变压器绕组变形测试的分析与应用

弘裂料 ●●! 【技术应用】 变压器绕组变形测试的分析与应用 贾斌 (山东莱芜钢铁集团动力部山东莱芜271104) 擅要t 变压器的正常运行直接影响到电力系统的安全性，开展变压嚣试验，尽可能的发现变压器变形存在的潜伏性隐患，及时采取有效措施。保障设备正 常运行。 关麓词：变压器：绕组变形；频率响应分析法 中田分类号：T¨文献标识码：A文章编号：1071--7597(2010)1010168--02 1绪论 变压器是电力系统中重要的设备之一，它的正常与否直接影响到电力 系统的安全运行。变压器在莱钢的生产和生活中应用十分广泛，在传输电 能的过程中发挥着极其重要作用。在莱钢各厂区内分布者各种型号、不同 容量的变压器，它们是保证各厂区电力供应稳定至关重要的一环．它们能 否安全可靠的运行，直接关系到莱钢生产能否顺利的进行．因此，保障各 类型变压器的正常运行显得尤为重要。而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 器的正常运行。对此，我们采用新设备、新对变压器进行检测，提前 发现变压器绕组存在的问题，从而及时有效的进行处理，做到预知预控， 进而避免停电事故的发生． 2曩获 在影响变压器正常运行的诸多因素中，变压嚣绕组故障占有较大的比 例。这其中绕组变形故障应引起我们足够的重视。所谓绕组变形是指变压 器绕组在机械力或电动力作用下发生的轴向或径向尺寸的变化，通常现 为绕组局部扭曲、鼓包或移位等特征。我们常用的检测变压器绕组故障的 方法如直流电阻、变压比、介质损耗测量等，运用它们能检测出绕组存在 的如绝缘损坏、断线、接触不良等问题，却无法有效检测到绕组是否存在 变形现象。同时，变压器吊芯检查作为比较直观的检查绕组故障的方式。 由于其停电检修的时间较长，也不利于保障生产的优质高效进行。 3囊蛆童，眵分析一园 造成变压器绕组变形的主要原因有： 1)短路故障电流冲击 变压器在运行过程中，遭受各种短路故障电流的冲击，尤其是变压器 出口或近区短路故障，巨大的短路冲击电流致使变压器绕组受到非常大的 电动力，并使绕组急剧发热。在较高的温度下，导线的机械强度变小，电 动力容易使绕组破坏或者变形。 2)在运输和安装等过程中受到意外冲撞 变压器在运输、安装等过程中，有可能受到意外的冲撞、振动与颠簸 等外在因素，致使绕组变形。 3)保护系统有死区、动作失效 保护系统有死区或者动作失效均会导致变压器承受稳定短路电流作用 的时问长．造成变压器绕组变形损坏故障。 4)绕组承受短路能力有限 当电力变压器绕组出现短路时，可能因其承受不了短路电流冲击而发 生变形。有研究表明，因绕组承受短路能力有限成为变压器事故的首要内 部原因，严重的影响了变压器的安全可靠运行。 4囊组童蓐帕舅■方磕 电力变压器发生局部的机械变形后，其内部的电感、电容分布参数必 然发生一定的变化，其常规的诊断电力变压器绕组是否发生变形的方法 (测量变化、值阻和电容)难以诊断出故障。然而作为绕组变形的测试方 法主要有阻抗法、低压脉冲法及频率响应法。 4．1阻抗法 最早使用的绕组变形测试法为阻抗法，其原理就是通过测量变压器绕 组在50Hz下的阻抗或者漏抗，由阻抗或者漏抗得变化来判断变压器绕组是 否发生了危机安全运行的变形，比如匝间短路、开路、线圈位移等，其缺 点是检测灵敏度较低． 电路中，一个无源、线性、单端输入、单端输出网络的特性，可以用 传递函数日∽订或者日(，)来描述．变压器绕组是由电阻、电感和电容组 成的分布参数电路网络。对不同频率的信号源有不同的响应。在低频下， 呈现为电感的特性，在高频下，呈现为电容的特性，因此，可以把绕组看 做一个两端的网络，其中的网络参数反映了绕组结构的固有特性。