大型电力变压器频响法绕组变形状态感知技术_电力技术讲座课件PPT
基于频率响应分析法的变压器绕组变形检测与诊断技术
基于频率响应分析法的变压器绕组变形检测与诊断技术原创2016-09-19 孔令明
国网山东省电力公司济宁供电公司变电检修室电电气试验
班班长
全国技术能手
山东省首席技师
国家电网公司生产技能专家
孔令明
关于济宁供电公司：
济宁供电公司始建于1966年，是山东省电力公司所属国有特大型供电企业。
设有13个管理部室，7个业务支撑机构，管辖10个县供电公司和17个直属单位。
济宁电网位于山东电网南部，供电区域约1.1万平方公里，营业网点165个，服务客户260余万户。
截至2014年9月底，公司直供单位职工1019人，趸售单位职工3859人，各类业务委托用工3225人。
2013年公司售电量229.15亿千瓦时，同比增长7.53%。
2014年上半年，公司售电量92.9亿千瓦时，同比增长7.95%。
“频率响应法”在变压器绕组变形现场试验中的运用
“频率响应法”在变压器绕组变形现场试验中的运用介绍了测量电力变压器绕组变形的基本原理和实现方法，提出频率响应分析技术是当前测量绕组变形最有效工具。
并以变电站多次主变发生绕组变形的诊断实例为依据，说明绕组变形测量在实际应用中的有效性与必要性。
标签：电力变压器；绕组变形；现场试验1.引言电力变压器作为电力系统中重要的设备，其安全运行对保障电力系统安全可靠运行极其重要，其绕组是发生故障较多的部件之一。
国内外的统计数字表明变压器绕组变形是电力系统安全运行的一大隐患。
变压器在运行中不可避免地要遭受出口短路或近区短路故障的冲击，或者在运输安装过程中也可能受到碰撞冲击。
在这些冲击力作用下，变压器绕组就可能发生轴向、径向变形、扭曲变形以及包括断股、匝间短路、引线位移、静电板断线等特殊变形。
为了检查变压器的制造及安装质量，江苏电网对电力变压器入网前均进行绕组变形试验，以防止在运输或安装中出现的绕组变形情况。
2.用频响分析法来检测绕组变形方法变压器绕组在较高频率的电压作用下，每个绕组均可视为一个由线性电阻、电感（互感）、电容等分布参数构成的无源线性双端口网络，其内部特性可通过传递函数H（jω）进行描述，如图2所示。
图2 频率响应分析法的基本检测回路L、K、C分别代表绕组单位长度的分布电感、分布电容及对地分布电容；V1＼V2分别为等效网络的激励端电压和响应端电压；VS为正弦波激励信号源电压；RS为信号源输出阻抗；R为匹配电阻。
在测试时，当在绕组的端部依次输入不同频率的正弦波电压信号时，在绕组的另一端便会有相应的应信号输出，把得到的信号振幅和相位作为频率的函数，就可以绘制出一副反映变压器绕组结构特征频响特性曲线。
当绕组发生变形时，分布参数的电感、电容等会因绕组轴向或幅向尺寸的变化而改变，因此绕组变形部位的固有振荡频率也要随之变化，这样它对扫描输出信号的振荡频率也要发生移位。
这种变化会在绕组频响特性曲线上得到反映。
频响分析法对比于低压脉冲法而言，避免了低压脉冲法使用仪器笨重和测试结果重复性差等缺点。
变电站变压器相关知识讲座PPT课件
变压器能够承受的最大输入或 输出电流。
额定容量
变压器的最大视在功率，通常 以伏安或千伏安表示。
效率
变压器传输的功率与输入功率 的比值，效率越高，损失的能
量越少。
02 变压器在变电站中的作用 和重要性
变压器在电力系统中的位置和作用
变压器是变电站的核心设备，用于实现电压的升高或降低，以满足输配 电的需求。
整流变压器
用于整流设备，将交流电转换为直流电，用于电解、电镀 等工业领域。
仪用变压器
用于测量和保护设备，如电压互感器和电流互感器，用于 将高电压或大电流转换为低电压或小电流，以便于测量和 保护设备的正常工作。
调压变压器
用于调节电压，通常用于实验室或特定的工业应用中。
变压器的性能参数
额定电压
变压器能够承受的最大输入或 输出电压。
当变压器出现故障时，需要采取及时的措施进行处理。根据故障的类型和严重程度，可以采用不同的 处理方式，如停电检修、更换部件等。同时，需要分析故障原因，总结经验教训，加强变压器的维护 和管理，避免类似故障的再次发生。
03 变压器的安装与调试
变压器的安装步骤
基础安装
根据设计图纸，安装变压器的 基础支架和底座，确保其稳定 和水平。
