变压器绕组变形的在线监测研究

李民

摘 要：在电力系统中，变压器是整体系统的关键设备，一台大型电力变压器出现问题就会导致大面积停电，会造成严重的经济损失。在线监测能够正确及时的对变压器绕组变形进行监测，及时发现事故隐患，延长变压器的实际使用寿命，很大程度的防止由于变压器绕组引起的大面积停电。因此，对变压器的安全性、稳定性和可靠性提出了更高的要求。变压器绕组变形的在线监测方法有多种，该文简述了变压器绕组变形的多种检测方法，并探讨了传递函数法在变压器绕组变形在线监测中的应用。

关键词：变压器 绕组变形 在线监测 传递函数法

中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）11（b）-0088-01

随着经济的快速发展和电力网的日益扩大，城镇对于电力的需求也逐步增加。为了能够提供稳定的供电，供电系统的容量也随之持续扩大。在整个电力系统中，变压器是输配电的重要设备，其容量和电压等级也日益增高，因此，对变压器的安全性、稳定性和可靠性提出了更高的要求。

1 变压器绕组变形的检测方法

变压器绕组变形是变压器出现故障的重要因素，主要是由于短路冲击所造成的短路电动力的影响。尽管电力变压器在结构设计上有非常严格的规定，但是绕组变形现象还是比较常见的，严重影响了变压器的稳定性、安全性和可靠性。目前我国常用的绕组变形检测方法主要有以下几种。

（1）短路阻抗法短路阻抗法。分为电阻分量和电抗分量，在通常情况下，电阻分量小于电抗分量。变压器出现绕组变形之后，会造成绕组的几何尺寸或相对位置出现改变，从而反映适中阻抗的变化，测量短路前后的短路阻抗值是检测变压器绕组变形的有效方法。适中阻抗法可以实现在线监测，不过此种方法的敏锐性不高，容易造成错误判断，还需要相对较长的测试时间，通常将其与其他方法协同使用。

（2）低压脉冲法。当电压频率较高时，变压器绕组的铁芯就会失去作用，变压器绕组产生变化后，会直接影响到相应部分的电厂、电容参数，绕组对施加的低压脉冲的响应波形会产生变化，将其进行对比就可以检测变压器是否发生绕组变形。低压脉冲法在实际现场应用时，会由于现场的各种电磁干扰而影响结果，可重复性不高。

（3）频率响应分析法。在较高频率下，变压器绕组等效于由电感、电容等分布参数组成的一个二端口网络，如果变压器绕组出现变形，那么其分布的参数也会随之改变，相应反映出的频响特别曲线也会随之改变。频率响应分析法具有较高的敏锐性，且受电磁干扰影响小，具有良好的重复性，不过其容易受到不确定因素的影响，目前还没有权威性的诊断判定依据，诊断结果存在不确定性。

（4）在线监测漏抗法。在短路阻抗法的基础上，利用在线监测变压器短路电抗的变化从而做出检测。在线监测绕组短路电抗的最大特点就是可以在变压器运行过程中进行实时监测，具备良好的应用性和经济性。绕组短路电抗值不大，绕组变形时短路电抗的变化也不是很明显，在线监测漏抗法的精确度和结果稳定性有待提高。

（5）传递函数法。传递函数所反映的是电路本身的特性，不会受到外作用影响。当变压器绕组变形后，其等效的电路参数也会随之改变，传递的函数也会有所变化。通过检测传递函数的频谱图差异来判断变压器绕组是否发生变形，此外，还有电容量变化法、超声波检测法、振动监测法等。

2 变压器绕组变形在线监测

通过传递函数法可以检测变压器绕组变形，为在线监测提供了一种可靠的检测方法。该文主要分析传递函数法在变压器绕组变形在线监测的应用。变压器绕组发生变形后，绕组的传递函数也会随之改变，利用在线监测绕组传递函数的方法对绕组变形进行检测，当两条传递函数曲线相关性显著降低时，可认定绕组变形。

（1）变压器绕组变形在线监测方法。

在线监测的具体实施根据实际情况有两种选择，已有变压器绕组原始传递函数数据，可以进行在线采集变压器绕组数据构造绕组传递函数，将两组函数进行比较如果存在显著下降现象，那么就可以认定为绕组变形；变压器绕组传递函数数据未知，则可通过采集同型号变压器的数据与在线采集数据进行比较，如果有显著下降，可认定为绕组变形。此外，通常情况下，绕组变形发生于变压器出口短路之后，在线监测系统可以对变压器工作电流实施监测，如果变压器出现短路或者出现负荷情况，系统可以自动加强监测密度。在获取变压器的传递函数曲线时，采用变压器工作电流中的高频成分来构造变压器传递函数，一方面能够确保获得高频分量的准确性，另一方面还可以在线监测，实现同步性。

传递函数法数据经电流传感器传输到数据采集卡中，对其完成数据预处理后传输到上位机中进行数据处理。传递函数法在测试的整个过程中都没有与变压器发生直接的电联系，对变压器没有影响，同时还不需要进行在线注入信号，避免了诸多困难。

（2）变压器绕组变形在线监测系统概述。

所有在线监测系统都是经过以下过程完成的，即信号的变送和采集、数据的分析和处理、结果的输出和显示。这也就代表变压器绕组变形在线监测系统有三个部分，即被变压器和传感器、信号预处理及数据采集系统、数据处理系统。在一般情况下，在线监测由计算机和监测系统软件共同完成。如图1所示。

监测系统获得数据后对绕组数据进行参数计算、谱图显示以及变形诊断等操作。监测系统软件主要有三个模块，分别为参数设置模块、测试控制模块、数据处理模块。数据采集卡是监测系统中的重要设备。

3 结语

该文探讨了绕组变形的传递函数法，并进一步完成了变压器绕组变形在线监测系统。对影响传递函数的其他因素没有给予分析，整个系统有一些方面需要深入改善。此在线监测系统可以与其他变压器在线监测系统配合使用，从而确保变压器的正常运行。

参考文献

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