胡非
(黄石供电公司湖北黄石435000)
摘要：在变压器故障发生时，经常对变压器绕组的变形问题进行分析和解决，为了有效解决问题，本文研究了变压器频率响应法、短路阻抗法以及绕组电容法对变压器绕组进行分析。具体而言，通过对变压器绕组的分析及相关计算，并结合实际情况，对变压器绕组的实际故障及变形进行分析。
关键词：绕组变形：频率响应法；短路阻抗；绕组电容法
1引言
在变压器运行中，经常会出现这样的故障，尤其是在出现短路故障，这样的故障就会导致变压器绕组出现变形，从而导致变压器不能正常工作。一旦出现变压器绕组变形，那么就意味着变压器就需要大修，变压器变形包括了轴向和径向的位置、尺寸的变化、绕组发生扭曲变形、绕组出现鼓包等问题。
目前对于变压器绕组变形的诊断方法包括了常用的频相法、短路阻抗法以及绕组电容法。我国电力行业经过多年对变压器的测试和实践后，得到以下结论：频响法测试，能够较好的感知变压器绕组的具体的变形情况，同时这种测量方式也能获得较好的波形，并具有良好的重复性和稳定性；短路阻抗法在实际测量中也证明了其测试流程简单，同时也有一定的定量判据，但是缺点也比较突出，就是一旦变压器绕组问题不大，且内部的短路问题较小时，那么就很难进行精准判断。而绕组电容法对于问题严重、扭曲突出的绕组有着较好的灵敏度。因此，在实际工作中，就需要有所针对的使用上述三种不同的测量方法。
2试验原理
2.1频率响应法
频率响应法就是常说的频响法。在原理上，变压器的铁心频率如果达到了1kHz或者更低的时候，这个时候，铁心基本上是感应不到外界刺激。这种状态下的变压器绕组实际上就是一个电感、电容以及线性绕组构成的线性二端口网络。在这个状态下，可以使用对变压器进行扫描，这时的频率范围就需要设置在1kHz之内的范围，同时用传递函数来扫描这种状态下的变压器绕组的频率特性，这就是频响法的工作原理。通过对变压器的频率响应曲线进行横向或者纵向的比对，然后通过相关系数来分析和判别绕组是否有变形情况发生。需要注意的是，相关系数是用来描述频率特性的曲线的相似程度，而频率特性中的均方差则是解释两条曲线的绝对差的值。
2.2短路阻抗法
这种方法的原理是当负载的阻抗值为0时，这时变压器内部的等效阻抗同样为0。这时，短路阻抗的电抗量，就是绕组的漏电抗。由于绕组漏电抗分成横向和纵向两个分量。不过决定这两个分量值因素的关键因素是绕组的实际体积形状。也就是说，一旦绕组的形状发生变化，那么其漏电抗也一定发生明显变化。因此，短路阻抗法也就是测量漏电抗以及短路阻抗来判断变压器绕组是否出现变形。在正常情况下，绕组的三相短路阻抗之间的值不会超过2%的差异，根据这一数值，一旦超过了3%的差异，就可以说明短路阻抗有了明显的变化，工作人员就必须要引起足够的重视。
2.3绕组电容法
绕组电容对于变压器绕组的影响十分巨大，绕组电容和绕组的尺寸、各零件的位置、绝缘介质都有密切的联系。同时，绕组电容也能精确反映各绕组之间的距离、绕组对铁心、绕组对箱体、绕组对接地的位置以及绕组的自身结构也都十分敏感。在变压器的制造过程中，变压器绕组电容量通常都是固定的，而且也不太容易受到外界因素干扰而影响电容量值的变化，即便应用环境的温度和湿度有一定变化，也并不会影响到电容量。因此，只有一种情况会导致电容量发生变化，就是受到短路冲击后，此时绕组的位置就会发生错误，就肯定导致电容量出现变化。另外，电容量能够对绕组的变形有十分敏锐的感应。不过对那些绕组鼓包、扭曲的反映却不明显。因此，在实际应用中，测试人员通常以10%数值为参考，如果当绕组电容数值大于15%，就说明绕组出现了较为严重的问题，必须马上进行进一步检查和维修。
3实际案例
2013年8月，某110kV变电站出现了短路事故，1台型号SJZ8-15000/220的变压器出现了故障。维修人员马上对这台故障变压器进行故障实验。发现这台变压器的绝缘电阻以及绕组的相关数值都正常，变压器整体外观并无明显问题，并且变压器油并没有变色、下降。因此决定采用频响法进行测试。
通过频响法测试发现频段的峰值和低估值和平常的数值有明显的变化，这就说明绕组部分可能存在扭曲或者是鼓包的问题。对其进一步测试后发现，频率波峰同正常波峰相比，有部分的谐振峰明显向高频偏移，这就说明绕组线圈被挤压，导致了波峰受到了影响。
测试人员又通过短路阻抗法进行测试，发现测试数值和正常的数值也有较大的差异，其中高对中、高对低、中对低的阻抗数值和正常数值都有较大变化，分别为+3.05%、-4.12%、-8.2%，三相数值都超过了2%的数值，这就说明变压器绕组已经出现了明显的扭曲变形，必须要尽快维修和更换。
为了保险起见，测试人员又采用了绕组电容法进行测试，同样也发现了很多问题。其中测试的低压侧的电容量已经达到了19%的数值差，已经严重超过了正常的10%的数值差，说明绕组已经出现了明显的变形，同时，接地测和加压测的数值差也分别达到了21%和17%，说明变压器内部绕组的问题十分严重。
通过上述3种方式的测得，可以充分肯定变压器绕组出现了严重的变形，检查人员对其进行了吊罩检查，发现了绕组扭曲情况确实非常明显，绕组整体向低压侧出现了明显的位移，而且在高压侧有明显的鼓包。
4结语
通过实际案例的测试，可以证明变压器绕组测试技术已经相对成熟和完善。不论是频率响应法、短路阻抗法还是绕组电容法对于绕组变形的侦测有着十分明显的效果。对于绕组的电容、电感的变化都能有效的探测到。同时，测试人员的测试技术和测试经验也日臻完善，对于测试仪器的使用、测试方法的选择以及对测试结果的分析和判断都运用的十分合理。可以说，短路阻抗法对于变压器绕组的整体变形的检测十分敏感，例如绕组的幅值变形、轴向扭曲、短路等都很明显，但是对绕组的匝和饼间的局部变形以及绕组整体的位移和绕组的各触是否有烧蚀并不敏感；绕组电容可以对绕组的严重变形和整体攒动有着十分敏锐的探测能力，因此就可以和短路阻抗法进行互补。在实际应用中，要根据不同位置的测试，选择合适的测试方法，并能灵活掌握3种测试方法的特点，发挥出这3种测试方法的作用，才能真正意义上对变压器绕组的变形做到精确测试。
参考文献
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[4]张植保.变压器原理与应用[M].北京:化学工业出版社,2012.(2).
作者简介
胡非(1985-），男，工程师，硕士研究生，
主要从事继电保护工作；E-mail:hf_19851005@163.com