变压器的日常维护
检查变压器外观
检查变压器的外观是否正常，有无渗漏、变 形、锈蚀等现象。
检查变压器声音
监听变压器的声音，判断是否有异常声响， 如嗡嗡声、吱吱声等。
监测变压器温度
监测变压器的温度，包括油温、绕组温度等， 确保其在正常范围内。
检查变压器油位
检查变压器的油位是否正常，如过高或过低 应及时处理。
变压器的定期检修与大修
定期检修
电力变压器新技术讲解57页PPT
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
变压器绕组变形试验ppt课件
c 当频响特性曲线高频段(>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。
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绕组变形低电压电抗法
低电压电抗法的试验接线与短路试验接线相同。通 常将绕组对中的较低电压侧短路(以下称短接侧)，从 绕组对中的较高电压侧(以下称加压侧)施加额定频率 的交流电压，进行试验。
YN接线
Y接线
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频率响应法接线
△接线
△外接线
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频率响应法的变形程度判断
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频率响应法的变形程度判断
➢从波峰和波谷的频率分布 位置以及分布数量均存在差 异，可判定变压器在遭受突 发性短路电流冲击后绕组变 形。
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频率响应法的变形程度判断
a 当频响特性曲线低频段(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。
绕组变形的主要方法
常规方法： (如测量变压比、直流电阻等)因测量灵敏度太 低，用以诊断变压器绕组变形是比较困难的
电容法：双绕组变压器(内低外高)为例， 用电桥进行变压器绕组连同套管的介损时， 可测量并计算出低压绕组对地集中电容CL、 高低压绕组间电容CHL和高压绕组对地电 容CH
低电压阻抗法：通过测量变压器绕组在50Hz下的阻 抗或漏抗，由阻抗或漏抗的变化来判断变压器绕组是
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绕组变形低电压电抗法
检测时机：
a) 变压器出厂试验前的全部绝缘试验通过后。 b) 变压器经运输到现场安装就位后。 c) 变压器在运行中经受短路电流冲击后，可根据短 路电流的大小、持续时间、累积短路次数决定。
变压器绕组变形讲课
• 二．变压器绕组变形测试原理 • 1.变压器绕组变形试验目前主要采用频率响应法， 其主要优点为不用放油吊罩，不用打开围屏拔出 绕组，大多数情况下不用跟原始数据比较便能诊 断110kV及以上变压器绕组是否发生变形。 • 2.用频率响应分析法检测变压器绕组变形，主要 是通过检测变压器各个绕组的幅频响应特性，并 对检测结果进行纵向或横向比较，根据幅频响应 特性的差异来判断变压器是否发生绕组变形。频 率响应分析法的基本检测回路见图1
• 5.变压器短路故障如果发生在变压器出口附近， 将承受不均匀巨大的轴向和径向电动力的作用， 在短路电流作用下，初始故障的表现形式大多数 表现为内绕组形状改变（尤其是自耦变压器）； 如果绕组内部结构有薄弱环节必然会产生绕组变 形现象。 • 6.线圈发生变形并不表示马上要出事故，但变形 部位在长期工作电压下绝缘会发生损伤，慢慢导 致破坏最后发展为事故；基至在正常运行条件下 因局部放电的长期作用也有可能发生绝缘击穿。
• 3.图1中L代表绕组单位长 度的分布电感、K代表绕 组单位长度的分布电容、 C代表绕组单位长度对地 分布电容，V1、V2分别为 等效网络的激励端电压和 响应端电压，VS为正弦波 激励信号源电压，RS为信 号源输出阻抗，R为匹配 电阻。
