摘 要：本文從基于電力的變壓器在繞組形變過程后產生的相應層次結構的不同出發(fā)，對其試驗結果數(shù)據(jù)進行分析。在電氣設備中發(fā)揮重要作用的是變壓器，變壓器有一個重要的特點就是繞組變形，而且變形程度隨著機械力的大小不同而產生差距。因此，本文介紹了應用頻率響應測試法分析變壓器繞組變形應用技術，以及利用一些曲線的特殊特征進行比較，在本論中，進行了變壓器的一些特征實驗，來精確的判斷繞組變形，同時也舉出了一個實例來進行驗證。

關鍵詞：電力變壓器；繞組強度控制；試驗；頻率響應；繞組變形；頻響特性

中圖分類號：TM406 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）12-0028-02

1 引 言

電力系統(tǒng)在現(xiàn)在社會發(fā)揮著越來越重要的作用，在電力系統(tǒng)中的重要組件便是變壓器，變壓器發(fā)生繞組變形情況越來越頻繁，導致發(fā)生的主要因素主要在于不小心的碰撞，或者電動力的作用，當一直承受這些力的擠壓作用時，變壓器發(fā)生繞組變形將會越來越嚴重，有時會發(fā)生突發(fā)性的損壞事故等等。因此，繞組變形對于變壓器來說，是一個巨大的破壞。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?？煽康脑u估繞組變形。

在現(xiàn)在社會的高速發(fā)展中，電力系統(tǒng)容量在不斷的擴大，變壓器繞組變形發(fā)生的也越來越頻繁，因此，我們要研究一系列的方法來探究變壓器發(fā)生的問題-繞組變形。當前，對于變壓器繞組變形主要從三方面來進行，一方面是參數(shù)檢測法，主要是對變壓器的參數(shù)進行分析，但是此方法精確度要求極高，一般達不到所需要的檢測靈敏度，另一方面，為頻率響應法，此方法應用最廣泛，也最能達到要求，最后一方面是低壓脈沖法，此方法與參數(shù)檢測法一樣，存在著許許多多的不足。相比較這三種方法，頻率響應法檢測的時候靈敏度高，穩(wěn)定性也比較高，是一種比較合理的方法，因此在電力系統(tǒng)中。變壓器的繞組變形主要通過頻率響應法來進行檢測。

2 頻率響應分析法

通過上面的分析，變壓器的繞組變形主要是通過頻率響應法來進行檢測，將變壓器的頻率響應特征來進行檢測分析，從而得到特性曲線，然后再進行各方為的比較，比如橫向，或者縱向，來近一步的判斷繞組變形的程度，將這些特性曲線來對變壓器變形情況來進行描繪出來，著也就是所謂的頻率響應法。變壓器的里面的組件情況都是不會發(fā)生變化的，因此著也就意味著變壓器的電容是不會變化的，通過在變壓器的一側施加一定程度的電壓，頻率發(fā)生一定的變化，利用頻率響應的方法對特性曲線進行探究，從而得出一系列的變壓器的繞組變形的情況。

頻率響應特性是根據(jù)變壓器繞組變形情況而發(fā)生變化的，繞組變形程度越大，頻率響應特性發(fā)生的變化也就越大。那么相應的變壓器的一些特性也就發(fā)生很大的變化，因此通過以上的研究，我們了解到頻率響應法分析，最關鍵的就是要得到頻率響應特性曲線，從而才能就行下一步的分析，此方法所用到的設備主要是TDT5變壓器繞組變形測儀，對于變壓器繞組變形，頻率響應法可以說是檢測的最好的一種方法，已經得到大范圍的應用。

2.1 變壓器繞組變形特點

變壓器繞組變形的發(fā)生會導致很多意外情況的發(fā)生，比如嚴重的話，會造成停電，甚至將變壓器進行燒毀，因此變壓器繞組變形發(fā)生的因素很多，比如機械力的碰撞，或者短路等等，在這些因素中，主要的應該歸結于內部電動力，它對變壓器繞組變形起到重要的決定作用，但是也有許許多多的原因是在于變壓器本身的問題，比如變壓器的制作上存在不規(guī)范，內部強度不夠，抵抗力不足等。

2.2 函數(shù)形式

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)。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。可以得到函數(shù)H（f）=20log[U2（f）/U1（2f）]。

2.3 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調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，對儀器的相應端子基于頻率響應法的變壓器繞組變形試驗分析本文從基于電力的變壓器在繞組形變過程后產生的相應層次結構的不同出發(fā)，對其試驗結果數(shù)據(jù)進行分析。

（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。

2.4 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導致的錯誤。

（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)縱向對比一致性較差，應當判斷接地線的連接可靠程度。

2.5 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。

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)，關系數(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）分別計算相分析（頻率范圍在1～100kHz）。在較低頻率范圍內，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100～600kHz）。在較高頻率范圍內，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，曲線的整體變化會說明繞組的局部結構特征發(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構的一致性和可比性，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品設計差異等本身固有差異的影響。

