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中試控股技術研究院魯工為您講解：變壓器嚴重變形測試儀（源頭大廠）

ZSBR-8500變壓器繞組變形測試儀

雙通道16位AD采樣,8寸彩色觸摸屏，亮度可調,USB2.0接口,支持數據上傳和聯機測試
先進的DDS掃頻技術
參考標準：DL/T 911-2016

變壓器繞組變形測試儀：變壓器設計制造完成后，其內部結構和各項參數基本保持不變，因此每個線圈的頻域響應也隨之確定，正常繞組的變壓器，其三相頻域響應曲線耦合程度基本一致；
當變壓器在試驗過程中出現匝間、相間短路，在運行中出現短路或其他故障因電磁拉力造成線圈移位，在運輸過程中發送碰撞造成線圈相對移位，這些因素都會使變壓器分布參數發生變化，其頻域響應也發生變化，根據頻域響應曲線即可判斷變壓器的變形程度；

1.變壓器設計制造完成后，其內部結構和各項參數基本保持不變，因此每個線圈的頻域響應也隨之確定，正常繞組的變壓器，其三相頻域響應曲線耦合程度基本一致；
2.當變壓器在試驗過程中出現匝間、相間短路，在運行中出現短路或其他故障因電磁拉力造成線圈移位，在運輸過程中發送碰撞造成線圈相對移位，這些因素都會使變壓器分布參數發生變化，其頻域響應也發生變化，根據頻域響應曲線即可判斷變壓器的變形程度；
3.基于以上思想和先進的測量技術，本設計了變壓器繞組變形測試儀，該儀器能準確繪制各相頻域響應曲線，通過測量曲線的橫向、縱向對比，可以準確的判斷變壓器的變形程度。
4.本儀器符合DL/T911 2004《電力變壓器繞組變形的頻率響應分析法》標準。

當變壓器遭受短路電流沖擊或其他沖擊后，變形有以下幾種：
①繞組整體變形，是由于運輸過程中，受到沖擊、傾斜、振動等外力影響，造成繞組位移。這種變形繞組尺寸不變，只是對鐵芯的相對位移變化。繞組的電感量、餅間電容量不變，對地電容量變化。一般電容量減小。

在等值電路中，諧振峰點向高頻方向平移。所以，這種變形后所測頻譜圖中，和以前比較，各諧振點都仍然存在，不發生變化，只是峰值均向高頻方向平移(向右)。
②中試控股詳細講解餅間局部變形，在短路電磁力作用下使部分固定不牢線餅被擠壓，另外一些線餅拉長，這樣餅間電容被改變。這種變形的后果使等值電路圖中一些電感變大，一些變小；

與電感并聯的餅間電容也隨之改變。測量頻譜圖時，部分諧振峰點向高頻方向移動，而且峰值下降；部分諧振點向低頻方向移動，峰點升高。通過諧振峰值變化情況，判斷餅間變形面積和變形程度。
③匝間短路，從理論上講繞組發生匝間短路后，電感值下降，頻譜曲線發生明顯變化，幅值上升，一些諧振點峰值消失。

但理論是這樣的，實際上難以捕捉到這種情況。一旦運行中發生匝間短路，線匝將被燒斷，重瓦斯跳閘，壓力釋放閥動作，這時變壓器油色譜分析也會不合格，變壓器將吊罩檢查的。
④引線位移變形，由于引線長度較大，固定不牢時，運行中產生位移變形。當引線位移時，等值電路中表現為兩端口電容變化。

當信號入口端引線位移但引線電容與其他電路并聯之，所以它的變化不會對頻譜曲線有明顯變化；而輸出端引線位移，引線電容變化后對頻響曲線有明顯變化，尤其是曲線中300kHz～1MHz范圍內。所以，在實際測試中，采用中性點注入信號源，以防上述的影響。

如果引線對地電容減小，頻段內幅值上升，反之，則下降；引線對地電容變大，預示著引線向外殼方向移動，引線對地電容變小，則表示引線向繞組方向移動。
⑤中試控股詳細講解繞組輻向變形，當繞組受輻向力作用時，使內繞組向內收縮，直徑變小，電感量變小。這時內外繞組間距離變大，其電容變小，將使頻譜圖中的諧振峰點向高頻方向移動，且幅值有所增大。

