摘要：振动既是变压器故障的致因之一，又是识别变压器绕组变形故障的重要表征，首先对一般振动监测途径进行了归纳和分析，认为这些途径并不能够精确地对变压器绕组变形故障进行诊断，最后提出了诊断电力变压器绕组变形故障的新方法，该方法基于量化模型，具有一定的可靠性。
关键词：振动；电力变压器；绕组变形故障；诊断方法
一、变压器绕组变形故障及其损害
1.在发生变形之后，如果没有及时进行处理，就会留下严重的故障隐患：
（1）会导致绝缘距离的变化、绝缘损伤，进而造成局部放电。在过电压的作用下，容易发生饼、匝间击穿，诱发突发性的绝缘事故。在局部放电的长期作用下，甚至会在正常工作电压下发生绝缘击穿，设备损毁。
（2）绕组的抗短路能力和机械性能降低。因此，其变形现象会在下一次遭到故障短路电流冲击时加剧，若电动力作用过强，甚至会发生损坏。
（3）由于绕组的松脱、移位、拉伸、断股或局部扭曲，变压器的容量等参数发生了变化，在超过变形后可载电流的作用下，容易发生过热、喷油、熔断等设备事故，设备损毁损失。变压器的全封闭使其内部绕组的变化无法从外观上直接观测，因此，工作人员往往会通过“短路阻抗分析法”和“频率响应分析法”等外部试验对其变化情况进行分析，从而给检修工作提供更多的依据。试验方法能够免去放油吊罩检查所带来的人、物、财力消耗，并且能够在最大程度上缩短因检修所导致的停电时间。其中的“频率响应分析法”指的就是在变压器的某一侧绕组施加一个固定的频率，并在另一侧进行接收，根据其中的变化对变压器绕组的变形程度进行判断。该方法目前已经在各类原因所导致的绕组变形的判断中得到了广泛的应用。
2.试验原理。在超过lkHz的高频率下，变压器绕组的铁芯可以认为是不起任何作用的，因此，我们可以将变压器的各个绕组看作是由线性电阻、电容、电感等分布参数组成的无源线性二端口网络，而“频率响应分析法”所依据的是变压器等值电路可以被看成共地二端口网络，其频率特征可以通过不同变压器都有着自身独特的响应特征，因此，在发生绕组变形之后，变压器的各项参数都会发生变化，这样就会导致传递函数的变化。通过对变压器的频率响应特征的分析和比对，我们就可以对变压器绕组的变化情况进行了解，所以，掌握绕组变形之前的频率响应特征就成为了对绕组变形进行分析和比较的基础。
二、电力变压器绕组变形诊断方法分析
2.1低压脉冲诊断方法
在实际进行电力变压器绕组变形的诊断时，合理采用低压脉冲诊断方法，主要是通过利用时域脉冲分析技术来对现场的受损情况进行全面检测，以对外界造成的干扰、电力变压器的灵敏度等有比较准确的掌控。通常情况下，低压脉冲诊断方法需要与有着特殊结构和精细调整的测试系统结合使用，才能确保脉冲传递过程产生的折反射问题可以得到有效解决，最终降低脉冲信号源稳定性不强带来的影响。由此可见，采用低压脉冲诊断方法来进行电力变压器绕组变形的检测，无法保证测试结果是否具有重复性，因而在实践应用中使用的次数很少。
2.2频率响应诊断方法
目前，电力变压器绕组变形诊断中使用次数最多的就是频率响应诊断方法，在充分利用精确度较高的扫频测量技术的基础上，可以对电力变压器各个绕组具有的频率响应特性变化情况有比较全面的了解，从而获得与电力变压器绕组变形相对应的结构特性“指纹”图谱。与此同时，对测试结果的所有横向领域或纵向领域的相关性进行合理对比，并对一千赫兹和一兆赫兹范围内的六百个采样点进行科学计算，才能在综合性分析变压器运行情况的基础上，确保电力变压器绕组变形诊断结果的可靠性、准确性等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由此可见，频率响应诊断方法的合理运用，是通过分析变压器绕组传递函数特性曲线来确定的，对于提高变压器特性描述的完整性有着极大作用。