判断变压器绕组变形的三种方法

李 军

（国电电力大同发电有限责任公司，山西 大同 037043）

0 引 言

变压器是电力系统中最重要的设备之一，其安全可靠运行对保证电网的安全具有十分重要的意义。而绕组变形是变压器安全运行的一大隐患，许多实际经验表明，在绕组变形后绝缘试验和油色谱试验都难以发现。变压器绕组发生变形后，绕组失去稳定性，导致局部扭曲、鼓包或移位等永久变形现象。因此需要对变压器的绕组进行变形诊断工作，以确保变压器的安全运行。

1 判断变压器绕组变形的三种方法

变压器发生短路后，对绕组是否变形以及变形程度的判断，主要有3种方法，即电容量法、频率响应法和低电压短路阻抗法。

1.1 电容量法

变压器绕组的电容量，可用介损电桥在测量绕组介质损耗时同时测得。变压器绕组的介质损耗和电容量测试是预防性试验的常规试验项目。对于该试验项目，国标GB 50150—2016《电气装置安装工程 电气设备交接试验标准》均有明确的要求，对电容量规定与出厂值相比允许偏差为±3%。变压器在出厂后，其各绕组的电容量基本上是一定的，在现场进行的交接和预防性试验中其电容量变化也较小；当出现绕组的电容量发生较大变化时，就要考虑绕组是否有变形的可能，因此可以通过电容量的变化来初步判断变压器的内部变形情况[1]。

1.2 频率响应法

采用频率响应法判断变压器绕组变形，主要就是对频率响应特性进行比较。当变压器绕组发生变形后，会使变压器的分布参数发生变化，其频率响应特性也会发生改变。将不同时期的频率响应特性与变压器原始的响应特性进行横向、纵向比较，即可判断变压器是否变形。该方法有较高的灵敏度和准确度，但应排除检测条件和检测方式造成的影响[2]。

1.3 低电压短路阻抗法

变压器的短路阻抗主要是电抗分量的数值，电抗分量就是绕组的漏电抗，由绕组的几何尺寸所决定，变压器绕组变形肯定会引起短路阻抗数值的改变。检测后，均应分析同一参数的3个单相值的横比互差；同一参数值与原始数据和上一次测试数据的纵比之差。再结合绕组的电容量和频率响应特性，进一步准确判断变压器绕组有无变形及其变形的严重程度[3]。

2 案例分析

无论是电容量法、频率响应法还是低电压短路阻抗法，最基本的分析方法都是通过纵比和横比来对试验数据进行分析。纵比就是与上一次测试的结果比，包括出厂和交接验收数据，与变压器发生故障前的测试结果比；横比，就是同一台变压器3个单相之间的测试结果互相比，其差值要满足规定值。显然，纵比要直观些，影响其可比性的因素比横比少。因此，建立测试数据库是非常必要的。

某启备变铭牌如下，型号为SFSZ－45000/220；额定容量为45 000/36 000/9 000 kVA；组别为YNyn0yn0+d；高压电压为220±8×1.25% kV；低压电压为10.5/3.15 kV；出厂日期为2003.11；生产厂家为保定天威保变电气股份有限公司。

（1）采用电容量法测量绕组的变形情况，测试结果如下。

在预防性试验中发现，该启备变高压绕组对中、低压绕组及地的电容量（9 914 pF）较交接值（10 240 pF）减少3.2%；而中压绕组对其他绕组的电容量（20 640 pF）较交接值（18 780 pF）增大9.9%；低压绕组对其他绕组的电容量（26 880 pF）较交接值（23 450 pF）增大14.6%。根据这些电容量的变化规律可初步判断为高压与中压主空道距离加大，中压与低压、低压与平衡主空道距离变短，进而得出中、低压均有辐向向内凹进的可能。

（2）采用频响法测量绕组的变形情况，测量结果如表1、表2、表3所示。

表1 高压绕组频率响应特性参数

表2 低压1绕组频率响应特性参数

表3 低压2绕组频率响应特性参数

从这些数据可明显看出，该变压器高压侧三相间频响特性一致性基本一致，低压侧三相间频响特性存在差别。

（3）采用低电压短路阻抗法测量绕组的变形情况，测量结果如下。

试验采用单相电源法，短接对侧绕组的所有端子（非被测绕组开路）后，将单相电源逐相加压，测取各相绕组参数。表4为低电压短路阻抗测试结果表。其中，低电压短路阻抗标准要求注意值为2%。

根据表4的低电压短路阻抗数据分析，高压对中压A、B两相的电抗明显大的较多，这两相主空道变化可能较大。

该变压器返厂解体后，发现高压三相均没有明显变形情况；高压线圈拔出后，发现中压A、B两相有明显变形，并无法与低压和平衡线圈脱离；这3种检测方法均证明了该变压器绕组发生了严重的变形，必须马上吊罩修理。

表4 低电压短路阻抗测试结果表

3 结 论

（1）变压器绕组的电容量测试方法简单，只需一台介质损耗仪就可以完成，基层单位都能具备；而绕组频率响应法和低电压短路阻抗法在实际工作中一般都不具备条件，且要求试验人员具备高素质能力和丰富的现场经验，否则容易发生误判断；所以当变压器发生短路后，首先应对变压器绕组进行电容量测试，初步判断变压器内部绝缘状况。

（2）测量绕组电容量后要及时与出厂值或历次值进行比较，若电容量变化不大，符合国标规定电容量变化率不大于±3%，说明变压器没有变形，该变压器绕组状况良好；若绕组电容量变化很大，在排除外在影响因素后，要及时增加频率响应和低电压短路阻抗这两项试验，进一步确定变压器绕组是否变形。

（3）对变压器的试验数据要建立健全试验台账，并与历年的试验数据及时进行比对，包括电容量法、频率响应法和低电压短路阻抗法；同时还要积累丰富的现场实践经验，发现问题时要运用多种试验方法进行综合分析，否则容易引起误判断。