可通过 测试传输比参量是随频率变化的，还可以通过测试低电压脉冲的时域响 应，反映网络参数的变化和反映绕组结构本身特性的变形． 4．2低压脉冲法 在变压器绕组的一端加入标准脉冲电压信号，即(100v)，同时测量 绕组对地电压信号％(f)和巧(r)。并进行相应的处理，得到该变压器绕组 的传递函数_jI(f)和日U忉，如图1所示． 蚴=篇 日(M：!出丝。 KU呐 然后根据波形变化来判断绕组变形。 氓的 坂畸 l I删曩I l删曩 弩 V 'I，Iln} 氓n)一、似n)『V“n}VI(n) 图1低压脉冲法测试原理图 低压脉冲法克服了阻抗法灵敏度不高的缺点，能检测出绕组2—3嘶的 弯曲变形。由于低压脉冲法采用的是时域脉冲分析技术，现场使用时，其 抗干扰能力差，双屏蔽电缆和接地线捧列方式、周围物体等都会对测试结 果有影响。 4．3频率响应法 采用频率响应分析法对变压嚣绕组是否变形进行检测，是通过检测 变压器各个绕组的幅频响应特性，并对检测的结果进行纵向或横向的比 万方数据 较．根据幅频响应特性的差异，判断交压器可能发生的绕组变形。如果在 较高频率的电压作用下。变压器的每个绕组均可视为～个由线性电阻、电 感、电容等分布参数构成的无源线性双口网络，其内部特性可通过传递函 数H(ju)描述，如图1所示。图1中L、K、c分别代表绕组单位长度的分 布电膊、分布电容和对地分布电容，R为匹配电阻，Rs为信号源输出阻 抗，vI、v2分别为等效网络的激励端电压和响虚螭电压．Vs为正弦波激励 信号源电压。变压器绕组的幅颈响应特性采用图2所示的频率扫描方式获 得。连续改变外施正弦波激励源Vs的频率f，测盈在不同频率下的响应端电 压v2和激威端电压v1的信号幅值之比，获得指定激励端和响应端情况下绕 组的幅频响应曲线。铡得的幅频响应曲线常用对数形式表示，叩对电压幅 值之比进行如下处理： H(f)--20k[v2(f)／Vl(f)] 式中：H(f)为颓率为f时传递函数的模fH(j∞)f Vl(f)、v2(f)分别为激励端和响应端电压的峰值或有效值 lVl(f>I和l№(f)l 如果绕组发生变形，其内部分布的电感、电容等参数必然改变。导致 其等效网络传递函数H(ju)的零点和极点发生变化，进而使网络的频率 响应特性发生变化。如果绕组发生变形，绕组内部的分布电瘳、电容等参 数必然改变，导致其等效网络传递函数H(ju)的零点和极点发生变化， 使网络的频率响应特性发生变化。 ≯鞴==静审 图2频率响应分析澍试电路 【技术应用】 4一一 5瓤搴■应往在壹压■缝组变形囊试中帕应用 频率响应分析法判断变压器绕组变形，主要是对绕组的幅频响应特性 进行纵向或者横向分析比较。并综合考虑变压器遭受短路冲击的情况、变 压器本身结构、电气试验以及油中溶解气体分析等原因。根据相关系数的 大小，可以较直观地反映出变压器绕组幅频响应特性的变化，一般，可以 作为判断变压器绕组交形的辅助手段。 在日常对变压器的预防性试验中．我们采用了频率响应分析法对变压 器绕组是否变形进行检测，收到了良好的成效。每年春季清扫中，我们需 对莱钢各厂区变压器进行预防性试验。其中，对于大容量变压器，为了保 障其安全运行，我们对其进行绕组变形检测． 对热电厂两台40000KVA变压器进行绕组变形试验中，我们采用了频率 响应分析法，通过分析绕组幅频响应特性，发现有一台变压器在其绕组幅 频响应特性曲线的低频段波峰位置发生交化，经判断存在轻度绕组变形， 分析原因可能是由于绕组的电感改变引起。针对这一原因，我们加强了对 变压器的点检，在年修的过程中对其吊芯检查，以及进行了全面的维护， 消除了故障隐患。有效地保障了变压器的正常运行，确保了热线生产的安 全运转。 6鳍柬鬻 对变压器进行绕组变性分析，能有效地检测出绕组存在的故障。