频率响应法变压器绕组变形试验

张 旭

中国化学工程第三建设有限公司 安徽合肥 230601

变压器运输过程中若受到碰撞冲击，绕组可能会发生轴向、径向尺寸变化、位移、扭曲、鼓包等变形，最后导致变压器绕组的运行参数发生变化，进而影响并改变变压器原有的频域特征，即频率响应发生幅度变化和谐振频点偏移等，对变压器系统的运行造成伤害。

以山东某项目变电所内的两台35kV 油浸式变压器（1# 主变，2# 主变）为例，其运输过程中有可能因碰撞或其他外界物理冲击等，导致绕组发生变形。为此，开展变压器绕组变形试验。试验用到的试验仪器主要是HYRZ- 902G 变压器绕组变形测试仪。

1 试验方法

变压器绕组变形试验一般有两种方法：低电压短路阻抗法与频率响应法。低电压短路阻抗法测绕组变形对影响电感的变形较为灵敏，如辐向变形、匝间开路或短路等，操作简单，具有良好的测试精度。频率响应法检测变压器绕组变形对绕组电容和电感的变形都比较灵敏，尤其是对辐向变形；而且检测的结果很直观，便于观察抗干扰细节，能很好地反应变压器绕组变形的累积效应。

本试验利用频率响应法检测变压器绕组变形，即根据测得的变压器各绕组频率响应特性的一致性，结合设备结构、运行情况及其他试验项目，进行全面、历史、综合的分析比较，以判断变压器绕组变形程度。

频率响应法是利用电压频率调节实验设备，对变压器每一绕组的单端施加一系列特定频率的信号，依次测量其响应端电压和激励电压，以获取频幅响应曲线。

2 试验准备

（1）在做变压器绕组变形试验前，需要把进线电缆与出线母线分别断开，以减小杂散电容的影响，待试验结束后再进行恢复。因为杂散电容会影响频率曲线高频部分的一致性。

（2）检查变压器接地状况是否合格，试验仪器金属外壳是否可靠接地，防止试验人员触电。

（3）直流电阻试验完成后，不能直接进行变压器绕组变形试验，测试前必须保证接线端做充分放电，否则将会影响检测数据的重复性，甚至损坏检测仪器。

（4）测试钳应与接线套管连接紧固，放线时不要造成测试线弯曲，否则会导致三相频幅响应曲线轨迹有较大差异，影响试验结果。

3 试验步骤

（1）本次试验每台变压器需要分别做3 次不同分接开关位置的试验。HYRZ- 902G 变压器绕组变形测试仪在与变压器绕组进行连接前需要先手动调整变压器分接开关的位置，分接开关分别选取至1 档高压侧、1 档低压侧和7 档高压侧，以便获取不同的测量结果。

（2）通过3 根测试仪的专用测试线将被试验变压器的被试绕组引出端与测试仪的3 个端口分别进行有效连接：激励输出口接黄色测试线；参考输入口接绿色测试线；响应输入口接红色测试线。试验仪器要进行可靠接地，并放置在通风干燥处避免潮湿。

（3）测试仪参数设置界面打开后，根据现场变压器铭牌上的内容正确输入相关试验数据。绕组接线方式的选择：本次试验的两台35kV 油浸式变压器均选取的是三角形接线方式，因此绕组的接线方式选取三角形接法。绕组的接线方式不同，测试线的连接方式就不同。例如，对于三角形接线的变压器绕组依次测AB、AC、BC 的频率响应特性，对于星形接线的变压器绕组依次测OA、OB、OC 的频率响应特性。高低压侧的选择：高压侧/ 低压侧根据实际测量的位置需求选取高低压。名称输入是为了方便对试验结果进行归档整理，一般的命名方法为变压器号+ 档位+ 高低压侧。扫描方式一般选取线性10Hz～1MHz（线性扫描的扫描间隔固定为0.5kHz，分段扫描在不同的断扫描间隔不同，线性扫描的扫描范围更加宽广，可以得到2000 个扫描点的数据，确保试验结果更加准确）。

