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摘要：变压器作为电力传输系统中最核心的设备之一，它的安全运行对保障电网的安全有着至关重要的作用。变压器常见的故障就是绕组变形，所以绕组变形的检测方法就显得尤其重要，研究绕组变形的检测方法也具有重要意义。文章重点就电力变压器绕组变形检测与诊断技术的现状与发展进行研究分析，以供参考。
关键词：电力变压器；绕组变形；检测技术；现状
引言
变压器是电力系统中最重要的设备之一，变压器在运输过程中遭受意外碰撞和冲击，在运行中承受故障状态下的冲击电流均会使变压器的绕组和机械结构受到机械应力的冲击，导致绕组一定程度的变形，运行中造成事故。由于绕组变形对变压器和电力系统运行的严重危害性，而以往的试验方法又不能有效发现这类缺陷，只能通过吊检来验证，这不仅要花费大量的人力物力，而且对变压器本身也有一定的危害性，况且在现行的电力系统运行情况下，大型变压器的长时间停电也是很困难的，所以能快速测量绕组内部变形的频率响应法提出后，得到国内外有关部门的重视，并积极开展这方面的研究工作。
1电力变压器绕组变形原因分析
电力行业标准DL/T911－2004《电力变压器绕组变形的频率响应分析法》对绕组变形的定义是：电力变压器绕组在机械力或电动力作用下发生的轴向或径向尺寸变化，通常表现为绕组局部扭曲、鼓包或移位等特征。变压器在遭受短路电流冲击或在运输过程中遭受冲撞时，均有可能发生绕组变形现象，它将直接影响变压器的安全运行。在现实情况中，引起变压器绕组变形的因素有很多，主要有以下几种：一是短路故障电流的冲击，变压器在正常运行过程中不可避免的要遭受各种短路故障电流的冲击，特别是出口或者近距离短路的故障，这个时候巨大的短路电流将使绕组受到非常大的电动力，并且此时绕组温度急剧升高，导线的机械强度就会变小，在电动力的作用下，变压器绕组变形甚至破坏；二是变压器在运输、安装等过程中有时会受到机械撞击等外力导致绕组的变形；三是由于保护系统有死区，动作失灵，导致变压器承受稳定短路电流作用的时间变长，从而使绕组变形；四是变压器绕组本身承受短路能力不够，变压器出现短路时，因为绕组本身承受不了短路电流冲击力而发生变形。变压器绕组变形是变压器安全运行的一大隐患，而且绕组变形是一定程度上不可避免要发生的，所以如何检测其是否变形和变形的程度是极其重要的。
2电力变压器绕组变形检测与诊断技术现状
2.1低压脉冲法
其原理如下：当频率超过1kHz时，变压器的铁芯基本上不起作用，绕组本身可视为一个由电阻、电感及电容等分布参数构成的无源线性双端口网络，绕组发生变形后，必然会引起网络分布参数的变化，从而使绕组对低压脉冲的响应发生变化，这样就可以通过比较绕组对低压脉冲的响应波形来判断绕组是否发生了变形。低压脉冲法的主要用途是确定变压器是否通过短路试验，但在现场试验中，尚受测试过程中各种电磁干扰的影响，可重复性较差，且对绕组首端位置的故障响应不灵敏，较难判断绕组变形位置。
2.2频率响应分析法
频响分析法是由加拿大的E.P.Dick和C.C.Erven提出的，随后在世界各地得到广泛的应用，被认为可以检测相当于短路阻抗变化0.2％的绕组变形或轴向尺寸变化0.3％的绕组变形。在频率高于1kHz时，变压器绕组可以等效为一个无源、线形、单端输入-单端输出的网络。