• 4.在绕组一端加入电压信号Us(可依次输出不同频率的正 弦波信号)通过数字化记录设备同时检测不同扫描频率下 绕组两端对地信号U1（n）和U2（n）并进行相应处理， 得到绕组的传递函数H（n）=20lg(n)/V1(n)；若绕组发生 变形，绕组内部的分布电感、分布电容等参数必然改变， 导致其等效网络传递函数H(jω)的零点和极点发生变化， 使网络的频率响应特性发生变化。 • 5.由于每台变压器都对应有自已的响应特性，所以绕组变 形后其内部参数变化，将导致传递函数的变化。绕组变形 前的频率响应特性是分析和比较的基础。分析和比较变压 器的频率响应特性，就可以发现变压器绕组是否发生了变 形。
绕组变形的检测 频响法
NDBX-Ⅳ变压器绕组变形测试仪（频响法）产品简介变压器设计制造完成后，其内部结构和各项参数基本保持不变，因此每个线圈的频域响应也随之确定，正常绕组的变压器，其三相频域响应曲线耦合程度基本一致。
当变压器在试验过程中出现匝间、相间短路，在运行中出现短路或其他故障因电磁拉力造成线圈移位，在运输过程中发送碰撞造成线圈相对移位，这些因素都会使变压器分布参数发生变化，其频域响应也发生变化，根据频域响应曲线即可判断变压器的变形程度。
基于以上思想和先进的测量技术，本公司研发生产了NDBX-Ⅳ变压器绕组变形测试仪，该仪器能准确绘制各相频域响应曲线，通过测量曲线的横向、纵向对比，可以准确的判断变压器的变形程度。
NDBX-Ⅳ变压器绕组变形测试仪符合DL/T911 2004《电力变压器绕组变形的频率响应分析法》标准。
产品特征☆、采用先进的DDS扫频技术☆、采用双电源供电：市电AC220V±10%，内电源6V5AH蓄电池☆、采用高速，高集成化微处理器设计☆、输出正弦波幅值可通过软件设置☆、双通道16位AD采样☆、8寸彩色触摸屏，亮度可调☆、可以保存120组测量数据，供随时查阅或上传至PC机☆、有强大的上位机软件，曲线分析、打印和生成word文档☆、USB2.0接口,支持数据上传和联机测试☆、主机尺寸：35mm x 210mm x 210mm☆、主机重量：约5kg。
产品参数☆、设置6种不同的扫描方式：线性1K～1000kHz_1.0步进1kHz（1000点）线性1K～1000kHz_0.5步进0.5kHz（2000点）线性1K～2000kHz_1.0步进1kHz（2000点）线性1K～2000kHz_0.5步进0.5kHz（4000点）分段100HZ～1000kHz（1440点）分段100HZ～2000kHz（2440点）☆、测量范围：(-100dB）～（+20dB）☆、测量精度：0.1dB ;☆、扫描频率精度：0.01%；☆、信号输入阻抗：1MΩ；☆、信号输出阻抗：50Ω；☆、同相测试重复率：99.5%；。
讲解电力变压器绕组变形检测仪技术特点
讲解电力变压器绕组变形检测仪技术特点讲解电力变压器绕组变形检测仪技术特点一、电力变压器绕组变形检测频率响应法原理变压器是一个复杂的电阻、电容和电感组成的非线性的分布参数网络，当向某一个线端施加不同频率的电压时，在每个频率下其他线端得到的响应是不相同的。
即使电路是线性的，不同频率下Xl、Xc的变化也有不同响应。
如果在变压器正常时，录制了某些线端的频响曲线，而在发生出口短路后重新录制相应线端的频响曲线，比较这两次曲线的重合程度，就可以知道绕组的变形情况。
因为绕组的变形必然导致分布参数的变化，从而使频响曲线也改变。
绕组变形时，频响特性曲线的变化可以用相关系数来表征。
一台新的无损伤的变压器有一个频响特性，当绕组变形后，频响曲线上各点就可能偏离原来的坐标，于是出现了新的一条频响曲线。
比较两条频谱曲线的相关性就可以分析评估绕组的整体变形状况。
二、电力变压器绕组变形检测频率响应法测量接线及波形比较正常运行的变压器绕组，三相频谱特性相关性好。
若发生事故未造成绕组变形，事故前后的曲线基本重合。
绕组变形后，事故前后的曲线明显偏离且不重合，相关性差。
变形时曲线峰值点会发生平移，或增频，或减频，峰值点对应幅值分贝数也会改变。
三、电力变压器绕组变形检测频率响应法测量参考判据由于变压器绕组变形测试国内开展时间不长，目前尚未达到普及，IEC及国家标准,包括电力设备预防性试验规程都没有明确的规定和可供执行的标准，但一些电力科研机构已作了大量的探索和实践，总结了大量的现场经验，并摸索出一些相当可贵的科学客观规律，以作为目前开展从事变压器绕组变形测试的参考和判据。
