文档介绍：频响法和电抗法在变压器绕组变形测试技术中的应用
摘  要: 针对乌鲁木齐电网1993-1999年期间110kV变压器由于10kV母线发生近区短路,连续烧损6台次这一问题,开展了变压器绕组变形测试工作。几年来通过对频响法和电抗法的现场应用,诊断并验证了3台110kV变压器绕组严重变形的问题,同时也对这两种方法的结合使用,积累了点滴经验。
关键词:变压器; 变形测试; 应用
1 问题的提出
1993-1999年期间,乌鲁木齐电网110kV变压器由于遭受10kV系统近区短路故障,连续烧损了苍房沟1号主变、鲤鱼山2号主变等6台变压器。事故发生后,有关单位分别对这6台变压器进行了吊罩扒线圈的检查。其检查结果是:a)除有1台变压器高压线圈、高调线圈端部有散股现象外,其余5台变压器高压线圈、高调线圈基本完好。b)6台变压器低压线圈均发生了不同程度的饼间、匝间绝缘击穿放电故障。c)6台变压器低压线圈均发生了较为严重的变形,其整体线圈外观除了现显出波浪状外,还有大面积的饼间绕组绝缘塌陷的问题。
2  绕组变形测试的意义
变压器在运行中不可避免地要遭受各种故障短路电流的冲击,一旦短路故障发生在变压器出口附近,变压器将承受巨大的轴向和辐向电动力。如果绕组内部结构存在薄弱环节,将会发生绕组扭曲、鼓包或移位变形现象,严重时将导致绝缘击穿事故。乌鲁木齐电网6台变压器就是在10kV系统近区发生三相短路故障,短路电流在额定电流的8倍左右;~。从这6台变压器的解体检查情况可以看出,无论是哪一台变压器的低压绕组在饼间或匝间绝缘击穿放电前,它都是伴随着绕组的严重变形,发展到绝缘击穿
这6台变压器事故发生后,我们对此做了进一步的调查,结果发现除了苍房沟1号主变(更换线圈大修后)是第1次遭受短路冲击后就被烧损外,其余的5台都是在遭受第2次、第3次短路冲击后才被烧损的。也就是说变压器绕组从轻度变形演变到严重变形乃至发展到饼间、匝间绝缘击穿放电事故,有一个绕组变形由轻到重这样一个逐渐积累和发展的过程,因此积极地开展变压器绕组变形诊断技术工作,对提前发现那些有问题的变压器,并有计划地退出运行进行大修改造,不但能节省大量的人力、物力,同时对防止变压器事故的发生也有着极其重要的意义。
3  频响法和电抗法的测试方法
所谓的绕组变形测试技术目前国内有两种检测方法,一种方法的原理是采用目前国际上较为先进的频率响应分析技术(简称频响法),即在绕组的一个端子加入扫描电压信号,通过双通道检测单元同时记录该端子及绕组对应端子上电压信号的波形,经相应的数字化处理后,得到不同扫描频率的幅值和相位,然后根据传递函数求得幅频、相频响应特性显示在计算机屏幕上。而这个传递函数则取决于变压器内部电感、电容等分布参数,而电感、电容又取决于变压器绕组的材料和制造几何尺寸。当变压器绕组发生严重的扭曲、鼓包变形时,如:前面提到的苍房沟1号主变在检查时就发现低压绕组已由原来的圆筒形变成了波浪状形状,且凹凸畸曲。那么此时若采用频响法测试,检测到的电压信号则与原来的信号发生了改变。而这个改变就是我们希望得到的频响特性曲线。通常诊断判据是以1KHZ-600KHZ范围内的频响特性曲线中谐振峰是否发生明显变化并结合三相绕组之间的量化结果相关系数来进行判断。
另一种检测方法是低压短路电抗法(简称电抗法)。它是利用传统的负载试验,在380V的电压下采用高精度的测量系统测出三相电抗值,并比较变化量,从而间接或直接地反映变压器绕组间的相对位置变化。只要变压器绕组有几何尺寸的变化,其电抗值就会有响应。—85《电力变压器》中规定的“圆形同心式变压器的电抗在短路电流冲击前后的变化不大于2%”外,尚无三相电抗值横向最大误差的标准。
几年来,我们利用频响法完成了110kV、220kV变压器163台/次的测试,利用电抗法完成了110kV变压器58台/次的测试。通过频响特性曲线和电抗数据的综合分析,准确地诊断出3台110kV变压器低压绕组存在严重变形的问题,并扒线圈得到验证。对1台110kV变压器频响特性曲线有异议且电抗数据误差又偏大的110kV变压器也扒线圈进行了验证。
 
4  现场测试实例
实例1: 安装地点:八户粱1号主变
1)变压器主要参数   
型号:SFZ8-40000/110                序号:96B07223
额定电压:110±8×%/      联结方式:Ynd11
制造厂家:沈阳变压器厂              出厂日期:.
2)频响曲线图谱(2001年9月20日测试)
R12= R12= R23=1