威海技師學(xué)院 高宏偉

基于參數(shù)辨識的變壓器繞組變形在線監(jiān)測方法

威海技師學(xué)院 高宏偉

【摘要】為了達(dá)到使電網(wǎng)更加堅(jiān)強(qiáng)的目標(biāo)，變壓器繞組變形在線監(jiān)測的方法變得越來越重要。通過觀察可以發(fā)現(xiàn)，變壓器繞組變形的程度會(huì)對它的安全運(yùn)行造成威脅，甚至產(chǎn)生一些不利因素。本文對一些比較常見的繞組變形在線監(jiān)測方法進(jìn)行了研究，其中包括低壓脈沖法、頻率響應(yīng)分析法、內(nèi)窺鏡法等，并對這些方法的發(fā)展前景做出了展望。

【關(guān)鍵詞】變壓器；繞組變形；在線監(jiān)測

變壓器可是稱得上是電力行業(yè)中比較重要的設(shè)備之一，由此可見它的作用十分的大，隨著我國電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，已經(jīng)朝著超高壓，大電網(wǎng)方向進(jìn)軍，但是，在發(fā)展的過程中，我們也面臨著一些問題，譬如，短路故障，以及由此造成的變壓器損壞也在不斷地上升，對整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成了很不好的影響。

1.變壓器繞組變形的概念

絕緣墊塊和夾件這兩種設(shè)備通常是在電動(dòng)力的作用下進(jìn)行工作，因此對于它們的設(shè)計(jì)應(yīng)該符合實(shí)際的運(yùn)行狀況，并且滿足要求。當(dāng)有較大的短路電流對變壓器造成沖擊時(shí)，線圈自身一定會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)大的電動(dòng)力，通常情況下，變壓器線圈上的電動(dòng)力是可以分為兩個(gè)向力的，一個(gè)是軸向力，一個(gè)是徑向力。如果徑向電動(dòng)力在某一時(shí)刻高于其屈服點(diǎn)，那么就可能會(huì)使線圈變形，而且這種變形通常都會(huì)是永久性的，伴隨著這種情況通常會(huì)出現(xiàn)我們經(jīng)常見到的梅花狀或者是鼓包狀繞組變形的現(xiàn)象。如果軸向電動(dòng)力比以往大時(shí)，很有可能會(huì)使線段以及線匝在豎直的方向發(fā)生彎曲，而且線段間的墊塊會(huì)被壓縮，并且傳送到鐵軛，一旦出現(xiàn)這種情況，我們就會(huì)看到繞組彎曲，壓板損壞，以及墊塊松動(dòng)脫落等現(xiàn)象，如果情況比較嚴(yán)重，甚至?xí)硅F軛變形。一些變壓器在運(yùn)行的過程中也會(huì)遇到一些突發(fā)事件，其中突然性的短路是比較常見的一種。變壓器繞組剛開始時(shí)的故障通常會(huì)表現(xiàn)為內(nèi)繞組發(fā)生了各種各樣的變形，之后是絕緣被破壞，匝間短路等。對于一般的繞組發(fā)生變形時(shí)，只不過單純的在絕緣的距離上發(fā)生一些改變，固體絕緣受傷，或者是繞組的機(jī)械性能下降等現(xiàn)象，并不一定就會(huì)發(fā)生損壞事件。

2.繞組變形常見的幾種監(jiān)測方法

變壓器繞組發(fā)生變形的原因各式各樣，其中最常見的是短路故障電流沖擊，或者是在運(yùn)輸?shù)倪^程中受到了碰撞等。在這里我們需要注意的是，變壓器即使存在繞組變形的現(xiàn)象，如果我們沒有對其進(jìn)行徹底的檢查，就會(huì)很難發(fā)現(xiàn)它的變形程度，因?yàn)榇蠖鄶?shù)發(fā)生這樣情況的變壓器都是可以正常運(yùn)行的。由此看來，對變壓器繞組變形進(jìn)行監(jiān)測是十分有必要的，否則即使存在一些安全隱患我們也發(fā)現(xiàn)不了。下面我們主要介紹幾種比較常見的變壓器繞組變形監(jiān)測方法：

2.1 低壓脈沖法

低壓脈沖法的工作原理如下：如果頻率高于1kHz， 變壓器的鐵芯就起不到任何的作用，其實(shí)繞組本身就可以看成是一個(gè)無源線性雙端口網(wǎng)絡(luò)，由電阻、電容以及電感等分布參數(shù)組成的，所以，繞組一旦發(fā)生了變形，那么就一定會(huì)引起網(wǎng)絡(luò)分布的參數(shù)發(fā)生一些變化，在這個(gè)過程中，繞組對低壓脈沖的響應(yīng)也會(huì)發(fā)生一些變化。這樣，我們就可以根據(jù)繞組對低壓脈沖的響應(yīng)波形來進(jìn)行判斷，從而探討出繞組是否發(fā)生了形變。

