電力變壓器繞組變形頻率響應測試與圖譜分析3900字

1、電力變壓器繞組變形頻率響應測試與圖譜分析3900字 摘要：頻率響應法是通過比擬加在變壓器繞組上的掃頻信號與經(jīng)過繞組后輸出的須率響應信號，同時考慮相間頻率響應特性曲線的變化來檢測繞組變形情況的方法，由于電力變壓器發(fā)生故障是少數(shù)，標準中相關系數(shù)的判斷邊界還不完善，僅通過標準給出的判據(jù)來判斷容易發(fā)生誤判。本文對圖譜頻率響應特性曲線的變化對應對變形發(fā)生的部位、程度和種類進展仔細的分析和判斷，并在實際測試中進展了論證，為以后變壓器繞組變形分析判斷及維修決策提供根據(jù)。 畢業(yè)關鍵詞：電力變壓器繞組；頻率響應法；變形；圖譜分析0前言 電力變壓器是電網(wǎng)中最為重要、昂貴的設備之一，它的平安穩(wěn)定運行對整個電網(wǎng)的平安

2、意義極其重大。但是由于受到短路電流沖擊等各種因素的影響，變壓器繞組可能發(fā)生變形，而且不易被發(fā)現(xiàn)。因此，有效和準確地判斷變壓器繞組變形現(xiàn)象是電力試驗的一項重要工作。茂名供電局從1996年開場開展主變繞組變形試驗工程，本局共有兩臺繞組變形測試儀，廠家與型號為：北京圣泰實時電氣技術TDT6U型。經(jīng)過多年的理論，總結出一些圖譜分析的規(guī)律，在220kV榭平嶺站、220kV金山站、110kV石鼓站、35kV云潭站等多個變電測試發(fā)現(xiàn)變壓器繞組有變形現(xiàn)象中圖譜分析能較為準確的判斷出變形發(fā)生的部位程度及種類，經(jīng)吊罩檢修證實圖譜分析為我們判斷變形提供重要根據(jù)。1變壓器繞組變形產(chǎn)生的原因1變壓器在運輸過程中受到?jīng)_擊

3、。2在運行過程中，變壓器外部發(fā)生短路故障，變壓器線圈流過很大的短路電流，一般為其額定電流的幾倍至幾十倍，在強大電動力的沖擊下，變壓器繞組有可能會失去穩(wěn)定而導致變形現(xiàn)象的出現(xiàn)，如鼓包、扭曲、移位等，嚴重的將直接造成變壓器損壞。2頻率響應分析法 雖然目前繞組變形的頻率響應分析法有了專門的電力行業(yè)標準DL/T9112022?電力變壓器繞組變形的頻率響應分析法?，它的形成主要來源于對物理現(xiàn)象的直覺分析和現(xiàn)場的經(jīng)歷積累，但是由于電力變壓器發(fā)生故障是少數(shù)，標準中相關系數(shù)的判斷邊界還不完善，一方面需要在長期的理論中積累判斷經(jīng)歷，并非所有的變形都會立即危及到變壓器的平安運行。因此，就有必要對變形發(fā)生的部位、程

4、度和種類進展仔細的分析和判斷，從而為維修決策提供根據(jù)。2.1 頻率響應測量原理上圖為變形測量原理示意圖，其中，Ri為信號發(fā)生器內，Ro為輸出取樣電阻 50，Ls線圈電感，Cs為串聯(lián)的餅間電容， Cg為對地分布電容。2.2試驗圖譜數(shù)據(jù)分析比擬及其判斷的一般原那么1 低壓繞組為主，高、中壓繞組為輔 實際上，低壓繞組發(fā)生短路故障的幾率要比高、中壓繞組高的多。因此，對于大型變壓器而言，低壓繞組的頻譜是判斷變形的重要特征圖譜。無論是相與相之間的橫向比擬，還是與上次(或原始值)的縱向比擬，低壓繞組的特征頻譜是主要根據(jù)。2橫向比擬為主，縱向比擬為輔 由于橫向比擬的曲線測試條件、接線方式根本一致，因此應優(yōu)先考

5、慮進展相與相之間的橫向比擬，再進展與原始數(shù)據(jù)或上次數(shù)據(jù)的縱向比擬。另外，應優(yōu)先考慮與原始數(shù)據(jù)的縱向比擬。3低頻段為主，中、高頻段為輔 a. 當頻響特性曲線低頻段(1kHz100kHz)的諧振峰發(fā)生明顯變化時，通常預示著繞組的電感變化或發(fā)生整體變形現(xiàn)象。頻譜中100kHz以下的頻譜發(fā)生改變或第一個諧振峰發(fā)生位移，說明繞組整體電感變化或整體變形。對絕大多數(shù)變壓器來說，其三相繞組低頻段的響應特性曲線較為一致。假如發(fā)現(xiàn)不一致的情況，一般說明線圈整體構造出現(xiàn)問題，可能會危及運行，應慎重對待，根據(jù)其它測試手段來重點分析判斷。 b.當頻響特性曲線中頻段100kHz600kHz的諧振峰發(fā)生明顯變化時，通常預示

6、著繞組發(fā)生扭曲和鼓包等部分變形現(xiàn)象，因為在頻率范圍內，繞組的分布電感和電容均發(fā)揮作用，其頻率響應特性具有較多的諧振峰，故而根據(jù)其各個諧振峰頻率的變化情況可以較靈敏地反映出繞組分布電感、電容的變化情況。對于那些遭受突發(fā)短路電流沖擊的變壓器，假如其諧振峰頻率的分布與短路沖擊前的有較大改變，例如諧振峰頻率左右挪動或諧振峰數(shù)目減少或增多，通常可認為繞組發(fā)生了部分變形現(xiàn)象。 c.當頻響特性曲線高頻段600kHz的諧振峰發(fā)生明顯變化時，通常預示著繞組的對地電容改變。因為在高頻條件下，繞組的感抗增大，根本被餅間分布電路所旁路，故對諧振峰變化的影響程度相對較低，根本以電容的影響為主。由于繞組餅間電容通常較大，

