电容式套管末屏接线法在绕组变形测试中的应用研究

2014-03-19

四川电力技术 2014年2期

(国网四川省电力公司检修公司，四川成都 610041)

0 引言

电力变压器绕组因为短路故障电流冲击、安装过程中的意外冲撞等原因可能会受到机械力或电动力的作用，从而发生轴向或径向的尺寸变化，通常表现为绕组局部扭曲、鼓包或移位等特征，这就是变压器的绕组变形[1-6]。

绝缘试验和油的试验都难以发现绕组变形，因此绕组变形构成了潜伏性故障，从而产生电力变压器安全运行的隐患，鉴于变压器绕组变形的潜伏性和危害性，必须积极开展变压器绕组变形工作，预防事故的发生，确保变压器的安全稳定运行和绕组状态的在控、可控。目前，国网四川省电力公司检修公司使用的绕组变形测试方法是频率响应法。常用的变压器绕组变形频率响应的接线方法是扫描输入信号接线夹子接在中性点套管首端即将军帽上部的金属部分，响应输出信号接线夹子接在高、中压套管首端即将军帽上部的金属部分。

下面将介绍频率响应法的原理，提出用套管末屏接线取扫描输出信号的新方法替代套管首端接线取扫描输出信号的旧方法，对新旧两种方法进行基于二端口网络的原理比较，并通过试验验证用新方法代替旧方法的可行性即两种方法测试结果具有一致性的对比关系。

1 常用的套管首端接线法原理分析

当扫描输入信号Vi接线端子接在中性点套管首端即将军帽上部的金属部分，响应输出信号Vo接在高、中压套管首端即将军帽上部的金属部分时，绕组的等效网络如图1。

图1 变压器绕组的二端口等值网络图

在图1中，Cg为绕组对地电容，Cb为套管对地电容，Ls为线圈每匝电感，Cs为线圈匝间纵向电容，Rs为绕组变形测试仪器扫描信号输出电阻，R为绕组变形测试仪器的匹配电阻，Vi是扫描输入信号，Vo是扫描输出信号。如果变压器绕组发生了轴向、径向尺寸变化等变形现象，势必会引起图1中网络的Ls、Cs、Cg等分布参数的变化，导致传递函数H(jω)的零点、极点分布发生变化，从而使得频率响应曲线发生变化。

2 通过套管末屏接线的绕组变形频率响应测试方法的初步分析

一般而言，扫描输入信号Vi接线夹子接在中性点套管首端即将军帽上部的金属部分，响应输出信号Vo接线夹子接在高、中压套管首端即将军帽上部的金属部分，与之相应的变压器绕组的等值网络图如图1。

但如在500 kV变压器上用以上方法进行绕组变形频率响应测试，就会牵涉到以下问题：由于变压器器身和高、中压套管的高度，必须进行高空作业，使用高架车来将扫描输入信号Vi接线端子接在高压套管将军帽上部的金属部分，并要有人攀爬中压套管实现将扫描输入信号Vi接线端子接在中压套管将军帽上部的金属部分，这样一来就带来了高空作业的危险点隐患，并增加了作业时间，降低了作业效率。如果能通过高、中压套管末屏直接取响应输出信号Vo，则无疑不再需要高压套管的高架车高空作业以及对中压套管的攀爬，这样就能减少危险点，简化现场操作过程，节约操作时间，提升工作效率。

变压器套管是一个无感电容，响应输出信号Vo如不取自高、中压套管首端即将军帽上部的金属部分而是直接取自高、中压套管的末屏，这只是相当于改变了高、中压套管自身的无感电容Cb在变压器等值网络中的分布方式，与变压器绕组并联变成了与变压器绕组串联，而无源线性双口网络其它部分不发生任何变化，此时的双口等值网络如图2。

图2(通过套管末屏接线取扫描输出信号)中二端口网络的频率响应曲线与图1(通过套管首端接线取扫描输出信号)中二端口网络的频率响应曲线相比到底会发生什么变化，能否通过用套管末屏接线取扫描输出信号的新方法替代套管首端接线取扫描输出信号的旧方法，将是下面通过试验研究的问题。

图2 通过套管末屏取扫描输出信号的变压器绕组的二端口等值网络图

3 试验研究及分析

2013年5月，国网四川省电力公司检修公司变电运检中心电气试验人员对某500 kV变电站某500 kV主变压器的中压侧进行了通过套管末屏接线取扫描输出信号以及通过套管首端接线取扫描输出信号两种不同的接线方法进行了频率响应法绕组变形测试，测试结果如图3及图4。

从图3和图4可以看出，在1到600 kHz的区段，图2(通过套管末屏接线取扫描输出信号)中二端口网络的频率响应曲线与图1(通过套管首端接线取扫描输出信号)中二端口网络的频率响应曲线相比只是沿着纵坐标轴向下平移了一小段距离，但是二者的波形走向趋势规律是完全一致的，可以建立起对照关系。因此在1到600 kHz的区段，用图2即高、中压套管末屏取扫描输出信号的接线方法，而不是用图1即通过高、中压套管首端取扫描输出信号的接线方法，丝毫不会影响对绕组变形的判断和灵敏度。而绕组变形频率响应法的重点分析区段正是1到600 kHz[1]，在这个重点分析区段两种接线方法各个极值点即波峰、波谷对应频率和对应幅值具有一致性和对应性的关系，因此用通过套管末屏接线取扫描输出信号的接线方法替代通过套管首端接线取扫描输出信号的接线方法具有显著的现实性、可行性。