低壓脈沖法的主要功能是確定變壓器有沒有通過短路測試，但是在現(xiàn)場的測試中，會(huì)受到一些外來物質(zhì)的影響，尤其是各種電磁的干擾，以至于對繞組首端位置的一些故障不能夠做出比較靈敏的響應(yīng)，當(dāng)然，也就很難判斷繞組具體的變形位置。

2.2 頻率響應(yīng)分析法

頻率響應(yīng)分析法最初是由加拿大人提出的，之后便在世界各個(gè)國家都得到了廣泛應(yīng)用。頻率響應(yīng)分析法規(guī)定，如果頻率超出1kHz，那么變壓器繞組就可以看成是一個(gè)線形、無源以及單端輸入-單端輸出的網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)通常是可以用頻率特性進(jìn)行描述的，而且每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)都對應(yīng)著唯一的一條頻響特性曲線。如果繞組發(fā)生了變形，那么網(wǎng)絡(luò)參數(shù)就會(huì)隨之發(fā)生改變，該網(wǎng)絡(luò)的頻響特性曲線也會(huì)隨著參數(shù)的改變而改變。變壓器繞組頻響試驗(yàn)，實(shí)際上就是一個(gè)通過對變壓器事故前后繞組頻響特性曲線進(jìn)行對比，從中得出繞組是否發(fā)生變化的結(jié)論。頻響分析法可以有效的降低電磁的干擾能力，具有著很多的優(yōu)點(diǎn)，不僅可以精確的測量出曲線的變化程度，同時(shí)在儀器的使用方面更是十分的簡潔方便，而且它還可以在變壓器沒有放油的時(shí)候或者是沒有吊罩的情況下判斷變壓器繞組有沒有發(fā)生形變，指導(dǎo)著變壓器進(jìn)行搶修工作，盡量把搶修的時(shí)間縮短。從上面的論述我們可以看出，頻響分析方法確實(shí)有很多的優(yōu)勢，所以不難推測這種方法在目前應(yīng)用的比較廣泛。頻響分析方法的具體工作過程是，首先將一個(gè)正弦掃頻信號輸入到想要測試的變壓器之中，并且對輸入端和輸出端的一些相關(guān)數(shù)值進(jìn)行記錄，通過處理之后，得到相應(yīng)的頻響特性曲線，然后通過對當(dāng)前曲線和歷史曲線、同型號變壓器曲線等進(jìn)行一系列的對比，最終總結(jié)出繞組是否真的發(fā)生變形。

2.3 短路阻抗法

短路阻抗法的工作原理如下，首先它需要測量工頻電壓，然后根據(jù)變壓器繞組的短路阻抗來判斷繞組是否發(fā)生變形。短路阻抗通常由漏抗和繞組的電阻分量這兩部分組成，如果是高于110kV的大型變壓器，電阻分量相對而言占的比例就比較小，短路阻抗重點(diǎn)是漏抗的一些數(shù)值，因此阻抗可以很好地發(fā)映出漏抗的各種變化，并且這種方法比較容易實(shí)現(xiàn)。變壓器的漏抗值的尺寸通常需要靠繞組的幾何尺寸來決定，因?yàn)樽儔浩骼@組結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生了改變，肯定會(huì)引起變壓器漏電抗發(fā)生一些變化，進(jìn)而使變壓器短路阻抗也發(fā)生相應(yīng)的改變。綜上所述，完全可以依據(jù)短路阻抗的變化來確定變壓器繞組的變形情況。

2.4 內(nèi)窺鏡法

內(nèi)窺鏡法，是一種將配有強(qiáng)度非常高的光源以及數(shù)字很清晰的攝像機(jī)的探頭，深入到變壓器的繞組中，然后對實(shí)物進(jìn)行拍照，這樣做可以對繞組的情況一目了然，很直觀的就可以看出變壓器是否發(fā)生了變形，以及內(nèi)部放電的位置是否整齊等，這是一個(gè)比較高端的方法，通過這種方法，我們只需要現(xiàn)場吊罩，減少了以前比較繁瑣的返廠工作。但是，這種方法也存在一定的弊端，我們?nèi)绻雽ψ儔浩骼@組進(jìn)行全面的檢查，是很難實(shí)施的，所以對這種方法的應(yīng)用還是有待研究的。

3.結(jié)語

雖然目前變壓器繞組變形在線監(jiān)測的方法已經(jīng)比較成熟，我國電力行業(yè)也有了相應(yīng)的導(dǎo)則，但是，如何劃分變壓器繞組變形的程度依然是一個(gè)比較棘手的問題，至今沒有比較嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在主要以測試人員的經(jīng)驗(yàn)作為判斷的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，繞組變形在達(dá)到一定嚴(yán)重的程度時(shí)，并沒有引起一些相關(guān)單位的注意，如果一些設(shè)備運(yùn)維單位并沒有對此足夠的重視，那么在運(yùn)行的過程中很可能會(huì)產(chǎn)生一些比較嚴(yán)重的事故。因此，對于高等科研院校以及各級的電力部門來說，對變壓器繞組變形的嚴(yán)重程度做出正確的判斷，是一項(xiàng)比較重要的任務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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