变压器绕组缺陷分析及判断方法

变压器是整个电网传输系统中核心的设备，由此可见，它的安全运行对整个电网的安全而言是起到至关重要作用的。上海沪怡技术工程师通过对变压器的常见故障绕组变形进行分析，探讨变压器绕组变形的原因以及由此产生的危害。这对整个电网系统安全系统的正常有序的进行意义重大。

上海沪怡技术工程师提出当变压器遭受短路电流冲击或其他冲击后，变形有以下几种：

1.绕组整体变形，是由于运输过程中，受到冲击、倾斜、振动等外力影响，造成绕组位移。这种变形绕组尺寸不变，只是对铁芯的相对位移变化。绕组的电感量、饼间电容量不变，电容量变化。一般电容量减小。在等值电路中，谐振峰点向高频方向平移。所以，这种变形后所测频谱中，和以前比较，各谐振点都仍然存在，不发生变化，只是峰值均向高频方向平移(向右)。

2.饼间局部变形，在短路(电流不经用电器、直接连电源两极)电磁力作用下使部分固定不牢线饼被挤压，另外一些线饼拉长，这样饼间电容被改变。这种变形的后果使等值电路中一些电感变大，一些变小；与电感并联的饼间电容也随之改变。测量频谱时，部分谐振峰点向高频方向移动，而且峰值下降；部分谐振点向低频方向移动，峰点升高。通过谐振峰值变化情况，判断饼间变形面积和变形程度。

     3.匝间短路(电流不经用电器、直接连电源两极)，从理论上讲绕组发生匝间短路后，电感值下降，频谱曲线发生明显变化，幅值上升，一些谐振点峰值消失。但理论是这样的，实际上难以捕捉到这种情况。一旦运行中发生匝间短路，线匝将被烧断，重瓦斯跳闸，压力释放阀动作，这时变压（气压变量)器油色谱分析也会不合格，变压器将吊罩检查的。

    4.引线位移变形，由于引线长度较大，固定不牢时，运行中产生位移变形。当引线位移时，等值电路中表现为两端口电容变化。当信号入口端引线位移但引线电容与其他电路并联之，所以它的变化不会对频谱曲线有明显变化；而输出端引线位移，引线电容变化后对频响曲线有明显变化，尤其是曲线中300kHz～1MHz范围内。所以，在实际测试中，采用中性点注入信号源，以防上述的影响。如果引线对地电容减小，频段内幅值上升，反之，则下降；引线对地电容变大，预示着引线向外壳方向移动，引线对地电容变小，则表示引线向绕组方向移动。

    5.绕组辐向变形，当绕组受辐向力作用时，使内绕组向内收缩，直径变小，电感量变小。这时内外绕组间距离变大，其电容变小，将使频谱中的谐振峰点向高频方向移动，且幅值有所增大。

    6.绕组轴向扭曲变形，当变压（气压变量)器绕组间隙较大或有部分撑条移位，在电磁力作用下，使绕组在轴向被扭曲为S状。这时部分饼问电容和对地电容减小。测量的频谱上，有部分谐振峰向高频方向移动，在低频段谐振峰幅值下降，中频段峰值略有上升，高频段不变。

研制RBX-H变压器绕组变形测试仪根据对变压器内部绕组特征参数的测量，采用目前世界发达国家正在开发完善的内部故障频率响应分析(FRA)方法，对变压器内部故障作出准确判断。该设备本仪器是将变压器内部绕组参数在不同频域的响应变化经量化处理后，根据其变化量值的大小、频响变化的幅度、区域和频响变化的趋势，来确定变压器内部绕组的变化程度，进而可以根据测量结果判断变压器是否已经受到严重破坏、是否需要进行大修。对于运行中的变压器而言，无论过去是否保存有频域特征图，通过比较故障变压器线圈间特征图谱的差异，也可以对故障程度进行判断。当然，如果保存有一套变压器原有的绕组特征图，更易对变压器的运行状况、事故后分析和维护检修提供更为有力的依据。

