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变压器绕组变形检测的现状
点击次数:940 发布时间:2018-03-01

由于电力变压器在电力系统中举足轻重的作用,人们已经越来越重视对电力变压器故障的检测。目前,国内外在变压器绕组变形检测方面有许多方法,但比较成熟和常用的有三种方法:(1)短路阻抗法 (2)低压脉冲法 (3)频率响应法。

 

1.1 短路阻抗法

短路阻抗法是应用zui早的变压器绕组变形检测方法,它zui早是由苏联提出的。其检测原理是通过离线测量绕组的阻抗并观察其变化来判断绕组的变形状况。变压器短路阻抗是当负载阻抗为零及负载电流为额定值时变压器内部的等效阻抗。变压器的短路阻抗由绕组的电阻和漏电抗组成。对于一台变压器而言,当绕组变形,几何尺寸及位置发生变化时,其短路阻抗值也会变化。如果短路前后的短路阻抗值变化很小,就可认为绕组没有变形;如果短路前后的短路阻抗值变化较大,则可认为绕组有显著变形。

 

短路阻抗法在IEC60076-5中明确给出了绕组变形程度的判据,读数直观。在IEC标准和国标GB1094.5-85中规定了额定电流下的阻抗变化限值,IEC建议相对变化量超过3%为异常,国标规定根据绕组的结构不同,相对变化量取2%-4%比较合适。该方法的缺点是要求提供的短路电流要达到或接近额定电流,需要动用沉重的实验设备和大容量的实验电源,实验时间较长,在现场难以推广使用。

 

1.2 低压脉冲法

当频率超过1kHz时,变压器铁芯基本不起作用。因此,可以将变压器绕组看成一个由电阻、电容和电感等分布参数构成的无源线性二端口网络。同时,由于电力变压器绕组的电阻很小,可以近似忽略。

 

低压脉冲法zui早是由波兰人提出的。原理是在变压器绕组的一端施加稳定的低压脉冲信号,并同时记录下该端和对端的电压波形,通过对时域中激励和响应的比较,可以对绕组是否变形做出比较准确的判断。当变压器绕组变形时,其相应的绕组段的电感和电容等分布参数将发生改变,在绕组的一端施加输入激励时,对端的输出响应将发生变化。

 

低压脉冲法已被列入IEC和IEEE电力变压器短路实验导则和测试标准。但该法运用在现场实验中,容易受到现场各种电磁波的干扰,波形的可重复性较差,同时,低压脉冲法对绕组首端的变形反应不敏感,不能判断绕组变形的位置。

 

1.3 频率响应法(简称FRA法)

频率响应法zui早是由加拿大的E.P.DICK用到变压器绕组变形测试上的,在世界范围内得到普遍关注。频率响应法的基本原理是在较高的频率下,变压器绕组的铁芯基本不起作用,绕组可以等效为一个由电感和电容等分布参数构成的无源二端口线性网络。由于变压器绕组的数学模型是一个线性定常数系统。稳定的线性定常数系统的输入为正弦量时,其稳态输出与输入是同频率的正弦量,只是振幅和相位不同,其稳态输出与输入的振幅比仅由网络参数*决定。如改变输入信号的频率,则振幅比也随之变化,线性系统在正弦量输入时,稳态输出与输入的振幅比随频率而变化的关系称为该系统的幅频特性。利用该方法即可得到系统的幅频响应曲线。

 

绕组变形的诊断方法主要有纵向和横向比较两种。前者利用变压器受冲击后测的幅频响应曲线与出厂、投运或变压器受冲击以前的幅频响应曲线进行比较。后者是利用同一台变压器各侧的三相绕组的频谱图进行比较,并参照同厂家、同种变压器的频谱特征进行类比来判断绕组是否变形以及变形的具体情况。

 

实践证明,由于频率响应法的测试装置简单、轻巧;在实验现场,抗干扰能力强;测试波形的重复性较好,目前,已经广泛的运用于各种现场实验中。

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