變壓器繞組變形測試原理


1)變壓器繞組變形測試的必要性

變壓器繞組變形測試原理的圖1

 變壓器在運輸、安裝過程中受到沖擊或在運行中發生突然短路等可能使繞組發生變形(如軸向幅向尺寸的變化;器身的位移;繞組的扭曲、鼓包等),這些變形可能使得變壓器繞組的絕緣被破壞或其機械強度下降。當繞組的變形程度嚴重時,有可能立即導致匝絕緣破損形成匝間短路(對小型配電變壓器而言);或著導致主絕緣強度降低而造成主絕緣擊穿(對中型以上的變壓器而言)。因此進行繞組變形測量,可有效的判斷繞組變形情況,對預防變壓器事故發生是必要的。

2)變壓器繞組變形測試的目的

變壓器繞組變形測量的目的在于尋找一種迅速、方便、準確的方法檢測變壓器繞組變形,特別是變壓器在發生短路故障且常規試驗無異常的情況下,更是如此。檢查變壓器繞組是否變形,常用吊罩檢查、漏電感法、短路阻抗法和網絡分析法。

吊罩檢查

變壓器繞組變形測試原理的圖2

吊罩檢查是最直觀、有效的方法,也是驗證其他方法的手段。其缺點是現場吊罩工作量大,消耗大量的人力、物力、財力、時間。變形測量可以減少吊罩的工作量,但不能完全依賴變形測量,因為變形測量并不是絕對的,而且有些隱患變形測量不能完全反映,有可能出現錯誤判斷。

漏電感測量

變壓器的漏電感與其短路阻抗的電抗分量相對應,與變壓器的幾何位置密切相關,其值由變壓器幾何尺寸所決定。當繞組發生變形時,漏電感就會發生變化。根據漏電感的改變就可判斷變壓器繞組發生了變形。

短路阻抗測量

短路阻抗是指變壓器的負荷阻抗為零時變壓器輸入端的等效阻抗。短路阻抗分為電阻分量和電抗分量,對與110kV及以上的大型變壓器,短路阻抗值主要是電抗分量的數值。變壓器繞組變形,即結構狀態發生改變,必然引起變壓器漏電抗的變化,從而引起變壓器短路阻抗數值的改變。

網絡分析法

網絡分析法是在測量變壓器繞組傳遞函數的基礎上,通過傳遞函數的分析對繞組變形進行判斷。變壓器任意一個繞組可看成R-L-C的網絡,繞組的幾何特性決定了其傳遞函數。

變壓器繞組變形測試原理的圖3

低壓脈沖法

低壓脈沖法是在變壓器繞組的一端加入標準脈沖信號,并同時測量繞組兩端的電壓,經過信號處理,得到變壓器繞組脈沖響應特性,據此對變壓器繞組變形進行判斷。但由于低壓脈沖法在現場使用時,易受外界干擾及脈沖信號源不穩定、脈沖過程中的折反射等的影響,在現場很少使用。

頻率響應法

頻率響應法是最近幾年開展起來的測量變壓器繞組變形方法,其原理與低壓脈沖法原理基本相同。

頻率響應法基本原理

將一掃描信號送入繞組的一個端口,從另一端口測量輸出響應,并將逐個頻率點的輸入輸出之比根據頻率描繪成曲線-頻譜曲線(圖譜)。通過對繞組的頻譜曲線進行對比分析,可以判斷繞組的結構變化。當頻率超過1kHz時,變壓器繞組可以被看作是一個由多個電容和電感組成的無源二端口網絡。頻率較低時,感抗較小,容抗較大,電感起主要作用,電路呈感性;隨著頻率的增加,感抗變大,容抗變小,二者同時起作用;當頻率繼續增加時,電容起主要作用,電路呈容性。

變壓器繞組變形測試原理的圖4

圖中L0、K0、C0分別代表繞組單位長度的分布電感、分布電容及對地分布電容,U1、U2分別為等效網絡的激勵端電壓和響應端電壓,Z是匹配阻抗。


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