7、故對地電容的改變如繞組整體位移或分接開關引線的對地間隔 發(fā)生變化是造成該頻段內頻響特性曲線變化的主要因素。假如在中頻和高頻段頻譜圖發(fā)生差異，應詳細的分析這種差異是否代表線圈引線的構造差異或分接開關引線長短的差異，這種差異有些是變壓器設計制造中固有的。(4觀察波形為主，相關系數(shù)判斷為輔 通過相關系數(shù)可以定量描繪出兩條波形曲線之間的相似程度，通?？勺鳛檩o助手段用于分析變壓器的繞組變形情況，詳細結果還應根據(jù)變壓器的運行情況及其它信息綜合判斷。值得注意的是，在實際運用中，不能死搬硬套上述標準(特別是對遭受過短路沖擊的變壓器)。假如需要確定線圈變形的詳細情況和變形的嚴重程度，那么應詳細對被測繞組頻率響應

8、特性曲線的變化情況進展分析，找出波形的各種細微變化和開展趨勢來慎重分析。(5差異出如今第n個峰，那么變形面積為1/n。2.3繞組變形的種類及頻譜分析2.3.1 整體變形(1整體變形軸向拉伸線圈在高度上增加，將使線圈的總電感減?。痪€圈餅間的電容下降。變形相曲線第一個諧峰向高頻方向挪動。還將隨著幅值下降。 該變壓器B相的第一個諧振峰向低頻方向挪動，同時第一諧振峰還將伴隨著幅值升高，中高頻部分的曲線與正常相的頻譜曲線一樣。該圖形與整體壓縮情況完全吻合。相關系數(shù)也顯示該變壓器繞組出現(xiàn)了變形?；貜S檢查發(fā)現(xiàn)確實是在運輸過程中繞組被擠壓而出現(xiàn)了整體變形。5整體變形匝間短路 匝間短路是一種較容易發(fā)生，且危害較

9、大的故障。匝間短路的直接結果是線圈的電感量減小，品質因數(shù)下降。頻譜曲線只有低頻段的前面一小部分變化較大，以10kHz以下的部分變化最為明顯。對應到頻譜圖，其低頻起始端的諧振曲線明顯上移20dB，對應的第一諧振峰消失。2022年8月，我局對某匝間短路跳閘后變壓器行繞組變形試驗，圖形如下所示。 該變壓器的中頻和高頻段的相關系數(shù)都是非常好的，且低頻段都超過了1.0，這樣就可能因誤判為輕度變形而被無視。 另外還有幾臺發(fā)生匝間短路的變壓器低頻段的相關系數(shù)小于1，也是在0.9的附近，同樣可能被誤判為輕度變形。分析認為匝間短路時只是短路了部分匝，整體的電感變化較小，電容的變化更小，因此會發(fā)生誤判斷。 單純的

10、采用?電力行業(yè)標準電力變壓器繞組變形的頻率響應分析法?中給出建議的方法不一定能完全正確的判斷出所有的變形情況，如匝間短路就是該方法的盲點。 觀察以上繞組變形圖形及我局其它一些匝間短路的圖形發(fā)現(xiàn)，所有的匝間短路都是故障相的第一個峰出現(xiàn)倒向，且高壓、低壓都出現(xiàn)該情況，從圖形上判斷就非常明顯。2.3.2 部分變形 線圈的總高度未發(fā)生改變, 部分線餅出現(xiàn)小程度的 改變。線圈的總電感根本不變, 所以故障相和非故 障相的頻譜曲線在低頻段的第一個諧振峰點處將重合, 隨著部分變形面積的大小, 對應的后續(xù)幾個諧 振峰將發(fā)生位移。 我局高試班對220kV榭平嶺站#1主變進展繞組變形測試，以下為變低繞組變形測試結果

11、： 圖8榭平嶺站#1主變繞組變形測試圖 圖9榭平嶺站#1繞組變形圖 可以看出B相在中頻部分波形與AC相差異比擬大，其相關系數(shù)為R1-2為0.49；R2-3為0.34，均小于0.6，判斷有發(fā)生扭曲和鼓包等部分變形現(xiàn)象。 經(jīng)吊罩檢查(如上圖9)，可以看到B相變低有明顯扭曲和鼓包，印證了之前圖譜分析是正確的。2.3.3 分接開關燒蝕 開關觸頭上一個電阻和一個電容的并聯(lián)，插在電感電路上 時，將與各支路電感電容諧振，會產(chǎn)生很多小的諧振峰。 圖10分接開關燒蝕圖3退出運行的判斷根據(jù)(1發(fā)生匝間短路、軸向拉伸、壓縮變形不容 許投運。(2分接開關燒蝕只需檢修開關。(3發(fā)生短路故障，一定會有變形發(fā)生，只有危及運行平安的變形情況才需要處理。4結論(1)變壓器繞組變形測試能行之有效的反映出幅相拉伸、壓縮，軸向拉伸、壓縮、部分等變形情況，是不可缺少的試驗工程。(2)對于匝間短路的情況僅通過標準給出的判據(jù)來判斷容易發(fā)生誤判，可將這種情況單獨考慮，也可適當?shù)恼{整頻域分段或根據(jù)經(jīng)歷從圖形得到正確的結論。(3)按試驗圖譜數(shù)據(jù)分析比擬及其判斷的一般原