有发生引线或者是整体位移现象。由此可知，这一验证方法和传递函数的判定方法可以获得相同结果。

3 结论

综上所述，做好主变压器近区短路绕组变形诊断已经成了一项重要工作。因此，必须了解绕组变形种类，并通过进一步归纳频响曲线变化规律、完善诊断数据库等措施，将频响曲线的辅助作用充分发挥出来，促进诊断结果精准性的提升，及时解决变压器故障问题，从而促进变压器可靠、安全运行。

参考文献

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[2]杨海涛.110 kV主变压器近区短路故障分析及应对措施[J].山东冶金，2013，35（1）：79-80.