(1)110kV及以上大、中型变压器三相频响特性曲线相关性很好，可以作三相之间相互比较;也可以用同一相投运前的频响曲线为基准与运行后某一时期频响曲线作比较，进行绕组变形分析。
(2)应用频响曲线在1500kHz频段的相关系数R，可以分析绕组整体变形状况。
当R大于0.95时，绕组无可见变形;当R接近0.9时有轻微变形;当R大大小于0.9时，有可见的较严重的变形，甚至有匝间、饼间短路故障。
变压器绕组变形试验培训PPT课件
变形测试周期
※ 110kV以上变压器在出厂时和投运前，应进行
频率响应试验和低电压阻抗测试，以判断变压 器在安装和运输中是否发生绕组变形，同时提 供该变压器今后运行时需要测试绕组变形时比 较用的原始数据。 ※在变压器遭受近区短路后，除有足够的理由确 认变压器无变形外，应进行频率响应试验或低 电压阻抗测试，
低压脉冲测试
改良低压脉冲测试
※从某个绕组的一端对地注入低压脉冲信号，
会传递到绕组的另一端，同时测量两端的时域 信号，并通过计算转换到频域，并计算传递函 数。 ※通过比较同一绕组不同时期，同一变压器同一 电压等级绕组不同相间，同类变压器同类绕组 的频率响应，判断被试绕组是否有变形情况。 因此原理与绕组的频率响应测试是基本相同一 致的。
部分电容法
❖绕组电容与绕组尺寸、相对位置、绝缘介质相
关，绕组的等值电容量直接反映出了各绕组间、 绕组对铁心、绕组对箱体及地的相对位置和绕 组的自身结构等。当绕组发生相对位移时，电 容值改变，从而可判断其是否有结构变化。
❖由于绕组电容值是一个分布参数，对严重的变
形和绕组的整体窜动，灵敏度较高。而对鼓包、 扭曲等故障表现为灵敏度很差，只能作为补充 测试方法。
频响法变压器绕组变形测试结果分析
幅频响应特性曲线低频段:（1kHz~100kHz） 的波峰和波谷发生明显变化，则预示绕 组可能发生整体变形，包括匝间或饼间 短路的情况。频率低时，绕组的对地电 容及饼间电容所形成的容抗较大，而感 抗较小，
频响法变压器绕组变形测试结果分析
幅频响应特性曲线中频段: （100kHz~500kHz）的波峰和波谷 发生明显变化，则通常预示绕组发 生扭曲和鼓包等局部变形现象。
的测量精度内
短路阻抗测试注意事项
《电力变压器》课件
油箱内部应保持清洁，并充满合 格的变压器油，以起到绝缘、散
热和消音的作用。
油箱附件包括油位计、油枕、吸 湿器、气体继电器等，用于监测
和控制变压器的工作状态。
其他组件
电力变压器的其他组件包括分接开关 、安全气道、储油柜等。
分接开关用于调节变压器输出电压的 高低，安全气道用于保护变压器内部 不受外部杂物和水分的影响，储油柜 用于储存变压器油。
铁芯故障
铁芯发生多点接地或短路 时，应检查并修复接地故 障，确保铁芯正常工作。
变压器渗漏油
发现变压器渗漏油时，应 及时处理渗漏部位，防止 油位过低影响变压器的正 常运行。
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电力变压器的设计
设计原则与标准
遵循国家和行业标准
电力变压器的设计应遵循国家和行业的标准，确保安全、可靠、 经济和环保。
满足用户需求
关键工艺技术
线圈绕制技术
铁芯叠装技术
器身装配技术
注油与密封技术
检测与试验技术
线圈绕制是电力变压器 制造中的核心技术之一 ，需要掌握合适的绕线 方式、匝数和线径，以 保证线圈的电气性能和 机械性能。
铁芯叠装技术是影响电 力变压器性能的关键因 素之一，需要掌握合适 的叠装方式和工艺参数 ，以保证铁芯的磁路性 能和机械强度。
THANKS
THANK YOU FOR YOUR WATCHING
根据变压器的容量和额 定电流，计算出铜线的
截面积。
损耗计算
根据变压器的设计参数 ，计算出空载损耗和负
载损耗。
设计实例分析
设计实例的选择
选择具有代表性的电力变压器 设计实例，如油浸式变压器、
干式变压器等。
设计参数的确定
根据实例选择合适的输入输出 电压、容量、阻抗等参数。
变压器绕组变形课件
( d B t d) t - y t dn t - y n 0 1 -1 0 2
