扫频阻抗法检测变压器绕组匝间短路故障

扫频阻抗法检测变压器绕组匝间短路故障

卢旻 1 吴绍武 1 郭镭 2 张超 2

1. 国网江苏电力公司淮安供电公司 2. 南京优能特电力科技发展有限公司

摘要：电力能源是人们日常生活、经济生产中必不可少的重要能源之一。随着社会发展和市场经济不断提升，对电力能源的需求也不断增大，尤其是当前信息技术和网络技术以及大量电子产品的急剧增多，对电力能源的消耗也不断增长，为电力企业和电力输送工程以及电力变电设备的运行提出了更高的要求。变压器是电力输送中极为重要组成设备，其运行质量和运行安全决定了电力输送质量和用户用电安全。本篇文章主要针对变压器绕组匝间短路故障检测中扫频阻抗方法应用进行简要的分析。

关键词：扫频阻抗法 变压器绕组检测 匝间短路故障分析

电力变压器是电力系统、城市电网中的关键设备，其实决定电力能源运输水平的关键性设备组成环节，如果变压器发生故障，会引起大范围的停电事故，甚至发生电力火险和多设备的连锁故障。因此，必须要重视对电力变压器的检测和运行维护。影响电力变压器短路故障的因素很多，而从易损坏角度来讲，电力变压器的绕组故障是具有较高故障率的部分，当变压器发生匝间短路时会产生强大的点动力，使得绕组的局部位置或整体部分发生严重的扭曲、塌陷或位移，导致其发生永久性的变形，会严重影响电力系统的运行安全。

对电力变压器的检测通常传统的检测方法是通过人工检测与检修，随着技术水平的研发和应用，电力技术人员陆续开发出了几种较为有效的变压器无损检测方法，例如频率响应分析法、低压短路阻抗法等检测方法，这两种方法在实际的运用过程中也表现出了较好的效果，但仍存在一些问题和不足，比如频率响应分析法的使用中其测试结果的准确性常会受到以期底线长度和系统接线方式以及引线的长度等因素影响，在准确方面的降低会导致技术人员对变压器绕组变形做出误判，无法收集到变压器变形的准确数据。而低压短路抗组发能够实现定量的准确判据，但其可参考的规范和标准还需要结合其它方法共同应用。这两种个方法的应用具有很好的互补性，能够有效降低对变压器变形实际情况的误判概率，但这两种方法的测试原理和接线方式存在一定的差异，而且操作也较为繁琐，必须要研发一种新的方法进行变压器绕组变形故障准确判断。扫频阻抗法就是基于这一背景下得到开发和使用的。

扫频阻抗法进行变压器绕组匝间短路测试的原理概述

扫频阻抗法的检测应用主要是结合低压短路阻抗法和频率响应分析法这两种测试方法的优势和特点进行测试原理和方法上的优化，通过以此检测测试就能够得到变压器绕组准确的短路阻抗值和变压器铭牌值的比较，并以此判断出变压器绕组的变形故障情况，再利用频率响应分析法进行变压绕组变形位置的准确判断和定位。要想了解扫频阻抗法的测试原理首先要清楚低压短路阻抗法和频率响应分析法的测试原理，首先，低压短路阻抗法是一种通过变压器绕组等效阻抗诊断变压器绕组变形的技术方法，变压器绕组的短路阻抗是由电阻与电抗这两种分量共同组成，当变压器的频率保持在标准的固定值时，其电阻分量表现的较小，几乎可以忽略不计，而这时的电抗分量则是短路阻抗值的决定性因素。变压器的短路电抗分量是变压器燃组的漏电抗，所以，变压器的电抗值通常是由变压器绕组的几何尺寸来决定的，一旦绕组出现扭曲、位移的秉性的情况，就会发生变压器短路阻抗值发辫，通过不同时段的变压器短路阻抗值能够准确判断绕组的实际情况。而频率响应分析法测试的原理则是以网络理论为基础的。其内部参数的线性改变是能够通过传递函数来进行标识的。在实际的较高频率情况下，变压器能够视为由电容、电感、电阻等分布式参数所组成的线性二端口网络，一旦变压器发生了形变就会造成线性网络当中的分布参数发生电话，并引起传递函数的连锁变化，由此就能够判断出变压器绕组的实际状态。通过这两种绕组短路检测的优势结合产生的扫频阻抗法能够清晰和准确的判断出变压器绕组匝间短路故障的情况，进而采取相应的解决性措施。

扫频阻抗法的判断分析方法

扫频阻抗法测试分析。针对扫频阻抗法在变压器匝间短路故障当中的应用测试主要是可以通过变压器的分析和检测来进行，通常情况，变压器的原边加压副边短接后通过应用扫频短路阻抗法来进行试验曲线的绘制与获取，再进行不同坐标的转换进行数据特性的处理，然后利用试验数据进行对比分析，根据这一数据的分析能够清晰的了解到字频率大于45kHz后，变压器的低压二次开路和短路情况下所检测获得的曲线能够基本重合，所以扫频短路阻抗法能够在中高频频段上与频率响应法所检测的数据曲线保持一致。而在低频段下扫频短路阻抗法与频率响应法所获得的数据曲线则存在一定的差异。扫频短路阻抗法能够将短路阻抗法与频率响应法的有点进行提取和充分利用，实现测试结果中频率曲线的一致性和统一性，尤其在低频段与中频段当中的应用能够获取极为准确的频响曲线和短路阻抗频率曲线，其能够通过对短路阻抗值和频响应曲线的差异，并以此为基础进行变压器是否存在绕组变形的情况。

结束语：

扫频阻抗法在变压器绕组匝间短路故障方面的研究和因公能够有效的结合短路，从技术角度和检测准确度方面来讲，扫频短路阻抗法通过功能上的强化极大的提高了对变压器绕组运行状态，同时也降低了绕组变短路故障检测发生误判的概率。同时扫频短路阻抗法在低频段的变压器短路故障当中检测效果精确度也较高。通过曲线的差异程度能够准确的判断出变压器燃组的短路阻抗，因此上说，扫频短路组抗法的应用必须要通过对设施的检测和数据分析，引入阻抗、扫频短路阻抗法也具较高的阻抗引入和频率曲线以及电抗、电阻、频率曲线后置与实际测量数据的获取，实现对变压器绕组匝间短路故障的准确判断，进而实现电力设备和地理系统运行稳定性的提升。

参考文献：

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[3]薛亮红,刘之方,武康凯,李忠晶,周玮.变压器绕组变形的扫频短路阻抗法研究[J].国外电子测量技术,2017(7)

[4]孙翔,何文林,邱炜,刘勇,汲胜昌,杨帆.基于扫频阻抗法的变压器匝间短路故障检测 [J].《高压电器》,2016(3):29-33,共5页.

[5]弓艳朋.变压器绕组变形的扫频短路阻抗诊断方法研究[J].高压电器,2016,v.52;No.326(05):126-130.

作者简介：卢旻 （1985-）男，大学本科，高级职称，主要研究方向电力系统分析、高电压与绝缘试验

吴绍武（1973-）男，大学本科，高级职称，主要研究方向电力工程

郭镭（1963-）男，硕士学位，高级职称，主要研究方向电力系统及其自动化

张超（1985-）男，大学本科，中级级职称，主要研究方向电力系统及其自动化