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摘要：电力变压器在电力系统中起着能量转换与运输的作用，变压器故障直接威胁着整个电力系统的安全稳定运行。变压器绕组因外部短路等原因造成的变形甚至损坏故障较为多见，对电网的稳定与安全运行影响重大。本文提出一种频响分析法和短路阻抗法相结合的变压器绕组变形测试方法，并展开相关试验。
关键词：变压器；频响分析法；绕组变形；短路阻抗法
一、频响分析法和短路阻抗法相结合的变压器绕组变形模拟测试
本试验采用模型变压器对理论分析进行验证，试验设备采用基于扫频短路阻抗法的绕组变形测试系统，接线方式如图1所示，将变压器原边加压副边短接，在加压侧施加≥100W的大功率扫频信号，通过测量装置获得激励和响应信号，从而绘制出扫频短路阻抗法的试验曲线，进行变换不同的坐标系等处理，使数据的特性显示更加明显。
通过试验对比，可以得出以下结论：①在频率大于45k Hz以后，模型变压器在低压二次开路及短路情况下测的的相应曲线基本重合，因此扫频短路阻抗法可以获得在中、高频频段与传统频率响应法一致的频响曲线；②低频段两种方法下获得的曲线差别较大，但二次短路情况下（<1k Hz）获得的曲线表现为线性，与频率成正比，可以认为是集中参数的漏抗，如图3短路阻抗-频率曲线的低频段所示。通过短路阻抗-频率特征曲线，可以获得50Hz时的短路阻抗值（见表1），与铭牌值进行比较相差不大，短路阻抗值的测量精度满足要求；③扫频短路阻抗法可以将频率响应法和短路阻抗法有机的结合在一起，一次测试能够同时获得频响曲线和短路阻抗-频率曲线，在低频段和中高频段可以分别运用短路阻抗值和频响曲线的差异来判断变压器是否存在绕组变形。
二、频响分析法和短路阻抗法相结合的的判断方法的研究
对扫频阻抗法获得的数据进一步处理，还可以获得以下特征曲线：①阻抗/ω-频率（Zk/ω-f）特征曲线；②阻抗-频率（Zk-f）特征曲线；③电阻-频率（R-f）特征曲线；④电抗-频率（X-f）特征曲线。通过在模型变压器绕组上串联电感和并联电容，模拟绕组变形引起的参数变化，研究利用不同特征曲线上的变化特征来判断变压器绕组变形的分析方法。
1）模拟绕组电感参数变化的测试曲线分析
在模型变压器的低压侧串联0.96m H电感值的电感器，模拟变压器变形引起电感参数变化时的测试曲线。由图4可以看出，串联电感后低频段出现较明显的平移，其他频率部分也发生微弱的平移，但不明显；其中中频100k Hz附近出现波峰反相的现象。由于与频率成正比，变化范围较大，实际应用中较难比较曲线的变化，需要进行进一步的处理。
? 由于电感变化对低频段影响较明显，对30Hz~10k Hz的阻抗/ω-频率（-f）特征曲线进行分析，如图5所示，在对应位置有明显变化，特别低频段的明显平移，所以在1k Hz以下频率范围内，判断绕组变形时可以将这一参数量作为判断变形的依据。
在图6电阻-频率（R-f）特征曲线、图7电抗-频率（X-f）特征曲线中，中频100k Hz附近电感变化反映比频响曲线更明显，因此R-f特征曲线和X-f特征曲线适合于判断绕组变形在中高频频段引起的参数变化。
2）模拟绕组电容参数变化的测试曲线分析
在模型变压器的入口端并联30p F电容，模拟变压器高压引线移位等变形故障引起的对地分布电容参数改变时的频响曲线。如图8所示，并联电容后高频段出现明显的波峰移位现象和曲线平移，但在低频段没有明显变化。50Hz的短路阻抗如表2所示。对短路阻抗数据进行进一步归一化处理，绘制曲线和R-f曲线，观察两种曲线在并联电容前后的变化情况，如图9和图10所示。
?通过对比几个波形可以看出，在电容性的改变引起的影响，在频率响应曲线上较明显，在阻抗-频率特征曲线，阻抗/ω-频率特征曲线上仅有微弱反映，但在图10的电阻-频率特征曲线上出现明显的波峰移位、反相现象，反映较灵敏。
三、小结
综上所述，本文通过对传统变压器绕组变形诊断的两种方法进行结合，既保留原有两种诊断方法的特征量，又增加了新的判断参考参量用于绕组变形的判断，希望能为以后的相关工作提供参考。
参考文献：
[1]DL/T 1093-2008电力变压器绕组变形的电抗法检测判断导则[S].2004.
[2]Q/GDW 168-2008输变电设备状态检修试验规程[S].北京：国家电网公司，2008.
论文作者:杨娟
论文发表刊物:《河南电力》2018年8期
论文发表时间:2018/10/18
标签：曲线论文; 阻抗论文; 绕组论文; 频率论文; 变压器论文; 特征论文; 频段论文; 《河南电力》2018年8期论文;