一般情况下，变压器的内部结构如果比较固定，则等值网络中的分布参数也相对比较固定，同时，传递函数特性曲线也可以固定下来，因此，在电力变压器绕组出现幅向尺寸、轴向等多种变形情况时，等值网络中的分布参数也会发生相应的变化，随之而来的则是传递函数的谐振点也会发生一定变化。总的来说，在实践应用中，对承受短路电流前后电力变压器绕组频响特性曲线谐振点位置的差异、两天曲线的相关系数等进行对比，可以准确掌握变压器绕组的变形状况。
2.3短路阻抗诊断方法
在传统方法中进行电力变压器绕组变形的诊断，合理采用短路阻抗诊断方法，可以通过在变压器的低压绕组侧采取短路操作、在高压绕组侧采取加压操作的方式，以在合理利用伏安法进行阻抗测试的基础上，获得比较准确的变压器的短路阻抗。一般情况下，变压器的短路阻抗指的是变压器处于零负荷阻抗时，变压器输入端的等效阻抗，而短路阻抗主要有电抗分量、电阻分量两种，尤其是不低于110千伏的大型变压器中，电阻分量在短路阻抗中的占比非常少。因此，变压器的短路阻抗值通常指的是电抗分量的数值，而短路电抗分量则是变压器绕组的漏电抗。目前，变压器的漏电抗主要包括横向漏电抗、纵向漏电抗两种，其中，横向漏电抗的占比较少，而变压器的漏电抗值通常是由绕组的尺寸大小来决定的，如果变压器绕组结构状态发生改变，则会使变压器漏电抗发生相应的变化，最终导致变压器阻抗数值发生一定变化。由此可见，对变压器的漏洞阻抗进行准确测量，可以确保变压器绕组变形诊断的可靠性，对于降低电压器的故障发生率有着极大作用。
三、绕组变形故障镇墩模型与方法
3.1诊断模型
当电力变压器的绕组发生故障后，在其油箱表面的振动信号会发生显著的变化，主要表现为振动信号分布的不均匀同时振动信号的衰减和增强现象也表现的极不均匀，这种振动信号的不均匀现象都是变压器内部电动力分布不均匀导致的，可以说故障变压器的振动信息包含了丰富的故障信息。
通过对电力变压器运行过程中在不同位置表现出的不同故障振动信息，信息主要包括电力变压器正面和顶部振动信息，依据变压器在不同方向上表现出的不同振动信息组建其变压器运行过程中故障信息模型，对变压器绕组故障信息进行具体的分析。
3.2诊断方法
在电力变压器的运行过程中，故障的诊断方法主要包含以下几个步骤，第一、在正常状态和未知状态下采集油箱顶部和正面中部的6组振动信息；第二、在获得电力变压器的震动信息以后，对未知状态下的振动信息进行分析，如果其振动信息故障明显，则说明电力变压器中存在故障；第三、依据收集的故障振动信息建立故障诊断模型对变压器中的故障点进行初步定位；第四、基于电力变压器中轴向振动监测点的监测信息对变压器中的绕组分别进行震动状态计算，最终确定将故障位置，并将其精确到绕组
结语
当前的社会经济活动对能源供应的稳定性和可靠性要求极高，在社会经济需求的指导下，电力供应主体对基于振动的电力变压器绕组变形故障诊断方法的研究具有鲜明的现实意义，本文从变压器振动信号分析、振动监测优化与监测方法、绕组变形故障镇墩模型与方法三个角度对基于振动的电力变压器绕组变形故障诊断方法进行了简要的分析，以期为基于振动的电力变压器绕组变形故障诊断水平提升提供支持和借鉴。
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论文作者:高占峰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/22
标签：绕组论文; 变压器论文; 故障论文; 电力变压器论文; 阻抗论文; 方法论文; 发生论文; 《电力设备》2018年第15期论文;