冀亞峰　劉忠斌　李洪霞

摘 要 本文從基于電力的變壓器在繞組形變過程后產(chǎn)生的相應層次結(jié)構(gòu)的不同出發(fā)，對其試驗結(jié)果數(shù)據(jù)進行分析。

【關(guān)鍵詞】基于電力的變壓器 繞組強度控制試驗 頻率響應

1 前言

繞組變形可以分為兩類，縱向和橫向。有整體的位移，部分下陷，甚至是部分突起鼓出，略微扭曲，以及匝間短路等形式。為了防止這些狀態(tài)異常無法穩(wěn)定的變壓器造成不必要的損失，在保證不使變壓器發(fā)生解體的情況下，對其繞組變形進行檢測是非常重要的。不同的試驗數(shù)據(jù)表明，頻率響應法對繞組變形較為靈敏，測試較為準確，波形的重復性和穩(wěn)定性強，能夠非常可靠的評估繞組變形。

2 頻率響應分析法

通過頻率響應法進行分析檢測，基本手段就是將掃頻信號輸入后，通過檢測另一端的輸出響應信號的振幅，相位等相應的頻率函數(shù)，繪制相關(guān)曲線。由于一定的變壓器的層次結(jié)構(gòu)會決定特定的頻率特性，因此可以通過對統(tǒng)一繞組變形不同方向的變化程度的分析，判斷發(fā)生繞組變形的嚴重程度。

2.1 基本模型

假定激勵源Us的頻率為f，控制變量，將其數(shù)值從低加高；觀察并記錄另一端的響應電壓U2和激勵端電壓U1信號的幅度峰值比例，得到幅度和頻率的特征數(shù)據(jù)。圖1為模型的原理圖。

為方便計算，將記錄下來的電壓的幅度峰值用對數(shù)形式進行表示?？梢缘玫胶瘮?shù)H（f）=20log[U2（f）/ U1（2f）]。

2.2 試驗步驟

在這個繞組變形試驗的步驟基本如下：

（1）對即將進行測量的變壓器的輸入端和響應端進行確定，并將該變壓器繞組的開關(guān)調(diào)整至最大的分接位置處。

（2）對于用于輸入和用于檢測的電纜的接地屏蔽線，需要連接到被測量的變壓器的外殼旁，同時要保證該線的長度和無環(huán)無纏繞；對于變壓器的外殼而言，接觸電阻要小于等于1Ω。

（3）對用于輸入和用于檢測的電纜，要使用線夾將其分別與選中的輸入端和響應端的套管端頭相連接。

（4）同時使用電纜，對儀器的相應端子進行連接。

（5）運行對應的檢測程序，在對被測量的變壓器的測量參數(shù)進行相應初始化后，點擊相應按鈕啟動測量。

2.3 對于數(shù)據(jù)正確性的檢測

對于測量得到的被測變壓器不同繞組壓力的頻率特性函數(shù)和繪制的響應曲線而言，為了確定其數(shù)據(jù)的真實可用，保證其正確性，應當進行一下檢測（重點對低壓部分進行檢測）：

（1）同一被測變壓器，相同電壓條件下，將三相繞組和同相繞組多次測試數(shù)據(jù)的曲線進行對比，如果有偏離較大的繞組曲線，應當再次確認其接線的正確性和接觸性能，并且重新測量。防止因為操作過程中操作員的原因?qū)е碌腻e誤。

（2）如果對數(shù)據(jù)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)得到的曲線并不光滑平整，而是有比較多的毛刺，應當對接線的情況進行觀察，排除接觸不良和連接部位線中斷的可能性。

（3）如果對數(shù)據(jù)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)三相繞組的一致性不好，應當首先判斷作為對比的歷年頻譜曲線是否存在歷史缺陷。

（4）如果對數(shù)據(jù)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)縱向?qū)Ρ纫恢滦暂^差，應當判斷接地線的連接可靠程度。

2.4 對數(shù)據(jù)的定量分析

對于判斷被測量變壓器的繞組狀態(tài)，可以采用繞組前后變形的頻率響應特性曲線的相關(guān)系數(shù)對比，綜合對曲線上采樣點的均方差估計值進行定量的分析，描述不同測量曲線的一致程度和差值。公式如下：

ρxy=x（i）y（i） /

Exy= （1）

該式子（1）中，x（i）y（i）分別表示不同頻率響應特征函數(shù)上某一采樣點的樣本值。

3 對測量數(shù)據(jù)的定性分析

除了通過測量得到的數(shù)據(jù)，分別計算相關(guān)系數(shù)和均方差，進行定量的判定，還可以通過對波形圖中特征點的位置和數(shù)量變化來定性判斷繞組的變形情況，例如峰值位置，位移情況等。

3.1 獨立的波形數(shù)據(jù)分析

不同頻段的頻率響應特征曲線峰值的位置特征不同，因此從頻段對繞組進行劃分和分析。

（1）低頻段繞組變形分析（頻率范圍在1到100kHz）。在較低頻率范圍內(nèi)，不同曲線特征值的偏移代表著不同的含義。峰值和最低點位置左移表示軸向壓縮，右移表示幅向鼓包。如若趨于分散，則表示繞組縱向整體移位。如若整體曲線都向左偏移，則表示繞組橫向整體移位。由此可知，繞組電感對于曲線特征量偏移影響較大。

（2）中頻段繞組變形分析（頻率范圍在100到600kHz）。在較高頻率范圍內(nèi)，峰值和最低點位置的變化則代表了不同的含義，左移右移分別表示了匝間扭曲和部分鼓包現(xiàn)象的出現(xiàn)。由此可知，繞組電感和電容對于曲線特征兩偏移影響都比較大。

（3）高頻段繞組變形分析（頻率大于600kHz）。在高頻率范圍內(nèi)，曲線的整體變化會說明繞組的局部結(jié)構(gòu)特征發(fā)生了變化，表示了整體位移和引線位移現(xiàn)象的出現(xiàn)。由此可知，繞組感抗和容抗對于曲線特征兩偏移影響比較大。

3.2 復合的波形數(shù)據(jù)分析

（1）比較方向：縱向?？v向比較法指的是變量為時間；而控制受測變壓器，分接開關(guān)位置，繞組和檢測方式都保持不變，得到的一組頻率特征響應曲線。該類方法得到的數(shù)據(jù)生成的曲線對比性比較好，判斷準確，測試靈敏，但是需要較充足的原始數(shù)據(jù)，檢測條件對曲線影響比較大。

（2）比較方向：橫向。橫向比較法指的是變量是同側(cè)三相頻響曲線。由于該類曲線所反映的三相繞組在不同變壓器之間結(jié)構(gòu)的一致性和可比性，因此該類曲線能夠較好反應變形情況。該類方法無需原始數(shù)據(jù)，但是需要充分考慮三相相似變形和同廠家同批次產(chǎn)品設計差異等本身固有差異的影響。

參考文獻

[1]楊晟，張文離，徐飛.變壓器繞組變形的頻率響應分析法探討[J].山西電力，2014，3：11-14.

作者單位

國網(wǎng)山東成武縣供電公司 山東省成武縣 274200