（3）相關系數(shù)判斷如表1注：TDT5測試系統(tǒng)的結果診斷功能中引入了相關系數(shù)的概念，它能以量化（即相關系數(shù)R）的形式直觀地給出所比較頻響特性曲線間的相似程度。R的值越大，曲線間的相似程度也就越好。表1相關系數(shù)判斷表其中：如表1所示。

表1給出了相關系數(shù)判斷表，通過它，我們可以明白相關系數(shù)可以判斷變壓器繞組變形的大體情況。根據(jù)頻率的大小來決定變形的嚴重情況。當出自按嚴重變形的時候，就要嚴格進行監(jiān)督，定時安排檢修。必要的時候更換變壓器，以防危險事故的發(fā)生。

4 案例分析

下面的案例來自于海南省?？谑心匙冸娬?，它的電壓在110kV，通過此案例，主要應用了頻率響應法來對變壓器繞組變形的情況進行了研究，在次實驗中，變壓器曾遇到了雷擊，對變壓器造成了嚴重的繞組變形，通過頻率響應法來判斷變形的嚴重程度，最大程度的保障變壓器的正常操作。SFSZ8-31500/110是此變壓器銘牌產品的型號，額定容量：31500/31500/31500kVA額定電壓：110±8×1.5%/38.5±2×2.5%/11kV聯(lián)結組標號：Yn，Yn0，d11。

4.1 繞組變形試驗

TDT5變壓器繞組變形測試儀是次案例采用的檢測設備，通過進行檢測實驗，從而得到頻率響應特性，進一步來推測出變壓器繞組變形的情況。

進行繞組變形試驗后發(fā)現(xiàn)：高壓繞組三相間最大差值為1.9dB，中壓繞組相間差值最大為2.9dB，低壓繞組相間差值最大為3.2dB，均小于表2正常值3.5dB。

4.2 試驗結論

此實驗是一次全新操作的實驗，很多都沒有與原始的進行對比，通過頻率響應特性得出的變壓器繞組情況的嚴重程度，只能通過橫向比較，根據(jù)應用法則等等方法，發(fā)現(xiàn)得出的結論是差異度都特別小，均小于3.5dB，這個結果也就說明，變壓器的繞組變形很小，幾乎沒有，此變壓器可以進行正常的應用，沒有什么危害。因此我們可以知道，頻率響應法是檢測變壓器繞組變形的比較好的一個方法。

5 注意事項

通過上述分析，我們了解到變壓器繞組變形，頻率響應的方法是檢測變形程度最好的一個方法，主要變現(xiàn)出極高的靈敏度，然而在真正檢測的過程中，由于方法的不同，變壓器的一些數(shù)據(jù)也不太真實，假如僅僅根據(jù)繞組變形的差異值就去判斷變形的嚴重情況顯得有點不太科學，因此有測試方法不同可能會導致不同的變壓器繞組變形情況，在進行檢測的實驗過程中，需要注意一些基本的事項。

接地線的正確連接，高，中，低壓側繞組頻率響應特性與變壓器的裝設接地線的正確連接存在較大的因果關系，因此要正確的連接地線。電纜的好壞也應該時常的進行檢測，當發(fā)現(xiàn)電纜損壞應該及時更換，同時被試繞組接觸也應該良好。最好是在最大分接位置上進行實驗，在進行操作過程中，三相繞組的頻率響應特征不太一樣的時候，此時應該認真檢查裝置設備，一職檢測到兩次結果相同時才停止，最后，應該保證三相試驗引線一致。

6 結 語

本論文從頻率響應分析法的簡介，變壓器繞組變形特點，函數(shù)形式，試驗步驟，對于數(shù)據(jù)正確性的檢測，對數(shù)據(jù)的定量分析，對測量數(shù)據(jù)的定性分析，包括獨立的波形數(shù)據(jù)分析，復合的波形數(shù)據(jù)分析，以及案例的分析實驗，最后提出了一系列的注意事項等等各方面來進行了分析。通過上面的分析，變壓器的繞組變形主要是通過頻率響應法來進行檢測，將變壓器的頻率響應特征來進行檢測分析，從而得到特性曲線，然后再進行各方為的比較，比如橫向，或者縱向，來近一步的判斷繞組變形的程度，將這些特性曲線來對變壓器變形情況來進行描繪出來，著也就是所謂的頻率響應法。此方法是檢測變壓器繞組變形的一個獨特的方法，通過頻率響應法，即時對變形情況進行分析，從而在一定程度上避免重大事件的發(fā)生，頻率響應法的一個獨特的優(yōu)勢在于極高的靈敏度，抵抗能力強，因此受到很多電力公司的熱愛。此方法所用到的設備主要是TDT5變壓器繞組變形測儀，對于變壓器繞組變形，頻率響應法可以說是檢測的最好的一種方法，已經得到大范圍的應用。預計將來會對電力公司變壓器上面產生比較大的貢獻。

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收稿日期：2018-3-24

作者簡介：蔡建昌，男，工程師，大專，主要從事變壓器試驗工作。