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摘要：電力變壓器繞組軸向或徑向變形會對其安全穩定運行產生重大影響，嚴重時會導致惡性放電事故，因此對大型變壓器繞組變形原因分析和測試是一個重要課題，文章通過對變壓器繞組在機械力或電動力作用下可能發生軸向或徑向尺寸變化的表現形式、產生原因及測試方法進行了闡述詳細介紹了繞組變形的測試方法，對變壓器的運輸、安裝、運行有借鑒意義。

關鍵詞：電力變壓器；繞組變形；測試方法

1概述

變壓器在電力系統中起著至關重要的作用，它利用電磁感應原理，把輸入的交流電電壓升高或降低為同頻率的交流電輸出，當電壓升高時，有利于電能傳輸，降低損耗，提高經濟性；電壓降低時，為用戶提供方便可利用的電能，滿足用戶需求。大型電力變壓器一般為油浸式，主要由器身、油箱、冷卻裝置、保護裝置、出線裝置組成，器身是核心部件，鐵芯、繞組、絕緣結構、引線、分接開關集成在器身本體外殼內，外殼內充滿變壓器油，起到散熱和絕緣的作用。電力變壓器在運輸、檢修、運行過程中，遭受機械外力、電動力時，可能導致繞組發生變形，變壓器繞組發生變形后繼續運行屬于帶隱患運行狀態，當發生線路過電壓或短路電流沖擊時，誘發放電故障，甚至發生短路現象，造成電網事故。因此，在變壓器交接試驗和預防性試驗時加強繞組變形測試十分必要。

2繞組變形原因分析及預防措施

2.1繞組變形原因

（1）變壓器繞組受外力沖擊。新出廠的變壓器在運輸、就位、安裝過程中，不可避免的要受到外力影響，例如，運輸、就位時發生碰撞或較大幅度傾斜；安裝時內部鉆檢或吊罩檢查，工器具、機械的碰撞等，都將導致繞組發生損壞和變形現象。（2）運行過程中受短路電流沖擊。短路電流沖擊是導致變壓器繞組變形的主要原因之一，特別是在近變壓器本體短路，繞組經過的短路電流數值很大，使其遭受巨大的電動沖擊力，由于電流的熱效應，導致繞組溫度迅速升高，導線的機械強度迅速下降，最終將導致變壓器繞組發生變形。（3）保護系統存在死區或動作失靈。變壓器配有二次保護系統，當故障發生時，保護動作，切除故障，避免事故進一步擴大，但有時保護存在死區或保護拒動，不能立即切除故障，使變壓器長時間受到短路電流作用，最終導致繞組發生變形直至燒毀。（4）自身缺陷。變壓器繞組由于自身設計、制作的缺陷，當發生短路故障時，承受力差，在短路電流沖擊下，將導致繞組發生變形。

2.2變壓器繞組變形的防范措施

變壓器繞組尺寸發生變化后，一般不會立刻發生事故，但變形部位的絕緣已破壞減弱，當再次受到過電壓或短路電流沖擊時，極易造成絕緣擊穿，引發事故；即使在正常運行情況下，也有可能因為變形，局部放電加劇，長時間作用而導致絕緣擊穿，引發突發事故。因此，變壓器在制造、安裝、運行過程中，要對繞組進行嚴格把關和測試，盡量減少因變壓器繞組變形引發的電力系統事故。（1）變壓器設計時，充分考慮運行環境、電網短路電流參數等各種因素，提高變壓器抗短路能力。繞組纏繞由熟練的技術工人進行，保證繞組的間隙、松緊度一致。（2）變壓器運輸時，本體加裝三維沖撞記錄儀，以檢測運輸過程中是否受到外力沖擊。運輸時速、道路坡度應嚴格執行廠家技術要求，特殊地理位置安裝的變壓器，采購時應明確告知當地的交通運輸情況，以便廠家采取相應措施，以便滿足運輸要求。（3）變壓器的保護系統應該完善，不留死區，目前220kV及以上電壓等級變壓器，一般配置兩套不同原理的保護裝置，確保發生故障時，能夠快速動作，切除故障。

3繞組變形測試

變壓器繞組發生變形后，通過絕緣油的試驗和耐壓試驗很難發現，因此有針對性的對變壓器繞組進行變形測試，能夠較準確的判斷繞組是否變形和變形的程度，從而采取相應措施，為變壓器安全穩定運行提供保障，減少系統故障。變壓器繞組變形測試方法目前主要有三種：頻率響應法、低電壓短路阻抗法和綜合測試判斷法。

