南通局绕组变形试验报告

我们知道电动力，就是通电的导体在磁场中会受到电动力的作用，变压器的某相绕组也处在其它二相形成的磁场中，也会受到电动力的作用，当绕组中通过正常的负荷电流时，这个电动力很小，不会对绕组构成危害，但当出现短路事故时，特别是短路点距离变压器二次出口很近时，短路电流会非常大，强大的电动使变压器绕组剧烈振动，甚至出现变形；

由于变压器是全封闭的电气设备，从外观上很难看出内部的变形情况，人们想出了一个方法，通过外部的试验，来了解绕组变形的情况，这个方法称为“绕组的频率响应特性试验”；就是在变压器的一侧加一个给定的频率，在另一侧接收其频率，检查接收到的频率曲线与所加频率曲线，及在出厂或新投入时记录的频率曲线是否存在较大的差异，若差异很小，说明绕组基本没有变形，如果二者差异较大，说明绕组可能有大的变形，应该进行吊芯（罩）检修了。

郭卫国老师说得很对，但没提到最基本的原理，绕组变形试验依据的最基本的原理是把变压器绕组当成一个电感线圈，绕组形状的任何改变都会引起电感量的变化，从而带来频率曲线变化。

变压器绕组变形试验，应符合下列规定：

1 、对于35kV 及以下电压等级变压器，宜采用低电压短路阻抗法；

2 、对于66kV 及以上电压等级变压器，宜采用频率响应法测量绕组特征图谱。

如果变压器出现了近区短路或者怀疑有绕组故障也可以做这个试验来对比。

变压器短路阻抗测量

变压器短路阻抗也称阻抗电压，在变压器行业是这样定义的：当变压器二次绕组短路（稳态），一次绕组流通额定电流而施加的电压称阻抗电压Uz 。通常Uz 以额定电压的百分数表示，即uz=(Uz/U1n)*100% 。

当变压器满载运行时，短路阻抗的高低对二次侧输出电压的高低有一定的影响，短路阻抗小，电压降小，短路阻抗大，电压降大。当变压器负载出现短路时，短路阻抗小，短路电流大，变压器承受的电动力大。短路阻抗大，短路电流小，变压器承受的电动力小。

短路电压：将变压器二次绕组短接，在一次侧绕组加电压使二次绕组中电流达额定值，这时将一次侧绕组所加的电压值与额定电压值之比的百分数，称短路电压百分数(或阻抗电压百分数)。

物理意义：变压器的短路阻抗值百分比是变压器的一个重要参数,它表明变压器内阻抗的大小，即变压器在额定负荷运行时变压器本身的阻抗压降大小。它对于变压器在二次侧发生突然短路时，会产生多大的短路电流有决定性的意义，对变压器制造价格大小和变压器并列运行也有重要意义。

由于这些特点，于是短路阻抗值习惯使用百分比数值。如果在某些场合需要使

用实际数值计算，当然要换算，其公式为：n

2

n k S 1001000

*U *%U X 。

Copyright Pax Diagnostics. AB Report generated by FRAX software

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变压器绕组变形短路阻抗测试技术探讨

1前言

变压器是电力系统中主要电气设备之一，对电力系统的安全运行起着重大的作用。在变压器的运行过程中，其绕组难免要承受各种各样的短路电动力的作用，从而引起变压器不同程度的绕组变形。绕组变形以后的变压器，其抗短路能力急剧下降，可能在再次承受短路冲击甚至在正常运行电流的作用下引起变压器彻底损坏。为避免变压器缺陷的扩大，按华东电力公司和省电力局的有关变压器类设备的反事故技术措施的要求，对已承受过短路冲击的变压器，必须进行变压器绕组变形测试。

变压器绕组变形测试的方法主要有短路阻抗法、低压脉冲法和频响分析法等3种。现就短路阻抗法变压器绕组变形测试技术问题作进一步的分析和研究。

2短路阻抗法变压器绕组变形测试的基本原理

变压器的短路阻抗是指该变压器的负荷阻抗为零时变压器输入端的等效阻抗。短路阻抗可分为电阻分量和电抗分量，对于110kV及以上的大型变压器，电阻分量在短路阻抗中所占的比例非常小，短路阻抗值主要是电抗分量的数值。变压器的短路电抗分量，就是变压器绕组的漏电抗。变压器的漏电抗可分为纵向漏电抗和横向漏电抗两部分，通常情况下，横向漏电抗所占的比例较小。变压器的漏电抗值由绕组的几何尺寸所决定的，变压器绕组结构状态的改变势必引起变压器漏电抗的变化，从而引起变压器短路阻抗数值的改变。以圆筒型双绕组变压器为例，绕组布置示意图见图1。

图1 双绕组变压器绕组示意图

假设：绕组高度等于其轴向配置的高度；安匝数均匀分布；忽略铁芯的临近效应和绕组的直流电阻。则短路阻抗可用下式表示：

(1)

式中Zk─短路阻抗；

Xk─漏感抗；

μ0=4π×0－7；

ω─ｘ绕组匝数；

Q1─罗果夫系数；

h─绕组高度；

DCP─主泄汛通道的平均直径

δ─主泄汛通道的有效宽度；由于Dcp>>b1、b2，故δ≈C＋(b1＋b2)/3。

由式(1)可知，ZK的变化实际上仅取决于绕组的变形，也就是绕组几何尺寸的变化。

假如变压器内部线圈在挤压力的作用下，其直径减少2ΔX(见图1)，在式(1)中用：D′CP=DCP－ΔX代替DCP，δ′=δ＋ΔX代替δ即可求出Z′K。

因此，绕组变形引起短路阻抗ZK的变化量为：

ΔZK=Z′K－ZK≈(m－n)ΔX(2)

式中

由式(2)可知，短路阻抗的变化量ΔZK与变形量ΔX直接相关。

根据短路阻抗的变化量来判断绕组是否变形，只要将测得的短路阻抗与变压器正常时的测量值(如出厂数据)相比即可。

3变压器绕组变形测试对试验仪器的基本要求

用于现场变压器绕组变形测试的短路阻抗测试仪除必须具备携带方便、操作简单、具有良好的测试精度及测试重复性外，还必须具有良好的抗干扰能力。现场的干扰主要来自于以下几个方面：

(1)试验电源谐波的影响；

(2)试验电源电压的不稳定性；

(3)试验现场的50Hz同频干扰。现就以上三方面因素对短路阻抗测试值的影响及消除措施简述如下。

3.1消除试验电源谐波对测试结果的影响

试验用的电源，难免有各种各样的谐波存在，而且谐波分量的幅值是不稳定的。高次谐波对变压器短路阻抗的测试值有较大的影响。设被试变压器在无谐波情况下的短路阻抗值为Z，当施加具有谐波分量的测试电压u=α1sin(ωt＋ψ)＋α2sin(3ωt＋ψ1)时，流过变压器的电流为：

考虑谐波以后的变压器短路阻抗有效值为:

由上式可知，由于测试电源谐波的存在，实测短路阻抗值与无谐波情况下的短路阻抗值之间具有一定的差异。

欲消除测试电源谐波对短路阻抗测试结果的影响，短路阻抗测试仪必须具有优良的滤波性能。通常用硬、软件相结合的方法，可以基本消除测试电源谐波对短路阻抗测试结果的影响，满足变压器绕组变形测试分析、判断的需要。

3.2试验电源电压的不稳定性对测试结果的影响

试验电源电压的基波分量在测量周期内的不稳定性对测试结果有直接的影响。由于短路阻抗为一感性阻抗，电流与电压之间具有一定的相位