电容量法判断变压器绕组变形的探索

低电压阻抗法配合频响法检测变压器绕组变形位移 电容量法判断变压器绕组变形的探索 摘 要 变压器的介损电容测量是交接和预防性试验都需要进行的试验，相对于频率响应法和低电压短路阻抗法，监测变压器电容量的变化能够更加连续的了解变压器内部情况。但是介损试验在现场的实际工作中受到各种因素的干扰，因此改进变压器介损试验方法，排除干扰因素，介损试验的电容量变化可以作为对变压器绕组变形的判断的一个可靠依据。 关键词 变压器绕组变形 频率响应法 低电压短路阻抗法 电容量 一、引 言 电力变压器在运行过程中不可避免地要遭受各种故障短路电流的冲击．一旦短路故障发生在变压器出口附近，变压器绕组将承受巨大的、不均匀的轴向和径向电动应力作用．如果绕组内部机械结构存在薄弱环节，会产生绕组扭曲、鼓包或移位等变形现象．是电力系统安全运行的一大隐患。近年来，随着电力系统容量的增长．短路容量也在增大．出口短路后造成绕组损坏的事故也呈上升趋势。因此积极开展变压器绕组变形诊断工作．及时发现那些有问的变压器．并有地进行吊罩验证和检修．对防止变压器事故的发生有极其重要的作用。 变压器出口短路后通常的检查试验项目有：油中溶解气体色谱分析、绝缘电阻、直流电阻、介质损耗、频响法和低电压短路阻抗法测量绕组变形试验等。对变压器绕组变形程度的判断．频响法和低电压短路阻抗法试验以其灵敏度高、抗干扰强等优点已经得到了广泛的认可。而在实际工作中，我们发现通过观察变压器的电容量的变化也可以作为判断绕组变形的一个重要的依据。 二、变压器绕组变形的判断数值——电容量 变压器绕组的电容．可在测量绕组介质损耗时同时测得．变压器绕组的介质损耗测试是预防性试验规程的常规试验项目．对于该试验项目．规程仅对介质损耗值作了要求．对被试品电容值差异范围没有规定。变压器每个绕组可以看成由电阻、电容、电感等构成的网络，而绕组的等值电容量直接反映出各绕组间、绕组对铁芯、绕组对箱体及地的相对位置和绕组的自身结构等。变压器产品出厂后，其各绕组的电容量基本上是一定的，只要变压器没有经受短路冲击，即使在有温度、湿度影响的情况下，其电容量变化应很小。当变压器遭受短路冲击后，若各绕组无变形或变形轻微，其电容量变化也较小；若某侧绕组变形严重，则其电容量变化相应也较大。因此可以通过电容量的变化来判断变压器的内部变形的情况和对变压器内部绝缘的状况有一个初步的判断。一般被测电容值与历史数据相比差别大于6％时．绕组可能已中度偏轻变形，大于15％时．变压器内部可能存在严重变形（1）。 三、案例分析 无论电抗法还是频响法，或者是电容量变化的方法，最基本的分析方法都是通过纵比和横比对试验数据进行分析。 纵比就是与上一次测试的结果比，与最原始的资料（最好是出厂交接验收数据）比，与事件（如短路、运输、内部紧固等）发生前的测试结果比。 横比，就是同一台（或同一组）变压器三个单相的测试结果之间互相比。 显然，纵比要直观些，影响其可比性的因素比横比少。因此，建立测试结果档案库是非常必要的，且越早越好。 实例1:隆安变1号变压器，型号: SFSL1-15000/110 额定电压110±2*2.5%/35±2.5%/10.5kV;额定容量15000/15000/7500kVA。2006年06月06日9点15分在正常运行中B、C相差动保护，重瓦斯保护动作变压器退出运行。现场测试结果如下 : 1、用低电压短路阻抗法进行绕组测试（现场试验电源是235V），实测出高对低Uk值为15.696%，与铬牌值Uke=16.5%相比误差为-5.131%;进一步实测出A、B、C相短路电抗值分别为15.16Ω、16.03Ω、16.15Ω，三个单相互比A相与B、C相偏差为6.39%;三相阻抗电压值及单相短路电抗值的变化量均已超出5%; 2、采用频响法测量绕组的变形情况，测量结果如下： a．