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变压器绕组变形应用


浅析变压器绕组变形的应用 摘要: 介绍了频率响应法测量变压器绕组变形的原理,详细阐 述了根据频谱判断绕组变形的分析方法及判断依据,总结了对变压 器绕组变形的判断方法。指出频率响应法用于变压器绕组变形诊断 的实用性和局限性,为更好地开展变压器绕组变形测试工作提供了 依据。 关键词: 变压器; 绕组变形; 频率响应法; 应用 中图分类号:tm4 文献标识码: a 文章编号: 前 言 电力变压器是电力网的核心设备之一,其运行可靠性对电 力系统的安全起非常重要的作用。然而,由于受设计技术、制造工 艺以及运行维护水平的限制,变压器的故障时有发生,(或出口)短 路故障,严重影响了电力系统的安全运行。短路损坏的原因,一方面 是设计不完善和制造质量不良,绕组机械结构存在薄弱环节,使绕 组抗短路强度不足;另一方面是绕组承受的累积短路电流过大,绕 组累积变形到一定程度使绝缘破坏。因此,对变压器经受短路冲击 后绕组变形程度进行测试、诊断具有十分重要的意义。 1 频率响应分析法的测试原理 变压器绕组在较高频率的电压作用下,每个绕组本身均可视为一 个由线性电阻、电感(互感)、电容等分布参数构成的无源线性双口 网络(由于变压器绕组的直流电阻远小于高频下的电抗,所以可忽 略),其内部特性可用传递函数 h(jx)描述。变压器在制造过程中都 有严格的制造工艺。其内部的结构是固定不变的,每个绕组的单位 长度的电容、单位长度的电感及单位长度的对地电容都是不变的。 因而变压器绕组的频率响应特征频谱图也就确定了。绕组结构的任 何物理变化都会引起绕组的电感和电容特性发生变化,必然会改变 网络内部的分布电感、 电容等参数,导致传递函数 h(jx)的零点和极 点发生变化,从而使网络的频率响应特性发生变化,这也可以通过 频率响应分析检测出来。用频率响应分析法测试变压器绕组变形, 是根据频率响应特性的变化来分析变压器可能发生的绕组变形。变 压器绕组的频率响应特性通常采用扫描频率测量方式获得。连续改 变外施正弦波激励激 vs 的频率,测其在不同频率下的响应端电压 v0(jx)与激励端电压 vi(jx)的比值,即可获得指定激励端和响应端 情况下的绕组频率响应特性。测得的幅频响应应以对数形式表示, 即对电压比值进行处理,则: h(jx)=v0(jx)/vi(jx) 其中:|v0(jx)|和|vi(jx)|分别代表频率为 x 时的响应端和激励端 电压的峰值和有效值。 图 1 变压器绕组等效电路与频率响应特性测量示意图 图 1 中框内部分为变压器绕组的等效双口网络,l、 和 c 分别代表 k 绕组的纵向(主要是饼间)分布电感、 分布电容及对地分布电容。 vi、 v0 分别代表等效网络的激励电压和响应端电压,vs 为外施正弦波激 励源电压,r 为匹配电阻。 2 变压器绕组变形的判断依据 变压器绕组状态是通过两次测试的频响特性曲线的比较来描述 的。因此,可用相关系数来描述两条曲线的相似程度。当两条曲线 的相似程度越好,它们联系越紧密,可证明它们的传递函数越接近。 设两次测量的数据序列分别为{xn}、{yn},na(1,2,,,n),则相关系 数为 qxy=eni=1x(i)y(i)eni=1x2(i)eni=1y2(i)当相关系数 qxy1, 认为/一致性好 0,从而可以判断出变压器绕组是否变形。 3 变压器绕组变形的分析及判别方法 典型的变压器绕组频率响应特性曲线,通常包含多个明显的波峰 和波谷。经验及理论分析表明,频率响应特性曲线中的波峰或波谷 分布位置及分布数量的变化,是分析变压器绕组变形程度的

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