电力变压器绕组变形检测与诊断技术的现状与发展

姚涛

摘要：随着我国经济的高速发展，电力设施及生产设备的运行需要大量的电力，而变压器绕组的变形对电力系统的正常运行有着重要的影响。如果没有科学有效的手段，及时发现并消除变压器旁路变形，将带来安全问题。为此，本文分析了变压器绕组变形的检测方法及可能产生的影响，并与各种检测诊断方法进行比较，以帮助调查者选择合适的检测诊断方法，判别该组变压器绕组变形。随着电网容量的快速增长，变压器绕组变形和损坏的次数明显增加。切断变压器时，短路是引起故障的主要原因，说明干扰电流会产生轴向力和径向力，并可能在变压器周围扭曲。如果不能及时发现变形问题并及时修复，甚至可能损坏绝缘材料，导致短路、主绝缘或穿孔。采用诊断技术，可以准确检测机组内部变形，防止事故进一步恶化。

关键词：变压器;绕组变形;检测;诊断

1原因分析

变压器的轴向尺寸在外力作用下会发生变化，从而引起绕组位置、截面轮廓的简化以及绕组阻力状态附近的应力变化。若变压器部分遭受强电流冲击，不能及时解决高压问题，将导致机组周围电流压力过大，造成短路。可能存在的安全隐患将导致周边部件变形，影响变压器正常工作，严重影响电气运行的经济性。

2离线方法及其应用

目前，国内外最常用的短路阻抗、低压保护、频谱分析等方法是离线检测。在检测绕组周围变形时，主要是利用变压器内部的线性阻抗，再结合无源线性网络来检测和分析内部参数。

2.1短路阻抗法

短路电阻是指变压器绕组变形时内阻为零。变压器输入端的等温电阻可视为一种短路电阻。电阻主要分为电阻部分和阻抗部分。而且在电流互感器中，电阻元件通常只占电阻的很小一部分，其阻抗是主要组成部分。变压器的短路电流开关元件中，由于周围形状的变化，其过电流经常发生变化，从而引起变压器绕组变形电阻数据的变化。当检测变压器周围变形时，采用短路电阻法检测其变形，并根据阻抗的变化判断其变形。特别是短路电阻策略数据与变压器或确定数据趋势的比较。

2.2低电压脉冲

当前，变压器短路试验采用低电压脉冲法。在测试过程中，主要进行数据的现场测试。低压保护试验的基本原理是：当变压器高压上升到变压器上时，内部磁导几乎等于空气的电导率，并把该组本身看作一个线性电阻。变形组合后，相应电路的阻抗分布发生变化。向圆周某一部位施加低电压脉冲，对应的响应信号又收到另一端。通过分析反应信号的变化可以判断群体变化。在较低的脉冲电压下，在测试过程中可以快速检测到变化。随着重试次数的增加，测试结果的准确性也大大提高，测试结果应根据网络参数的变化而定。

2.3频响分析法

光谱分析打破了低电压试验的一些缺陷。这种测试方法主要是根据变压器工作过程的频率响应特性来确定绕组周围的变形。频率试验主要是通过不断变化的正弦波来确定不同频段的响应和触发电压，从而判断两段记录的频响特性。

光谱分析中，周围群组的位置主要是通过谱图确定的。在这种测量方法中，逐步引入偏移量，结合传递函数，确定变压器环境量程变化。为了提高频率分析结果的准确性。

2.4离线测试对比分析

在分析这三种方法的应用及特点的基础上，指出其优缺点。选用测量方法时，首先要对变压器进行精度评定。LVI方法可以快速准确地检测轨道变形。然而，在实地考察过程中，对环境的影响很小，所以其他因素往往会做出错误的判断。其次，FRA检测方法对不同灵敏度条件下环境因素的稳定性具有灵活性。FRA检测方法能较准确地判断现场轻、轻壳的变形情况，为设备的快速调试提供了保证。然而，审计师的专业水平受到审计师的严格限制，这是其使用受限的主要原因。短路电阻法检测时，采用均匀布线的方法，对检测敏感，但由于灵敏度低，应用较少。

