低电压短路阻抗法在变压器绕组变形诊断中的应用

低电压短路阻抗法在变压器绕组变形诊断中的应用

作者：覃慧良

来源：《科技资讯》2014年第27期

摘要：变压器自身的主要性能参数是短路阻抗。这一性能参数可以决定系统出现短路时变压器自身内部电动力以及短路时整体电流的大小。变压器运行中出现事故的主要原因是变压器绕组变形造成的，它会将变压器的短路阻抗更改，引起间接或直接的变压器事故或故障。该文通过分析低电压短路阻抗法的应用原理，结合变电站变压器进行实验，实验中变压器为220 kV，在冲击记录超标后研究变压器是否存在绕组变形情况，并针对出现的问题进行诊断。

关键词：变压器低电压短路阻抗法绕组变形变电站

中图分类号：TM51 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（c）-0081-01

1 低电压短路阻抗法在变压器故障中诊断原理

Zk为变压器短路阻抗，这一参数是变压器负载阻抗值为零时的内部等效阻抗。Xk0为短路阻抗的无功分量，也就是常被称作是漏电阻抗以及短路阻抗的参数值表示形式。

系统设备正常运行过程中如果将中心的临近效应与绕组的电阻忽略，那么变压器短路阻抗Zk值与短路阻抗Xk0值基本相等，这一过程中产生的电抗值可以通过频率W与电感Lk两个数值的乘积显示出来，其中漏电感Lk可以更加直接、纯粹的反映出变电器绕组发生的变形程度以及位移偏差。变压器绕组的漏电感Lk是两个绕组相对距离（同心圆的两个绕组的半径R 之差）的增函数，若这两个绕组的高度值用H表示，那么漏电感Lk的数值与H的算术平均成反比。也就是说Lk与绕组直接是相对位置函数值关系，Lk=f（R×H）。从中可以看出Lk受到短路阻抗Zk以及短路电抗Xk的影响，那么若变压器正常运行时发生绕组变形，自身的几何尺寸发生位移变化，那么就会直接引起Lk变化，间接影响到Zk以及Xk的改变。

若对运行中运输或安装过程中的变压器存在绕组变形等疑问，想要确定是否存在短路电流冲击或者冲撞等行为，在检查过程中需要比较变压器出厂值与受到冲撞之后的短路阻抗值做比对，可以通过数值变化推断出变压器在安装或运行过程中是否产生绕组变形或位移故障。

对变压器进行短路阻抗检测过程中，额定电流与低压小电流条件下的变压器铁芯磁通率都非常小，也就是不能达到磁通饱和状态。磁路的主要组成部分也是构建磁通回路的主要成分，其中包括油、纸以及铜，这些非铁性材料是非常重要的结构组成，因为回路中99.9%以上的磁压都是以线性形式降落在这些非铁性材料上的，那么Lk的线性界定范围可以看作是电流值从

零至短路电流。由此可见，短路电抗值与检测过程中的电压和电流并没有直接关系，漏抗的检测可以使用较低的电流或较低的电压，并不会对复验性产生影响。变压器电抗值Xk在频率一定时由绕组几何尺寸决定；Zk，是低电压短路阻抗法判断变压器绕组有无变形的物理基础。

2 变电站变压器检测分析实验

该文实验选用一级变电站的变压器，该变压器型号为SFSZ10-150000/220。变电站安装变压器过程中发生冲击超标现象，负责记录的一起上现实X方向为0.7 g，Y方向为2.0 g，Z方向为3.3 g。这与出厂值3.0 g垂直方向进行对比的话，需要对变电站主变压器进行内部检验并进一步确定变压器运行的可靠性。

主变压器内检项目列表：

（1）需要对引线夹持、绝缘支架和引线进行检查，进一步确认上述结构是否存在松动并加以紧固。检查绝缘部位与引线之间的安全距离，检查绝缘引线是否存在隐患，保证其无损伤。

（2）需要对铜排以及低压线圈之间的出现的螺栓进行检查，同时注意铜排之间螺栓是否存在松动现象。

（3）需要对可视范围内的引线、绕组以及开关进行检查，进一步确认分界线与开关触头是否存在松动现象，并加以紧固。

（4）需要对绕组压板以及压块之间的紧固程度做检查，一旦出现松动要加以紧固，同时要确保上部相间楔板之间不存在松动。

（5）需要对地面与铁芯连接处进行检查，确保绝缘性良好，接地部分铁芯面积不能过大。

（6）需要对上夹件、横梁、下夹件、拉板处加以紧固，防止螺栓松动。

（7）需要对隔板、围屏处做检查，防止松动。针对各个绕组进行检查，防止垫块之间产生位移，若有松动痕迹加以紧固。

（8）需要对铁芯与上夹件、横梁、下夹件、拉板处紧固程度做检查，并保持连接处的绝缘性良好，衔接处松动需紧固。

（9）需要对所有接地线的绝缘性能做检查，并保证接地线的牢固程度，托幼松动痕迹要加以紧固。

3 结论分析

第一，主变压器发生冲击之后，若冲击记录显示的数值超过了出厂值3.0 g那么需要对其进行内检，将故障排除之后做低电压短路阻抗实验，由内检结果以及实验数据可以诊断主变压器中绕组变形现象。

第二，运输变压器过程中要注意运输方式，避免发生碰撞，加强运输过程中的防护，有效防止冲击现象发生。

第三，绕组变形诊断方法各有优点，低电压短路阻抗法与频率响应法相结合诊断变压器绕组变形可提高判断准确性。以上方式较适合于实验过程，在实际运行过程中出现绕组形变的话，可以结合绕组的直流电阻测试、等值电容测试、空载损耗试验、局部放电等，将这种方式灵活应用到检测过程中，能够对变压器的绕组形变诊断更加准确。

第四，实验得出数据通过纵向与横向相互对比分析之后得出的数据较为准确，这种分析方法具有时效性。所以就要求在使用变压器过程中要从出厂值开始记录，记录过程中要涵盖安装、运行等过程中的数据信息，并以此建立变压器稳定状态参数的档案资料。最重要的是在变压器正常运行过程中需要定期检测短路阻抗，以此才能够在稳定性运行中掌握变压器绕组状态，在变压器存在隐患时给与及时的判断与维护。

参考文献

[1] 李杰.中小型电力变压器故障模式与可靠性运行[J].变压器，2011，34（4）：9-12.

[2] 王梦云.大型电力变压器短路事故统计与分析[J].变压器，2012，34（10）：12-17.

[3] 凌愁.电力变压器绕组变形的频率响应分析法[J].变压器DL/T911-2004，2011（6）.