⑥繞組軸向扭曲變形，當變壓器繞組間隙較大或有部分撐條移位，在電磁力作用下，使繞組在軸向被扭曲為S狀。這時部分餅問電容和對地電容減小。測量的頻譜圖上，有部分諧振峰向高頻方向移動，在低頻段諧振峰幅值下降，中頻段峰值略有上升，高頻段不變。
ZSBR-8500變壓器繞組變形測試儀技術指標
1. 設置6種不同的掃描方式：
線性 1K-1000kHz_1.0步進1kHz    1000點
線性 1K-1000kHz_0.5步進0.5kHz   2000點
線性 1K-2000kHz_1.0步進1kHz    2000點
線性 1K-2000kHz_0.5步進0.5kHz   4000點
分段100HZ - 1000kHz             1440點
分段100HZ - 2000kHz            2440點
2. 測量范圍：(-100dB） - （+20dB）
3. 測量精度：0.1dB；
4. 掃描頻率精度：0.01%；
5. 信號輸入阻抗：1MΩ；
6. 信號輸出阻抗：50Ω；
7. 同相測試重復率：99.9%

產品簡介
1. 采用先進的DDS掃頻技術;
2.采用雙電源供電:市電AC220V士10%，內電源6V5AH蓄電池;
3. 采用高速，高集成化微處理器設計;
4.輸出正弦波幅值可通過軟件設置;
5.雙通道16位AD采樣;
6. 8寸彩色觸摸屏，亮度可調;
7. 多可以保存120組測量數據，供隨時查閱或上傳至PC機;
8. 有強大的.上位機軟件,曲線分析、打印和生成word文檔;
9.USB2、0接口，支持數據.上傳和聯機測試;

ZSBR-8500變壓器繞組變形測試儀采用先進的DDS掃頻技術;

ZSBR-8500變壓器繞組變形測試儀采用雙電源供電:市電AC220V士10%，內電源6V5AH蓄電池;

1 故障概況

2014年8月，某220kV變電站在暴風雨過程中發生110kV、35kV多條線路跳閘，并發生35kV側出口短路，造成變壓器差動保護動作，重瓦斯跳閘，輕瓦斯發出信號。變壓器型號為：SSZ10-180000/220聯結組別為：YNyn0d11。

2 基本檢查及試驗

1）進行二次回路檢查，校驗二次回路有無缺陷造成誤動。2）對變壓器油樣、氣樣進行色譜分析。3）進行電氣試驗常規檢查，主要選擇繞組變形及繞組直流電阻測試。4）對瓦斯繼電器進行校驗，檢查其動作是否可靠。

3 故障判斷

經檢查發現二次回路及氣體繼電器正常，試驗數據分析如下：

3.1 色譜數據分析

事故發生后，試驗人員采集了瓦斯氣體和油樣進行了色譜分析，數據如下：

故障前：2014.6.7日

表1 變壓器本體底部取樣氣體各組分含量

變壓器本體底部取樣氣體各組分含量

故障后2小時：2014.8.7日11時

表2 變壓器不同部位取樣氣體組分含量

變壓器不同部位取樣氣體組分含量

有數據分析可知：

1）故障類型為電弧放電。本體油樣色譜分析數據與上次試驗數據相比有明顯增大，并且遠遠超過規程規定的注意值。運用三比值法進行分析：C2H2/C2H4=1.5；CH4/H2=0.8；C2H4/C2H6=3.85上述比值范圍編碼為（1、0、2），可判斷故障性質為“電弧放電”。

2）突發性故障。運用平衡判據公式計算：qi=CIlKI/CiK（1）。CIl-在平衡條件下，油中溶解氣體組分的濃度μL/L；CiK-在平衡條件下，氣體繼電器中組分的濃度μL/L。KI-組分i的奧斯特瓦爾德系數。

表3 平衡判據計算值

平衡判據計算值

根據平衡判據計算公式計算出的H2和烴類氣體qi值遠大于2.0，說明此變壓器存在突發性故障。

3）是否涉及紙絕緣。運用特征氣體法判斷，從一氧化碳和二氧化碳數據分析，CO2/CO＜3，懷疑故障涉及固體絕緣。但與上次測定值比較，CO、CO2含量增量并不明顯，可判斷放電時線圈絕緣紙未受損傷或受損傷面積很小，或是放電發生在有油中裸金屬部位，因此判定線圈未燒斷。