频率在1～100 kHz时，三相的曲线重合较好，所以判断不存在匝问短路等较严重的变形。 b．中频段（100～600 kHz）时，A相曲线与其他两相略有平移．说明存在相对整体的移位变形现象。在一个峰值处出现较大变化，可能绕组下部出现幅向局部变形；但波峰和渡谷位置没有大的变化。明局部鼓包、曲扭等变形程度较小。A、B两相的相关系数为O．89，C相与A相、B相的相关系数分别为O．62和O．58，相关系数越高表明曲线重合度越一致，但是从从图上看到350～550 kHz的频率响应段，A相的曲线明显和其他两项曲线趋势不一致，其他的相关系数虽然小，但是曲线的方向趋势大致还是一致的，绕组可能存在变形。因而初步判定绕组存在中度变形，部分变形占主要部分。由于缺少与出厂原始曲线的纵向对比。因此无法确认变形发生的相位位置。 图1 2006年6月18日隆安变电站＃1变压器高压侧测量曲线 3、作为判断的依据我们进行调出了2005年11月16日对变压器进行例行的预防性试验的变压器介损及电容量的试验结果， 如下所示： 介损及电容量测量(试验时间2005年11月16日)： 温度 22.6 ℃ 湿度 66 % 加压 10 kV 接法 反 使用仪器 AI—6000D介损仪 仪器编号 30608D 测量项目 高－中、低及地 中－高、低及地 低－高、中及地 tgδ(%) 0.550 0.603 0.540 Cx (pF) 8664 12800 11640 在工作现场，我们再次进行了变压器绕组电容量的测量工作，试验结果如下： 介损及电容量测量：(试验时间2006年06月08日) 温度 25 ℃ 湿度 80 % 加压 10 kV 接法 反 使用仪器 AI—6000D介损仪 仪器编号 30608D 测量项目 高－中、低及地 中－高、低及地 低－高、中及地 tgδ(%) 0.753 0.717 0.632 Cx (pF) 7931 12910 11650 由电容量的变化可发现变化最大的是高压侧，电容量是由事故前的8664 pF变成了7931pF，△Cx %的为8.5%，当时还是采用传统的反接法进行的介损试验，所谓的高－中、低及地的介损试验中所得的电容量混合高－中、高－低、高－地的电容量并联而得的最终结果，由于变量太多，所测量得出的数据仅仅够列一个三次方程，无法解算出整个三绕组变压器内部的所有绕组之间，绕组对地的电容量。尽管如此，整体的高压电容量还是发生了明显的变化油色谱分析时发现了14.8μL/L C2H2，结合绕组电容量的测量结果分析，因此，初步判断其高压压绕组发生变形的可能性较大。 经吊芯检查，发现110kV侧A相绕组严重变形，匝间鼓包，铁芯发生移动。 五、变压器介损电容量试验方法的改进 传统的变压器电容量测量是采用介损试验反接法进行测量，这种试验方法在对变压器的绕组变形的情况进行分析判断的时候存在很大的缺陷，主要是反接法受到的各种外界干扰因素多，试验接地不良，套管或瓷瓶表面脏污等情况都有可能会对试验结果，特别是电容量的试验结果产生影响，进而影响到试验结果的判断，另外，反接法测量变压器的电容量的劳动强度很大，原因是为了保证试验的精度需要将变压器的三侧接线全部拆除才能进行测量，否则，连接入测量回路的变压器进线刀闸的支持瓷瓶，等其他的一次设备都会对试验的结果造成影响。 近期来广西电网公司开始推广正接法测量变压器的介损及电容量的测量方法，该方法不受被试品对地寄生电容的影响，测量精度较高。通过前后年的两次预防性试验的结果进行比较，以便更好的发现变压器内部存在的早期的绝缘缺陷和隐患。