上海沪怡变压器绕组变形测试仪产品特点：

1.硬件机芯采用DDS数字高速扫频技术，准确诊断出绕组发生扭 曲、鼓包、移位、倾斜、匝间短路变形及相间接触短路等故障。

2.采集控制采用高集成化微处理器,选用精密、高稳定元器件，高速双通道16位A/D采样(现场试验改变分接开关，波形曲线有明显变化)，对同一相重复试验，测量重复率在99.5%以上。

3.仪器具有线性扫频测量和分段扫频测量双测量系统功能,兼容当前国内两种技术流派的测量模式。

4.在测试过程中仅需要拆除变压器的连接母线，不需要对变压器进行吊罩、拆装的情况下就完成所有测试。

5.测量变压器时,接线人员可任意布放信号输入输出引线,对测量结果无影响,接线人员可停留在变压器油箱上面,不必下来,减轻劳动强度。

6.幅频特性符合国家关于幅频特性测试仪的技术指标。横坐标（频率）具有线性分度及对数分度两种，因此打印出的曲线可以是线性分度曲线也可以是对数分度曲线，用户可根据实际需要选用。

7.仪器智能化程度高，信号输出幅度由软件进行自动量程调节，大幅度峰值±10V，自动调节采样频率。

8.仪器具备多种频率线形扫频测量系统测量功能，线形扫频测量扫描频率高达2MHz，频率扫描间隔可分为0.25kHz、0.5kHz和1kHz,对变压器变形情况提供更多的分析。

9.提供历史曲线对比分析，可同时加载多条历史曲线观察，能具体选择任意曲线进行横向和纵向分析。配有专家智能分析诊断系统，可以自动诊断变压器绕组的状态，同时加载6条曲线，各条曲线相关参数自动计算，自动诊断绕组的变形情况，给出诊断的参考结论。

10.软件管理功能强大，上海沪怡产品设计工程师充分考虑现场使用的需要，自动保存环境条件参数，以便作变压器绕组变形诊断时提供依据。测量数据自动分析存盘，并生成电子文档(Word)保存，且具有彩色打印功能，方便用户出测试报告。

测量和使用方法：

变压器常用检测接线方式如上，上海沪怡变压器绕组变形测试仪主要是由主测量单元和笔记本电脑构成,并行三根测量电缆以及测量夹子和接地线组成。主测量单元系统与试品之间采用50高频同轴电缆联接，扫频信号经输出端口(激励输出)，通过连接电缆将信号夹子(黄色)向被试品注入信号;由信号测量夹子(绿色)从被试品获取信号，经电缆传输到（响应输入）；由信号测量从被试品注入点获取同步参考信号，经电缆传输到输入（参考输入）。被试品外壳与测试电缆的屏蔽层必须可靠连接并接地，大型变压器一般以铁芯接地套管引出线与油箱的连接点，作为公共接地点，变压器外壳点接地。

判断原则

1.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。变形时在较低频段0.5~200kHz的曲线峰值点会发生平移，或曾频，或减频，峰值点对应幅值分贝数也会改变，峰值点数目一般会减少。

2.判断原理

1)与事故前变压器频响曲线比较，这就要求变压器有原始的频响曲线资料。

2)与同型号同厂家同时期生产的产品进行比较。

3)对三相或单相变压器都可以进行相间比较。

4)判断比较以均方差Exy及相关系数Pxy二个特征值来比较:Exy越小则两曲线相距越近越好。Pxy越接近1，则两曲线相似程度越高。如果两个及以上频段上Pxy<0.98，且Exy>3.0；或Pxy<0.9而Exy>1.5，或Exy>4.5而Pxy仅在0.99附近都可能变压器存在变形故障。并结合其他方法。如"油色谱分析"、"绕组直流电阻测量""短路阻抗""空载试验"等方法综合判断分析变压器绕组有无变形。

上海沪怡是国内专业的电力承装（修、试）资质及电力承试设备研发生产企，专业针对不同电压等级的试验需求，定制不同配置的电气试验产品。