1 . L a lx 0 2 . L a lx 0
-2 0
• （2）横向比较法
Rs
Cs Cb Cs Cg Cs Cg Cg Cs Cs Cg Cg Cs Cb
Vi
R Vo
Cg为绕组对地电容、Cb为套管对电容、 Ls为线圈电感、Rs为扫频信号输出电阻、 R为匹配电阻
Vi为扫频输入信号，Vo为响应输出信号，它实 际上代表流经Ro的电流，则Vo/Vi的比值就代表了 一种电抗的变化。如果绕组发生了轴向、径向尺 寸变化等变形现象，势必会改变网络的Ls、Cs、 Cg等分布参数，导致其传递函数H(jω )的零点和 极点分布发生变化。因此，变压器绕组的变形是 可以通过比较变压器绕组的频率响应来诊断的。
2、发生绕组变形原因
短路故障电流冲击 变 压 器 绕 组 变 形
在运输、安装或者吊罩大 修过程中受到意外冲撞
多次过流动作
绕组承受短路能力不够
3、测试目的
• 绕组变形会直接影响变压器的绝缘结构，或造成 内部结构松动间接影响到绝缘，危害变压器的正 常运行。 • 积极开展变压器绕组变形诊断工作，及时发现那 些有绕组变形的变压器，并有计划地进行吊罩检 查和检修，不但可节省大量的人力、物力，对防 止变压器事故的发生也有及其重要的作用。
2.0 R LF 1.0或0.6 R MF 1.0
R LF 2.0和R MF 1.0和R HF 0.6
注：RLF为曲线在低频段(1kHz ～100KHz)内的相关系数； RMF为曲线在中频段(100KHz ～600KHz)内的相关系数； RHF为曲线在高频段(600KHz ～1000KHz)内的相关系数 。
变压器绕组变形诊断幻灯片
谢谢大家！
➢
作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2020年10月31日星期 六2时52分15秒 14:52:1531 October 2020
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好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。下 午2时52分15秒 下午2时52分14:52:1520.10.31
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专注今天，好好努力，剩下的交给时 间。20.10.3120.10.3114:5214:52:1514:52:15Oct-20
4现场试验案例
4.1鲤鱼山２号主变低压绕组被烧损后，变形测试图谱
➢ １９９９年８月２０日鲤鱼山２号主变 １０ｋＶ母线发生三相短路故障后，主变 重瓦斯、差动保护跳闸。经扒线圈检查， 发现低压绕组被烧损。
4.2八户梁１号主变低压ａ、ｂ绕组 经变形诊断发现有严重变形问题。
１）经扒线圈验证，ａ、ｂ相有严重鼓包、 塌陷现象；
➢ ３）２００３年１月７日遭受第２次短路冲击后， 又进行了变形图谱测试，发现有严重变形问题， 建议退出运行。
六道湾２号主变低压短路电抗数据
➢
ＸＡ＝３４．６５０９Ω
➢ ＸＢ＝３４．１４４４Ω
➢ ＸＣ＝３２．８７６３Ω
➢ ΔＸ＝５．２３％
4.5幸福１、２号主变绕组变形图谱 及短路阻抗数据
➢ １）测试中发现２号主变变形图谱及短路 阻抗数据异常；
➢ ２） ２号主变变形图谱及短路阻抗数据比 较相差较大。
幸福２号主变短路阻抗数据
➢ ΔＸ＝２.０５％
➢ ➢
4.6公园１、２号主变绕组变形图谱
➢ １）公园２号主变在运输过程中发生过溜 放。
➢ ２）经诊断公园２号主变绕组有位移问题。 ➢ ３）返厂进行了处理。
4.7北庭２号主变中压侧绕组经变形 测试，怀疑有轻度变形问题
电力变压器基础知识讲座(课堂PPT)
主变压器
输电线
变电站降 压变压器
380/220V
厂用降压 变压器
发电厂升压 主变压器
3kV 低压动力及 高压动 照明负荷 力负荷
G 发电厂~发电机
用户
3kV高压动力负荷 380/220V 低压动力及
配电变压器 照明负荷
图1-1 简单的输配电系统示意图
2020/8/1
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电力网的电压、功率和传输距离之间的关系