4）根據故障后變壓器本體不同位置的油樣分析可以看出，故障2小時變壓器本體底部氣體濃度Zui大，因此，基本可以判定故障發生在變壓器本體下半部分。

3.2 繞組變形測試

3.2.1 頻響法測試波形

本臺變壓器沒有繞組變形的初始數據對比，因此對其三相繞組幅頻響應特性進行了橫向比較，發現中、高壓側繞組波形正常，低壓側曲線LVbc與曲線Lvab、LVca兩相的波峰和波谷的頻率分布位置以及分布數量均存在差異。而同一制造廠在同一時期制造的同型號變壓器的三相繞組的幅頻響應特性一致性卻較好，故可判定變壓器在遭受突發性短路電流沖擊后繞組發生變形。

由于原始幅頻響應曲線未知，僅從此次試驗曲線判斷，可能是曲線LVbc幅頻響應特性發生變化，也可能曲線Lvab、Lvca幅頻響應特性同時發生變化，即可能是c相繞組變形，也可能是a、b兩相同時變形。從相關系數也可看出，曲線2即LVbc與1、3兩條曲線的相關性較差，分別為0.713和0.943，而1、3兩條曲線的相關性較好為1.201。至于繞組變形程度，根據其相關系數，符合DL/T 911-2004給出的明顯變形判斷標準：1.0＞RLF≥0.6或RMF＜0.6。

因此基本判定低壓側c相繞組變形或者是a、b兩相同時變形，其變形程度為明顯變形。

圖1 #2主變低壓繞組頻率響應特征曲線

主變低壓繞組頻率響應特征曲線

1:LVab01.twd:環境溫度30.0℃,變壓器油溫30.0℃,低壓繞組ab相,診斷性試驗,2014年08月07日22時45分測量

2:LVbc01.twd:環境溫度30.0℃,變壓器油溫30.0℃,低壓繞組bc相, 診斷性試驗,2014年08月07日22時46分測量

3:LVca01.twd:環境溫度30.0℃,變壓器油溫30.0℃,低壓繞組ca相, 診斷性試驗,2014年08月07日22時48分測量

表4 #2主變低壓繞組相關系數分析結果

主變低壓繞組相關系數分析結果

3.3 繞組連同套管的直流電阻數據分析

表5 變壓器低壓側繞組連同套管的直流線電阻數據分析表

 變壓器低壓側繞組連同套管的直流線電阻數據分析表

表6 變壓器低壓側繞組連同套管的直流相電阻數據分析表

變壓器低壓側繞組連同套管的直流相電阻數據分析表

由以上試驗數據可以看出，變壓器低壓側繞組連同套管的直流相電阻不平衡系數為：2.36%，超過了規程規定的注意值2%，與上次試驗數據縱向比較，C相變化Zui大，其增幅也達+2.4% ，說明該相繞組在變形的基礎上，還可能存在匝間或層間短路故障，但數量并不多。

4 解體驗證

變壓器返廠后進行了解體檢查，解體后發現該變壓器低壓繞組C相明顯變形，在其下半部分有明顯放電痕跡，少量絕緣層破損，導線外漏，打開綁扎帶，發現有 2匝線圈發生匝間短路，解除繞組后還發現鐵芯有一處放電痕跡。

5 總結

綜合以上幾種試驗數據的分析來看，變壓器油及瓦斯繼電器內氣體色譜成分分析為有效和靈敏，可以準確判斷出故障性質，即過熱故障、電弧放電故障、火花放電故障及局部放電故障。

根據平衡判據可以判斷是否為突發性故障。并且根據變壓器本體不同部位的氣體含量，可以判斷出故障大體發生的位置。

頻響法測試繞組變形曲線是發現繞組變形直接也直觀的方法，如果有原始曲線，通過對比就可以判斷故障相繞組的變形程度；如果沒有原始曲線，根據其高、中、低各頻段的相關系數，也可以判斷其繞組變形的程度。

但有時不能準確判斷是一相發生變形還是另外兩項相同時發生變形，此時可結合直流電阻的測試數據，來準確判斷故障發生的具體相別。

這幾種方法在發現變壓器繞組變形故障時，可以相型及準確位置，為準確檢修提供依據。

中試控股詳細講解當轉子繞組發生匝間短路時，嚴重者將使轉子電流增大、繞組溫度升高、限制電機的無功功率；有時還會引起機組的振動值增加，甚至被迫停機。因此，當發生上述現象時，必須通過試驗找出匝間短路點，并予以消除，使發電機恢復正常運行。