3在线方法和对比分析

在线检测群体晶体管可以分为省电和非节能两大类。非静电检测方法主要有超声波法和振动法，主要有频率响应法和短路电阻法。

3.1超声波检测法

超声探伤法主要是检测变压器周围变化的探头，同步信号传送变压器周围超声的运动，根据测得的超声波温度的反射率来确定变形。利用超声检测变压器回水时间，测定变压器参数。该方法是根据群上点与箱面的固

定距离，利用超声波运动对距离进行检测和分析。

3.2振动法

振动法主要是用振动传感器检测变压器的振动，对线圈、铁芯等进行检测。若变压器工作正常，振动变化不特别大。在变形过程中，振动传感器传递的数据会产生偏差。对振动传感器数据进行分析，确定变形状态和变形位置。

3.3在线频率响应法

变频器在工作时发出各种信号，如负载变化，故障后重合闸等。在此情况下，变频器内部有不同的信号，可以通过变频器判断。暂时性电压、电流与变压器的运行状态密切相关。采集、整理这些信号，得到变压器正常工作所需的各种参数。在变频器变形时，通过比较变频器的瞬态和正常工作状态的信号，从而确定其频响特性，实现变压器的在线监测。

3.4在线短路阻抗法

在线短路电阻的应用主要是计算变压器电压、电流输出值，计算变压器内部等效短路电阻，得到运行过程中存在的等效短路电阻。实时检测变压器电阻值，判断其是否变形。短路電阻的计算常受电磁电流的影响，常用的算法有三种。一种是变压器在负荷及负载条件下的短路电阻测量。后者的测试采用任何两个负载电流值。不计电磁影响，建立电路的平衡方程。对短路电阻、漏电距离进行检测，利用系统技术，利用短路专家数据对计算结果进行修正，从而确定测试数据的相对精度。

3.5在线测试方法对比

第一，超声反射比较简单，检测更直观。但是，由于油品和非油品之间存在着很大的差别，因此这种方法受温度的影响较大，应用受到限制。第二，因振动法不采用接线变压器，因此试验中安全系数较高。但如何通过精确的数据准确地确定包络线的变形状态。它既继承了离线频率法的优点，又通过更新包络变形法提高了检测结果的准确性。但不同类型的变压器由于在使用过程中无法确定特征量，无法量化其内部变形，因此不同类型的测试结果有所不同。短路电阻法是变压器检测常用的一种方法，尽管检测方法简单，但测量精度不够稳定。为提高测试精度，必须对测试平台进行优化。

4增加常规变压器抗短路能力

4.1在对现有变压器短路电阻计算分析的基础上，将模糊数学原理引入到变压器短路电阻综合评价中。

4.2基于模糊数学的模糊AHP方法可以有效地克服AHP算法的局限性。在评估中，我们始终坚持量化指标的基本原则。从主观因素上排除定性指标的干扰，尽量避免主观性因素的影响。结果表明，高压绕组线饼的轴向力和强度安全系数最大，低压绕组线饼和低压绕组线饼的径向力和强度安全系数分别为：高压绕组线饼的强度安全系数。介绍了检测变压器短路电阻的要点，为实际应用提供了参考。

4.3利用模糊层次分析法对变压器的短路电阻进行综合评估，在变压器生产、选型、安装、调试过程中，根据评估结果，采取相应的措施，保证电网设备的安全稳定运行。

结束语：

一般而言，变压器绕组变形检测与诊断的发展，都有许多检测技术。脱机检测的方法已经比较成熟，需要在检测过程中保证变压器不工作，风险低。但这会造成电力中断，对日常生活和生产造成不利影响。采用在线监测方法能有效地避免变压器故障，提高供电企业的自动化和智能化水平，是今后变压器监测的主要方向之一。

参考文献：

[1]王岩，刘云鹏，陈展，裴植，胡焕，程槐号，田源.改进的变压器绕组变形带电检测方法[J].高压电器，2018，54（10）：85-89+96.