另外可以通过变压器内部的电容量等效原理图如下： 以三绕组变压器为例新的测量方法的试验接线 项目 施加电压线 Cx测量线 高压绕组对中、低压绕组及铁芯、铁轭的电容量C1 高压绕组 中、低压绕组及铁芯、铁轭 中压绕组对高、低压绕组及铁芯、铁轭的电容量C2 中压绕组 高、低压绕组及铁芯、铁轭 低压绕组对高、中压绕组及铁芯、铁轭的电容量C3 中压绕组 高、低压绕组及铁芯、铁轭 高、中压绕组对低压绕组及铁芯、铁轭的电容量C4 高、中压绕组 低压绕组及铁芯、铁轭 高、低压绕组对中压绕组及铁芯、铁轭的电容量C5 高、中压绕组 低压绕组及铁芯、铁轭 中、低压绕组对高压绕组及铁芯、铁轭的电容量C6 中、低压绕组 高压绕组及铁芯、铁轭 高、中、低压绕组对铁芯、铁轭的电容量C7 高、中、低压绕组 铁芯、铁轭 该正接法完全排除了变压器绕组对地的电容量的影响，可以求解出变压器的绕组之间和变压器绕组对铁芯的电容量，通过比较简单的绕组的电容量情况对变压器内部的情况进行一个分析。 项目 表达式 变压器高压绕组——中压绕组之间的电容量 Chm 变压器高压绕组——低压绕组之间的电容量 Chl 变压器中压绕组——低压绕组之间的电容量 Cml 变压器高压绕组——铁芯、铁轭之间的电容量 Cht 变压器中压绕组——铁芯、铁轭之间的电容量 Cmt 变压器低压绕组——铁芯、铁轭之间的电容量 Clt C1=Chm+Chl+Cht C2=Chm+Cml+Cmt C3=Chl+Cml+Clt C4=Chl+Cml+Cht+Cmt C5=Chm+Cml+Cht+Clt C6=Chm+Chl+Cmt+Clt C7=Cht+Cmt+Clt 通过换算 Cht=（C7+C1-C6）/2 Cmt=（C7+C2-C5）/2 Clt=（C7+C3-C4）/2 Chl=（Cmt- Cht- Clt-C2+C1+C3）/2 Chm=（Clt- Cht- Cmt-C3+C1+C2）/2 Cml=（Cht- Cmt- Clt-C1+C2+C3）/2 根据这些计算可以求解出单个绕组之间和绕组与铁芯铁轭之间的电容量，通过这些电容量的变化情况可以具体判断出是哪一侧的绕组出现了位置上的变化。在现场的计算比较困难，可以通过直接与上次试验数据或和交接试验比较电容量变化的办法，在试验现场迅速做出一个基本的判断，如数据相差不大，就可以认为变压器绕组正常，如果电容量出现了明显的变化，就需要进行试验数据的换算，以便进行进一步的判断。 六、总结 1、检测后，纵比、横比是最主要的分析方法，尤其是纵比。通过电容量的变化对于变压器的绕组变形和内部绝缘进行判断并不需要每一次预试都进行换算到单独的绕组之间和绕组——铁芯、铁轭之间的电容量，只需要对两次试验的结果进行比较，通过电容量的变化就可以在试验现场对变压器的情况进行一个基本的判断，因此建立并健全准确的变压器稳定状态参数的档案资料是非常必要的。 2、介损试验是变压器预防性试验中必做的试验项目，试验相对简单，试验频率相对于频响法和低电压短路阻抗法要高，得出的试验数据连续性好，电容量的变化可以通过比对大量的试验数据进行判断，能够有效监控变压器内部出现许多变化情况，这是一种比较简便易行的判断变压器内部结构变化的试验方法。 3、介损试验采用正接法测量电容量是一种能够有效排除试验的干扰，对变压器的绕组变形情况，绝缘情况进行判断的试验方法，建议将其作为预防性试验的标准推广应用，建立缜密的数据库，形成对变压器的有效的绝缘监督。 参 考 文 献 1.国家电力公司颁发的[2000]589文件:《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》国家电力公司 (印) 2000年9月28日 2.国家标准GB1094.5-85《电力变压器》 3.曾刚远、测量短路电抗是判断变压器绕组变形的有效方法 变压器、1998(8) 4.黄华，等、阻抗法和频响法诊断电力变压器绕组变形 高电压技术、 1999(2)