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电力变压器绕组变形的检测方法

    一、摘要
       采用频率响应法和低电压短路阻抗法是检测变压器绕组变形比较有效的两种方法。但是这两种的试验方法在现场的实际工作中并不能完全判断出主变的变形情况,通过介损试验正接法对主变的电容量的变化的监控,可以作为对主变绕组变形的判断的一个可靠依据。
       二、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。因此能在现场不吊罩情况下快速测量绕组内部变形的频率响应法和低电压短路阻抗法出现后,在工作现场得到了广泛的运用。但是在实际工作中,我们发现通过观察主变的电容量的变化也可以作为判断绕组变形的一个重要的依据。
       三、频率响应法和低电压短路阻抗法测量变压器绕组变形存在的问题
       在工作中频率响应法和低电压短路阻抗法测量主变绕组变形已经得到广泛的运用,但是在实际工作中存在一些问题,主要是:
       1.在现场测试中会受到电场和磁场的影响,这些影响甚至会改变测量的结果,将造成测试结果失真,导致现场工作人员出现误判断的情况。
       2.试验缺乏前后比较的情况,由于频率响应法和低电压阻抗法是一种比较新的试验方法,对于一些比较老的主变,并没有相应的出厂试验报告,另外,部分主变因为内部结构的问题,会出现通过这两种方法测量得出的结果会表明主变出现变形的情况,但是实际情况是主变运行情况良好,并没有出现绕组变形的情况。
       四、主变绕组变形的判断数值——电容量
       变压器每个绕组可以看成由电阻、电容、电感等构成的网络,而绕组的等值电容量直接反映出各绕组间、绕组对铁芯、绕组对箱体及地的相对位置和绕组的自身结构等。变压器产品出厂后,其各绕组的电容量基本上是一定的,只要变压器没有经受短路冲击,即使在有温度、湿度影响的情况下,其电容量变化应很小。当变压器遭受短路冲击后,若各绕组无变形或变形轻微,其电容量变化也较小;若某侧绕组变形严重,则其电容量变化相应也较大。因此可以通过电容量的变化来判断主变的内部变形的情况和对主变内部绝缘的状况有一个初步的判断。
       五、主变介损电容量试验方法的改进
       1.传统的主变介损电容量测量是采用反接法进行测量,这种试验方法在对主变的绕组变形的情况进行分析判断的时候存在很大的缺陷,主要是反接法受到的各种外界干扰因素多,接地不良,表面脏污等情况都有可能会对试验结果,特别是电容量的结果产生影响,进而影响到试验结果的判断,另外,反接法测量主变的电容量的劳动强度很大,原因是为了保证试验的精度需要将主变的三侧接线全部拆除才能进行测量,否则,连接入测量回路的主变进线刀闸的支持瓷瓶,等其他的一次设备都会对试验的结果造成影响。
       2.近期来广西电网公司开始推广正接法测量主变的介损及电容量的测量方法不受被试品对地寄生电容的影响,测量精度较高。通过前后年的两次预防性试验的结果进行比较,以便更好的发现主变内部存在的早期的绝缘缺陷和隐患。主变内部的电容量等效原理图如下图1-1所示:

变压器绕组电容等效电路图
图1-1 变压器绕组电容等效电路图

       以三绕组变压器为例新的测量方法的试验接线

项    目 施加电压线 Cx测量线
高压绕组对中、低压绕组及铁芯、铁轭 C1 高压绕组 中、低压绕组及铁芯、铁轭
中压绕组对高、低压绕组及铁芯、铁轭 C2 中压绕组 高、低压绕组及铁芯、铁轭
低压绕组对高、中压绕组及铁芯、铁轭 C3 中压绕组 高、低压绕组及铁芯、铁轭
高、中压绕组对低压绕组及铁芯、铁轭 C4 高、中压绕组 低压绕组及铁芯、铁轭
高、低压绕组对中压绕组及铁芯、铁轭 C5 高、中压绕组 低压绕组及铁芯、铁轭
中、低压绕组对高压绕组及铁芯、铁轭 C6 中、低压绕组 高压绕组及铁芯、铁轭
高、中、低压绕组对铁芯、铁轭 C7 高、中、低压绕组 铁芯、铁轭

       该正接法完全排除了主变绕组对地的电容量的影响,可以求解出主变的绕组之间和主变绕组对铁芯的电容量,通过比较简单的绕组的电容量情况对主变内部的情况进行一个分析。

项    目 表达式
高压绕组——中压绕组 Chm
高压绕组——低压绕组 Chl
中压绕组——低压绕组 Cml
高压绕组——铁芯、铁轭 Cht
中压绕组——铁芯、铁轭 Cmt
低压绕组——铁芯、铁轭 Clt

              C1=Chm+Chl+Cht
              C2=Chm+Cml+Cmt
              C3=Chl+Cml+Clt
              C4=Chl+Cml+Cht+Cmt
              C5=Chm+Cml+Cht+Clt
              C6=Chm+Chl+Cmt+Clt
              C7=Cht+Cmt+Clt
       通过换算
              Cht=(C7+C1-C6)/2
              Cmt=(C7+C2-C5)/2
              Clt=(C7+C3-C4)/2
              Chl=(Cmt-Cht-Clt-C2+C1+C3)/2
              Chm=(Clt-Cht-Cmt-C3+C1+C2)/2
              Cml=(Cht-Cmt-Clt-C1+C2+C3)/2
       根据这些计算公式可以求解出绕组之间和绕组与铁芯铁轭之间的电容量。
       六、总结
       1.检测后,纵比、横比是最主要的分析方法,尤其是纵比。通过电容量的变化对于主变的绕组变形和内部绝缘进行判断并不需要每一次预试都进行换算到单独的绕组之间和绕组——铁芯、铁轭之间的电容量,只需要对两次试验的结果进行比较,通过电容量的变化就可以在试验现场对主变的情况进行一个基本的判断,因此建立并健全准确的变压器稳定状态参数的档案资料是非常必要的。
       2.介损试验采用正接法测量电容量是一种能够有效排除试验的干扰,对主变的绕组变形情况,绝缘情况进行判断的试验方法,建议将其作为预防性试验的标准推广应用,建立缜密的数据库,形成对主变的有效的绝缘监督。
       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和短路阻抗以及绕组电容量的数据库,三者的关联十分的紧密,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。

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