（4）在相关数据输入完毕后，点击确认变压器绕组测试仪将会自主开始测量，测量结束后可以得到频幅响应曲线（图1），对响应曲线进行数据分析将得到表1 的测试结果分析表。最终的变压器绕组变形试验报告中附上图1 的三相频率响应曲线图即可。从图1 可以看出，最终得到了三条不同颜色的曲线，横坐标和纵坐标分别代表频率和分贝值，红色曲线对应AB 的频率响应特性，蓝色曲线对应AC 的频率响应特性，绿色曲线对应BC 的频率响应特性。三条曲线轨迹显示基本重合，变化相差不大。由表1 可以看到，相关系数（R）的数值分别同时满足低频段、中频段、高频段的取值范围。最终三条曲线呈现的绕组变形程度的分析结果均显示为正常绕组。因此得到最终结论，变压器绕组未发生明显变形，检测合格。

表1 频幅响应测试结果分析

图1 频幅响应曲线

（5）对变压器绕组变形试验的数据进行整理并填写相关试验表格，打印后交监理、业主进行审批。审批通过后的变压器绕组变形试验记录将作为送电的必备审批资料正式使用。

4 试验结果分析

变压器绕组变形试验测试的结果一般分为以下四种情况：

（1）正常绕组，低频段相关系数（RLF）≥2.0、中频段相关系数（RMF）≥1.0、高频段相关系数（RHF）≥0.6。三个取值需同时满足；

（2）轻度变形，1.0≤RLF＜2.0 或0.6≤RMF＜1.0，满足其中一个条件即可；

（3）明显变形，0.6≤RLF＜1.0 或RMF＜0.6，满足其中一个条件即可；

（4）严重变形，满足RLF＜0.6。

绕组变形程度的具体判断依据参考绕组变形程度系数分析标准表（表2）。绕组变形判据中、低频局部（10k～500kHz）的频响曲线中，谐振点变化可以灵敏地反馈出变压器绕组断股、鼓包、扭曲、饼间错位等变形情况；高频局部（500kHz）以上）能反馈出变压器绕组的位移情况。变形程度正常指变压器处于原始状态或不存在明显变形，可以正常地继续运行绕组，不需要整修。一般变形包括重度变形与轻度变形，指变压器存在明显变形，需要加强监督，应在适当的情况下安排检修；若发生再次短路或其他冲击将有很大可能对变压器造成损坏，需要整修或更换绕组。严重变形指变压器绕组因产生变形而不能继续正常运行，必须马上将变压器停止运行并检修，以免对整个变压器系统造成损伤。

表2 绕组变形程度系数分析标准表

5 测试线常见的四种接线方式

图2 显示的是变压器绕组变形试验仪器专用测试线常见的四种接线方式，不同接法的变压器有不同的接线方式，测试时根据变压器铭牌的标注判断是哪种接线方式，合理的进行选择。

图2 测试线常见的四种接线方式

（1）将带有红色标记的仪器专用电缆线连接至红色测试钳，再连接到变压器的测量端；

（2）将不带红色标记的两根仪器专用电缆线（本次仪器颜色标记为黄、绿）连接至黄色测试钳，再连接到变压器的信号输入端；

（3）将黑色测试钳的两根地线分别连接红、黄色测试钳的接地端，再将黑色测试钳连接至变压器的接地柱；

（4）将有红色标记的仪器专用电缆线连接至仪器响应输入端，另外两根仪器专用线（黄色标记与绿色标记）接至仪器激励输出端与仪器参考输入端。

6 结语

变压器绕组变形试验属于电力设备预防性试验，不属于电气设备交接试验（执行标准《GB50150- 2016 电气装置安装工程电气设备交接试验标准》）范围，如施工合同没有特殊说明，应向业主索要签证费用。本次试验是应业主要求为了保证35kV 油浸式变压器的安全投用，防止变压器绕组在运输中因外界因素造成形变，影响变压器的正式运行，造成不可逆的损失与危害。通过本次试验，使我们掌握电力变压器绕组变形试验的方法和变压器绕组测试仪器操作程序，为今后的工作积累了宝贵的经验。