• 1890年AEC（德国通用电气公司）发明了三相变压器。 最早用于变压器铁芯的材料是易于磁化和退磁的软熟铁，为了克服磁回路中由周期性磁化所
产生的磁阻损失和铁芯由于受交变磁通切割而产生的涡流，变压器铁芯是由铁线束制成，而不 是由整块铁构成。
世界上的第一台变压器铁芯由于是采用碳素钢，从而导致变压器体积过大，重量大。不能用 于实战！因为这种碳素钢铁芯变压器导磁率低，磁感应强度B值偏小，导致变压器一次线圈和二 次线圈匝数过多，一次二次线圈轴向和幅向尺寸偏大。
1904年 ，欧洲有人发现，往碳素钢里加入0.8%-4%的硅元素，可大大降低磁路损耗，增大导 磁率，且使电阻率增大，涡流损耗降低，这是变压器工业史上的大变革。因为碳素钢铁芯里加 入少量硅元素，故人们把这种新铁芯材料叫做“硅钢片”。自从有了硅钢片后，变压器体积和 质量大大下降。磁感应强度B值大大提高，最高可达到19000GS。
电力变压器绕组变形41页PPT
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
电力变压器绕组变形
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
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1.2 变压器绕组变形典型故障案例
2008年11月2日，220kVX变电站#2主变遭受10kV母线短路电流冲击，一次短路电流达30kA。 频响法绕组变形测试结果显示：低压侧C相绕组严重变形，A、B相绕组有轻度变形。分析故障 原因在于：主变在遭受近区短路后，绕组受到短路电流产生的电动力冲击发生了明显变形现象。
无线通讯
无线低功耗检测电路
Vs V1
V2
上位机
激励端
检测距离最小化
信号连线最短化
A
B
C
响应端
A
B
C
相相 相
绕绕 绕
组组 组
中性点
变压器
功能：目前频响法绕组变形检测均是采用有源供电、长距 离信号连线的方式开展测试。一方面，现场电源质量难以 满足高精度信号测量的要求；另一方面，长距离信号连线 的杂散效应显著降低信号测量精度。本装置基于无线低功 耗板载架构设计，能够与绕组测量端就近连接，避免现场 取电困难、信号长距离传输畸变等不利因素的影响，实现 绕组变形多测点的分布式无线检测，提高检测准确性。
时费力
✓ 频响信号注入和获取 ✓ 强激励信号技术 ✓ 高灵敏度耦合传感器技
术 ✓ 绕组状态评估算法
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目 录
CONTENTS
01 现状分析 02 离线检测提升 03 在线监测探索
2.1 频响法离线检测现存问题
频率响应法是检测变压器绕组变形的有效方法，目前多是采用有源供电、长距离信号连线的方式 开展测试。测试现场取电困难、电源质量无法满足高精度测试要求的问题时有发生，长距离信号 连线叠加杂散参数降低数据准确度及一致性的问题亟待解决。
技术缺陷 1) 测量精度低，没有明确判据
1) 波形重复性较差。 2) 对绕组首端故障响应不灵敏。 3) 较难判断绕组变形位置。 1) 测试灵敏度较低。 2) 试验时间较长。 3) 2) 诊断结果具有某种不确定性。 1) 受油箱内部油位状态的影响严重。 2) 暂态过电压或短路故障导致油箱地电位
2013-2018年变压器故障/缺陷按故障部位统计情况
2013-2018年变压器故障/缺陷按故障原因统计情况
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1.2 变压器绕组变形典型故障案例
2012年3月21日，220kV双X站#1主变例行试验显示：绕组对地电容量、低电压短路阻抗、绕 组频响特性测试、油色谱分析四个项目存在异常。解体结果显示，低压A、C相线圈存在严重的 辐向变形，B相线圈无异常。分析故障原因在于：#1主变绕组可能因历年运行中多次短路冲击 的累积效应而产生损伤。
太高可能危及测量设备及人员。
频响法基于相关系数的判别标准
绕组变形程度 严重变形 明显变形 轻度变形 正常绕组
相关系数R