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这种网络可以用频率特性来描述，而且一个网络对应着唯一的一条频响特性曲线。当绕组发生变形时，网络参数如电感或电容发生变化，该网络的频响特性曲线也随之变化。变压器绕组频响试验，实际上就是通过比较变压器事故前后绕组频响特性曲线的变化来判断绕组是否存在变形。频响分析法降低了电磁干扰的影响，具有测量灵敏度高、测试重复性较好、仪器操作简单方便的优点。它可在变压器不放油、不吊罩的情况下确定变压器绕组有无形变，指导变压器的抢修工作，缩短抢修时间。基于上述优点，此方法是目前在现场应用最广泛的检测方法，《中华人民共和国电力行业标准DL/T911-2004》对电力变压器绕组变形的频率响应分析方法有详细的描述，也是我所试验部开展变压器绕组变形检测试验所采用的方法。频响分析法的具体实施过程是将一正弦扫频信号输入被测变压器，记录输入端和输出端的电压幅值和相位，通过处理得到被测绕组的频响特性曲线，再通过比较当前曲线和历史曲线、不同相的曲线、同型号变压器曲线等，判断绕组是否存在变形。
2.3短路阻抗法
阻抗法是通过测量工频电压下，变压器绕组的短路阻抗或漏抗来诊断绕组变形的。短路阻抗包括漏抗和绕组的电阻分量，对于110kV及以上的大型变压器，电阻分量在短路阻抗中所占的比例非常小，短路阻抗主要是漏抗的数值，所以阻抗可以反映漏抗的变化，并且测量阻抗比测量漏抗更容易实现。变压器的漏抗值由绕组的几何尺寸决定，变压器绕组结构的改变必然会引起变压器漏电抗的变化，从而引起变压器短路阻抗的改变。因此，可用短路阻抗的变化来判断变压器绕组是否变形，只要将测得的短路阻抗与变压器正常时的测量值（如出厂数据）相比即可。
2.4内窥镜法
内窥镜法称为视频窥视技术，它是将一个配有高强光源及高清晰数字摄像机的探头深入变压器的绕组之间或绕组与铁芯之间进行实物拍照，对绕组情况可做到一目了然，很直观的得出变压器绕组是否变形。内部是否有异物、放电点位置、绕组排列是否整齐等，这是一个全新方法。利用此技术，只需现场吊罩，不需将变压器返厂拆铁扼。拔线圈检查绕组状况，大大缩短变压器停电时间。但是该方法很难对变压器绕组进行全面检查，而且探头及其配套光缆要进入变压器内部，易带入杂质，所以该方法在工程应用上需进一步的研究。
3电力变压器绕组变形检测与诊断技术展望
虽然变压器绕组变形已经有较为成熟的检测方法，同时IEEE以及我国电力行业也制定了相应的导则，但目前对变压器绕组变形的严重程度判断标准依然较为模糊，现场对绕组变形测试结果的判断主要依靠测试人员的经验，同时绕组变形究竟达到多大的严重程度时必须引起设备运维单位的注意，达到多大的严重程度时就必须停止其继续运行以避免更加严重的事故发生，都尚无定论。因此，如何根据变压器绕组变形的严重程度制定一整套相应的变压器运维策略值得高等科研院校以及各级电力部门进一步研究。
结束语
综上所述，绕组变形测试作为一种对变压器新的检验手段，可以及时有效地发现变压器由于受短路冲击后造成的绕组变形缺陷，并通过及时的吊检和大修，避免重大事故的发生。变压器绕组变形测试今后的主要方向是建立波形的分析软件及数据库，重点对曾经发生过出口短路的变压器作深入分析，为变压器安全运行及开展变压器状态检修工作提供依据；加强与国内外单位的联系与交流，吸取同行成功的经验；积极了解该项技术的最新发展情况，不断提高自己的分析判断水平。
参考文献：
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[3]吕航.电力变压器绕组变形检测与诊断方法研究[D].华北电力大学，2014.
[4]胡文佳.变压器绕组变形检测技术应用研究[D].电子科技大学，2008.
论文作者:程娟,周瑞
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/8/17
标签：绕组论文; 变压器论文; 阻抗论文; 电力变压器论文; 曲线论文; 发生论文; 电流论文; 《电力设备》2018年第14期论文;