频响法绕组变形试验

短路 故障 电流 冲击
产生原因
近几年来， 对全国 110kV 及以上的电力变 压器事故统计分析表明， 因绕组承受短路能 力不够已成为电力变压器事故的首要内部原 因。具体表现： ⑴变压器设计存在缺陷： 没有正确计算短 路冲击过程中各部件受力情况， 所选材料强 度低， 压钉数量少， 撑条少等； ⑵变压器制造工艺差， 存在先天缺陷； ⑶ 1996 年前生产得 110kV 及以上变压器 没有进行突发短路试验， 变压器本身的抗短 路能力较差， 成为一大事故隐患； ⑷除高压侧外， 变压器中压侧绕组再设分接 开关，内部结构复杂，可靠性低。
传递函数即用拉普拉斯变换形式表 示的无源双口网络的输出与输入之 比。
原 理
测量方法及分析
1
对变形图谱的分析宏观上通常用纵向比 较法和横向比较法。
2
纵向比较法指同一台变压器、同一绕组、同 一分接开关位置、不同时期的曲线比较。
3
横向比较法指变压器同一电压等级的三 相绕组曲线比较，必要时借鉴同一制造
厂同一时期的同型号变压器曲线。
引线无法拆除的可利用套管末屏抽头 作为响应端进行测试。
在ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ高分接下进行检测，并保证每次
事 项
检测时分接开关位置相同。
测量方法及分析
对变形 图谱的 分析微 观上通 常分低、 中、高 三个频 段进行 分析
分析 高频段（>600kHz）的谐振峰发生明显变化时，
通常预示着绕组的对地电容改变。因为在高频条 件下，绕组的感抗增大，基本被饼间分布电路所 旁路，故对谐振峰变化的影响程度相对较低，基 本以电容的影响为主。由于绕组饼间电容通常较 大，故对地电容的改变（如绕组整体位移或分接 开关引线的对地距离发生变化）是造成该频段内 频响特性曲线变化的主要因素。
定义及危害
定义
核心 关键
径向拉伸 径向压缩 轴向延伸 轴向压缩 轴向套叠 绕组扭曲
定义及危害
壹· 累积效应，不能及时发现，正常 运行局放，绝缘击穿
贰· 过电压作用时有可能发生匝间、 饼间击穿，导致突发性绝缘事故
叁· 绕组机械性能下降，再次遭受短 路事故，承受不住电动力
危害
产生原因
壹
短路故 障电流 冲击
绕组动 热稳定 性能差， 抗短路 能力不 够
产生原因
受到意外的冲撞、 颠簸和振动等机械原 因， 导致绕组变形。
在运输、 安装、 吊罩中 受到意 外冲撞
产生原因
继电保护不完善， 保护系统存在死区或动作失灵 都会导致变压器承受稳定短路电流作用的时间长， 也是造成变压器绕组变形故障的重要原因。粗略 统计结果表明， 在遭受外部短路时， 因不能及 时跳闸而发生损坏的变压器约占短路损坏事故的 30% 。
电感量的变化与本身的磁导率、匝数、线圈截 面积以及线圈缠绕的紧密程度等都有关系。
电容量的变化与本身介质的介电常数、板间距 离、板面积等有关系。
分
析
测量方法及分析
分析
在所有直流试验项目之前或者绕组充 分放电之后进行。
注意 拆除所有套管引线，引线应远离变压器套管；
周围接地体和金属悬浮物需远离变压器套管。
继电保 护不完 善，动 作失灵
测量方法及分析
基
础
变压器绕组发生局部的机械变 形后，其内部的电感、电容分 布参数必然发生相对变化。这 是开展变压器变形测试的依据 和基础。即将变压器绕组视为 无源线性双口网络。
测量方法及分析
在绕组的一端输入扫频电压信号Vs（依次输入不 同频率的正弦波电压信号），通过数字化记录设 备同时检测不同扫描频率下绕组两端的对地电压 信号Vi(n)和Vo(n)，并进行相应的处理，最终得 到被测变压器绕组的传递函数H(n): H(n)=20log[Vo(n)/Vi(n)] 并将频率响应根据频率描绘成曲线来判断变压器 绕组变形。
分析 变化时，通常预示着绕组发生扭曲和鼓包等局部变
形现象，因为在频率范围内，绕组的分布电感和电 容均发挥作用，其频率响应特性具有较多的谐振峰， 故而根据其各个谐振峰频率的变化情况能够较灵敏 地反映出绕组分布电感、电容的变化情况。对于那 些遭受突发短路电流冲击的变压器，如果其谐振峰 频率的分布与短路冲击前的有较大改变，例如谐振 峰频率左右移动或谐振峰数目减少或增多，通常可 认为绕组发生了局部变形现象。
频响法绕组变形试验
2014年 2月
试验专业【一】
频响法绕组变形试验
壹· 定义及危害 贰· 产生原因 叁· 测量方法及分析 肆· 注意事项
目录
定义及危害
定义
电力变压器绕组在机械力或电动力作 用下发生的轴向或径向尺寸变化，通常表 现为绕组局部扭曲、鼓包或移位等特征。 变压器在遭受短路电流冲击或在运输过程 中遭受冲撞时，均有可能发生绕组变形现 象，它将直接影响变压器的安全运行。
分析
对变形 图谱的 分析微 观上通 常分低、 中、高 三个频 段进行 分析
测量方法及分析
低频段(1kHz～100kHz)的谐振峰发生明显变
化时，通常预示着绕组的电感变化或发生整体变 形现象。因为频率较低时，绕组的对地电容及饼
分析
间电容所形成的容抗较大，而感抗较小，如果绕
组的电感发生变化，势必会导致其频响特性曲线
贰 核心 叁 关键
在运输、 安装、 吊罩中 受到意 外冲撞
继电保 护不完 善，动 作失灵
核心肆 关键
绕组动 热稳定 性能差， 抗短路 能力不 够
产生原因
作用在变压器上的电动力可分为轴向 和径 向 力两种。径向力的作用方向取决于线圈 相互位置及其电流的方向， 对双线圈变压 器而言， 径向力拉伸外部线圈， 压缩内部 线圈。为了提高内部线圈对径向力的刚度， 通常是将线圈绕制在由绝缘筒支撑的撑条 上。 此时， 该线圈不但要承受到压缩力作 用， 还会同时受到撑条所产生的弯曲力作 用。 如果所受到的合应力超过线圈刚度的 屈服点， 必将导致线圈发生永久变形，出 现经常见到的梅花状或鼓包状绕组变形现 象。
低频部分的谐振峰频率左右移动。对绝大多数变
压器来说，其三相绕组低频段的响应特性曲线较
为一致。如果发现不一致的情况，一般表明线圈
整体结构出现问题，可能会危及运行，应慎重对
待，根据其它测试手段来重点分析判断。
对变形 图谱的 分析微 观上通 常分低、 中、高 三个频 段进行 分析
测量方法及分析 中频段（100kHz～600kHz）的谐振峰发生明显