RLF<0.6 1.0>RLF≥0.6或RMF<0.6 2.0>RLF≥1.0或0.6≤RMF<0.6 RLF≥2.0或RHF≥1.0或RMF≥0.6
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绕组变形离线检测
✓ 脉冲频响检测技术 ✓ 正弦频响检测技术 ✓ 扫频阻抗检测技术 ✓ 振荡电压等新型检测技术
C相低压绕组线圈变形照片
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1.3 变压器绕组变形感知技术现状
变压器绕组变形感知可分为离线检测和在线监测两大类。离线检测方法主要有低压脉冲法、频 响法、短路阻抗法等，离线方法研究成熟，拥有相关技术规范和检测标准。在线监测方法主要 有在线短路阻抗法、在线频响法、振动法、超声法及分布式光纤法等。在线监测与诊断方法不 影响变压器运行，有利于实现自动化和智能化，是变压器状态监测的发展方向。
频响特性曲线
线圈变形情况
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1.4 频响法绕组变形感知技术路线
频响法绕组变形状态感知沿两条技术路线推进，一是对传统离线检测技术水平的提升， 二是对新型在线监测技术探索。
变压器绕组变形频响法状态感知
离线检测提升
在线监测探索
✓ 现场取电困难 ✓ 电源干扰严重 ✓ 引线过长导致测试一致
性偏低 ✓ 引线过长导致接线耗
主要参数： 扫频范围：1kHz~2MHz。 扫频方式：线性、对数。 通讯方式：无线。 供电方式：电池供电，续航时间10小时。
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2.3 频响法无线分布式检测
装置结构： 通过夹紧机构与套管电极无缝对接。成套装置由1个 主机配套3个从机形成“一拖三”的检测模式，可实 现三相绕组的同步检测。
绕组变形在线监测
✓ 振动监测技术 ✓ 暂态过电压监测技术 ✓ 套管末屏监测技术 ✓ 空间电容耦合技术
绕组变形状态评估
✓ 相关系数法 ✓ 伪随机序列法 ✓ 神经网络等统计分析方法
1.3 变压器绕组变形感知技术现状
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1.3 变压器绕组变形检测技术现状
由于早期变压器设计、抗短路计算、变压器制造及选材等方面不足，以及变电站近区输电通道 异物多，导致变压器遭受多次突发短路冲击存在的累积效应造成绕组变形故障的问题突出。频 响法通过检测变压器各个绕组的幅频响应特性，对检测结果进行纵向或横向比较，根据幅频响 应特性的差异，判断变压器可能发生的绕组变形，是目前绕组变形检测应用最广的技术手段。
典型变压器绕组变形检测方法技术比较
测量方法 超声波法 低压脉冲法 短路阻抗法
频率响应法 振动法
技术优势 1) 与电力系统没有电气
连接 1) 波形发生简单。
1) 对设备要求不高。 2) 操作简便易行。 3) 试验数据直观，能反
映出变形绕组的相 别。 1) 测试重复性好。 2) 测量灵敏度高。 3) 仪器操作简单。 1) 接线简单。 2) 能够实现在线监测。
大型电力变压器绕组变形状态感知技术
目 录
CONTENTS
01 现状分析 02 离线检测提升 03 在线监测探索
1.1 变压器故障分析
2013-2018年国家电网公司系统110kV及以上变压器典型故障及(严重危急)缺陷案例 共计106起。按故障原因统计，因变压器抗短路能力不足造成的绕组变形或绝缘缺陷 最多，共计31次，占比29%。
频响法绕组变形检测亟待解决的问题
问题1 现场取电困难 问题2 电源干扰严重 问题3 引线过长导致测试一致性偏低 问题4 引线过长导致接线耗时费力
计算机
Vs V1 V2 V3 V4
检测主机
A相套管
中性点套管
A
相
绕
被测变压器
组
B相套管
C相套管
B
C
相
相
绕
绕
组
组
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2.2 频响法离线检测水平提升
基于低功耗板载架构，研制了基于频响法的无线板载检测单元，检测单元与测点无缝对接，与 上位机之间进行无线交互式通讯。