3.1頻率響應法

利用電壓頻率調節試驗設備，對變壓器每一繞組的單端施加一系列特定頻率的信號，依次測量其響應端電壓U2和激勵電壓U1，獲取其幅頻響應曲線，即：F（f=l0kHz～1MHz）＝201g（U2/U1），通過該曲線形態分析判斷繞組變形狀態。對于星形接線的變壓器繞組依次測量OA，OB，OC的頻率響應特性，對于三角形接線的繞組依次測量AB，AC，BC的頻率響應特性。中性點引出變壓器測試接線示意圖如圖1所示。

3.1.1繞組變形判據中、低頻部分（10～500kHz）的頻響曲線中諧振點變化可以靈敏地反應變壓器繞組斷股、鼓包、扭曲、餅間錯位等變形情況；高頻部分（500kHz以上）能反應出繞組的位移情況。對于110kV及以上電壓等級變壓器頻響曲線的高頻部分，由于影響因素較多，在進行判斷時，應重點注意中、低頻部分，高頻部分作為必要時的參考。

3.1.2變形程度判斷變壓器繞組發生變形后，還需要判斷變形程度。變形程度按上述定義劃分為正常繞組、一般變形、嚴重變形三種，見表1。

3.1.3測試時注意事項（1）測試變壓器繞組的頻率響應特性時應確保每次測試時分接開關均處于同一位置（一般選額定分接），以便對試驗結果進行前后對比。（2）變壓器套管母線對地雜散電容是不固定的，為得出準確的測試結果，測試時，變壓器應與電網完全脫離。（3）為防止變壓器繞組中靜電電荷損壞測試儀器，繞組變形測試需在直流試驗項目之前進行，如已進行相關直流試驗項目，必須對繞組進行充分放電。（4）測試時使用專用的測試線纜，并且與變壓器繞組可靠連接，減小接地電阻。（5）測試時，試驗儀器應可靠接地，應聯接在變壓器鐵心接地處，接地線盡可能短且不應纏繞，試驗電源應采取增加隔離變壓器的措施。

3.2低電壓短路阻抗法

當負載阻抗為零時，變壓器的電抗分量就是繞組的漏電抗，由繞組的幾何尺寸決定，當變壓器繞組發生變形后，會引起短路阻抗值的改變。

3.2.1測量原理漏電感Lk的大小與繞組位移、變形相關；短路阻抗Zk、短路電抗Xk都是Lk的函數；對一臺變壓器而言，當繞組發生變形、幾何尺寸發生變化時，會引起Lk的變化，因此，對Zk、Xk相應的變化量進行分析判斷可以得知反應繞組變形的情況。

3.2.2變形判斷變壓器繞組之間、繞組內部與油箱之間的空間等是變壓器漏磁通的通路，當變壓器繞組發生故障后，漏磁磁路可能發生變化，磁路的變化直接影響漏磁大小，具體如下：（1）當短路阻抗的變化量為正偏差時，說明兩繞組間的漏磁空道變大，可以判斷兩繞組間的距離變大。（2）當短路阻抗的變化量為負偏差時，說明兩繞組間的漏磁空道變小，可以判斷兩繞組間的距離變小。變壓器的漏磁電抗可以反映出繞組的變形、位移及匝間短路等情況。變壓器在運輸過程中和投運后，很可能受到機械力和電動力沖擊，通過測量沖擊前后短路電抗值的變化，可以判斷繞組是否發生變形。

3.2.3測試時注意事項（1）測試時，一般低壓側短路，高壓側加壓，這樣試驗電流小，容易滿足條件，并且測量的高壓側阻抗電壓數值大，相對準確。（2）銘牌上的短路電壓Uk%是75℃時的計算值，現場測試時溫度達不到75℃，結果往往比銘牌值小，必要時進行換算。（3）分接位置對測試結果有較大影響，測試時，一般置于最高分接位置，以便測試結果與歷史數據進行比對。當變壓器銘牌或出廠試驗報告中，明確了短路阻抗值測試時的分接位置，后續測試應處于同一分接。

4結論

頻率響應法測試變壓器繞組變形試驗儀器簡單、易操作，靈敏度高，但該方法是采用高頻弱電測試方法，測試結果容易受到外界因素干擾，對歷史數據依賴性高，沒有歷史數據將無法進行縱向比較，同時每次測試時盡量采用同廠家、同型號儀器進行。低電壓短路阻抗法測試受外界影響小，數據可信度高，具有簡潔明確的診斷標準，對測試儀器依賴性低，但試驗設備笨重，試驗重復性差，同時不能準確判斷繞組變形具體位置。針對兩種測試方法的優缺點及近些年的應用經驗，目前110kV及以上變壓器交接試驗、預試時均采用兩種方法測試，留有原始數據，以便發生短路事故時，能夠更準確的判斷變壓器繞組變形情況，為變壓器安全穩定運行提供依據。

參考文獻：

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作者：劉英環 單位：中國電建集團河北工程有限公司