变压器绕组变形事故分析与处理

变压器绕组变形事故分析与处理

管金超

（泰州海田电气制造有限公司江苏泰州225300）

摘要:变压器在电网运行中具有非常重要的作用，然而，变压器在使用的过程中，很容易存在绕组变形故障，为了确保变压器的正常运行，需要对这一现象及时予以处理。在不停电的情况下，需要对变压器进行红外测温､局放测试､油样化验､铁心及夹件泄漏电流测试等项目｡除此之外，当变压器所带的出线发生近距离短路冲击时也需对其进行油样化验，以诊断其内部是否因遭到冲击而损坏｡鉴于此，本文就变压器绕组变形事故分析与处理展开探讨，以期为相关工作起到参考作用｡

关键词:变压器；短路冲击；绕组；事故

1.技术背景

频率响应技术中常用的几种绕组连接方式如图1所示｡图1中频率响应分析方法4种常用连接方案分别是，端到端连接､端到端短路连接､电容绕组连接和感应绕组连接｡图1中HV表示高压绕组，LV表示低压绕组，箭头表示信号注入点，Vr和Vm分别代表参考电压和测量电压｡Vm/Vr的实部被认为是传递函数的响应幅度｡

图1频率响应分析中常用的4种连接方式

端到端连接方式的频率响应分析电路图如图2所示｡

图2频率响应的测量电路

变压器绕组有三种状态:健康状况､部分轴向位移､完全轴向位移｡完全轴向位移通常不会发生，本文仅仅是提出这种假设，以便进行分析｡

接下来考虑对于图1所示的不同连接方式的频率响应的差异如何显示绕组的轴向位移的范围｡为此，研究图1中两种连接方式:端到端和端到端短路｡这2种连接方式的差别在于低压绕组的2个端子是否短接｡对于“健康状况”情况下，端到端和端到端的短路迹线彼此不同｡原因在于，绕组具有电容和电感耦合，因此LV绕组的短路会改变HV绕组端子的等效电路和传输功能｡对于“部分轴向位移”情况下，低压绕组端子的短路也会改变频率响应，但由于绕组相互耦合较少，所以变化量较小｡对于“完全轴向位移”情况下，低压绕组完全脱离高压绕组的极端情况，绕组之间没有耦合，因此低压绕组短路并不会改变传递函数和频率响应｡相应地，可以推断出，更多的轴向位移导致端对端和端对端短路之间的频率响应曲线差异较小｡如果指数能够显示这种差异，则预计差异程度随轴向位移而降低｡本文的实验和仿真结果证明，这种期望是现实和正确的｡

2.解体检查分析及处理

2.1返厂解体检查情况

为进一步对绕组的变形程度进行确定，将该变压器返厂解体检查｡拆除围屏后，对绕组进行检查，情况如图3和图4所示｡

图3低压绕组支撑条凸起图4低压绕组局部变形

检查发现，变压器B､C相绕组无明显变形，低压侧A相绕组变形严重，其中引线处向左第7根支撑条整体凸起，其余撑条也有不同程度变形｡

2.2原因分析

从设备历史运行记录来看，2014年该主变出口断路器A相断口存在隐患，在同期并网前可能承受的最大相角差为180°的系统电压和主变高压侧电压的叠加的作用下，导致了断口击穿，相当于单相非同期合闸｡相关计算表明，断路器断口的击穿使变压器A相绕组经受了较大的电流冲击｡由于该变压器承受过近区短路，A相绕组中流过巨大的电流，绕组中存在漏磁场，在该磁场作用下产生电动力，绕组受到辐向力作用，低压绕组受压力，容易失稳，是变压器机械强度薄弱的环节｡巨大的短路电流导致发热，既可能直接损伤变压器导线的固体绝缘，也可能降低导线的机械强度，导致热和电动力的破坏｡

3.变压器线组检测法

3.1低压脉冲信号激励检测法

最新提出的方法有低压脉冲法，这种方法是由一个波兰的学者提出的，它的主要依据是变压器中存在电容、电阻和电感｡而这些性能参数和变压器的外形尺寸、结构,以及内在的参数有着密切的关系，因此在变压器外形或者内部参数发生改变的时候，这时变压器对低压脉冲的响应和正常工作时是不同的｡通过比较两次脉冲响应的不同，从而判断变压器内部是否出现变形｡但是这种检测方法也存在相应的缺点，主要体现在受外界电磁干扰较大，而且这种检测方法仅仅能检测线组是否出现形变而不能检测具体出现形变的位置｡

3.2变压器内部振动检测

第二种方法是振动法，振动法就是在变压器上贴上传感器正常工作时记录相应的参数｡当变压器发生故障时，这时震动的参数，就会与正常工作时震动的参数不同，在各个部位进行相应的判断，就能较准确的判断出是在哪个部位发生了故障｡这种方法的优点是检测系统与电力系统是相互独立的，通过两个相互独立的系统，可以比较安全的进行相应的检测｡而这种检测方法的缺点是在变压器工作的时候振动传感器与最近有可能产生高压脉冲信号造成短路｡

3.3变压器内部图像传输

第三种方法是内窥镜法，这种方法与医学上的内窥镜法相似｡利用这种内窥镜法，需要现场安装内窥镜设备,对变压器进行相应的检测｡通过内窥镜上的高清数字信号传输对变压器的内部情况进行相应的分析｡但是这种检测方法存在的缺点是内窥镜容易将外界的杂质带入变压器中。该类变压器的检测方法可以分成两种，第一种通过某种方法保存变压器的正常工作信号，然后通过检测信号与工作信号进行对比，比较出变压器是否存在故障或者判断故障的发生位置｡第二种就是通过该种方式将变压器的内部情况展现出来，进行相应的分析判断变压器是否存在故障｡这两种方法所针对的情况是不同的，信号检测方法对变压器内部的情况进行检测，可以很好地通过相关数据的分析来得到变压器内部参数的情况｡后者可以得到变压器的形状变形量，这种检测方法使得发现问题的位置更为清楚，两者的结合可以使得检测更准确｡

结语

由于电力变压器内部绕组实际变形存在很多复杂情况，因此常规检测方法在实际应用中还将面临一些困难｡这就需要将所提出的方法与常规检测方法相结合，消除检测过程中的非机械绕组变形因素，使得电力变压器的绕组变形检测更加可靠､有效｡

参考文献：

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