针对 故障，采取及时有效的措施．可以预防变压器停电事故的发生，为企业安 全稳定的生产提供强有力的保障。 参考文献： [1]董粱，变压器的故障诊断研究[J]．电气工程应用．2010． [2]杨敏，交压器故障问题分析及其解决方法[J】．中团高新技术企业， 2009． 【3]张金枝等．大型变压器内部故障的分析即处理Ⅲ．安徽电力，2009． [4]Rzbx系列变压器绕组变形测试仪使用手册． (上接第166页) 如图2所示，工艺液样在进入预处理系统之前一部分经快速回路至回 流管线，一小部分经过过滤器进入预处理系统，从而保证了分析数据的实 时性，由于氧分析仪只能分析气相样品，因此，预处理系统的第一步对液 样进行充分气化是必要的，由于丁二爝由液相变为气相减压即可实现。因 此，在预处理系统入口处安装一减压阿即可充分气化，样气经减压气化后 进入过滤脱水器，脱去气样中的水份和未能气化的残液，并捧放至分析仪 外的残液回收罐，经脱水和过滤器的气样再经过可视过滤器，进～步将气 样中的未完全气化的成份过游并捧放至残液回收罐．为了使分析仪主机得 到流量稳定的气样气流，必须在气样干燥过滤器后设置稳压阀和进样流量 计，从而保证了分析仪主机能得别稳定准确的实时分析数据。由于磁力机 械式氧分析的结构特点，要求气样内无水、无尘、无油，从而保证分析仪 内部铑镜等部件的清洁。因此气样在最后进入分析仪主机之前设置一个除 油、除尘过滤器，保证分析仪主机能长周期稳定运行。 3．'分析仪主机 经预处理系统后的气样就可以进入氧分析仪主机了，本次设计中，业 主招标后最终中标产品为英国仕富美Servomexl900分析仪，其规格参数如 下； 1)量程：O～2．麟； 2)精度：<0．0娟； 3)重复性：0．0锚i 4)响应时间：<4～7S： 5)工作温度：一lO～50℃l 6)气样流量；25钿1／nin． 7)零点飘移：<0．O骚／周； 8)防护／防爆等级：IP66／hdIIBT4； 9)输出信号：4～20mADc。 上述规格参数，完全满足设计要求。 3．4分析柜部分 分析柜主要用来集成预处理系统、分析仪主机及零点气和标定气瓶等 设备，其外形尺寸：1200x800×2100u，柜结构采用钢框架结构，分析柜 厚壁55m。内外壁间填充50m厚阻燃型保温材料，保证柜内设备冬季能正 常运行。分析柜外侧挂接供电和信号接线箱，供电电源由电气专业从低压 配电室引来一路220VAC50HZ5Kw电源至现场电源接线箱，输出信号经现场信 号接线箱，通过仪表信号电缆引至回收丁二烯装置I)CS系统进行实时显示。 4露避 经过近一年半的实际运行，磁力机械式氧分析能够准确检测出回收丁 二烯原料中氧含量的大小，为控制回收丁二烯中央含量提供了有力的依 据。并且在运行这段时问内，预处理系统及分析仪主机能够正常运转，未 出现大的故障，用户反应良好。实践证明，在回收丁二烯装置中，磁力机 械式氧分析仪得到了成功的应用。 参考文献： [1]陆德民，‘石油化工自控控制设计手册>(第三版)[岫．北京：化学 工业出版社。2007年2月． 万方数据 变压器绕组变形测试的分析与应用 作者： 贾斌 作者单位： 山东莱芜钢铁集团,动力部,山东,莱芜,271104 刊名： 硅谷 英文刊名： SILICON VALLEY 年，卷(期)： 2010(19) 参考文献(4条) 1.Rzbx系列变压器绕组变形测试仪使用手册 2.张金枝 大型变压器内部故障的分析即处理 2009 3.杨敏 变压器故障问题分析及其解决方法[期刊论文]-中国高新技术企业 2009(22) 4.董梁 变压器的故障诊断研究 2010 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_guig201019142.aspx