中试控股技术研究院鲁工为您讲解：变压器严重变形测试仪（源头大厂）

ZSBR-8500变压器绕组变形测试仪

双通道16位AD采样,8寸彩色触摸屏，亮度可调,USB2.0接口,支持数据上传和联机测试
先进的DDS扫频技术
参考标准：DL/T 911-2016

变压器绕组变形测试仪：变压器设计制造完成后，其内部结构和各项参数基本保持不变，因此每个线圈的频域响应也随之确定，正常绕组的变压器，其三相频域响应曲线耦合程度基本一致；
当变压器在试验过程中出现匝间、相间短路，在运行中出现短路或其他故障因电磁拉力造成线圈移位，在运输过程中发送碰撞造成线圈相对移位，这些因素都会使变压器分布参数发生变化，其频域响应也发生变化，根据频域响应曲线即可判断变压器的变形程度；

1.变压器设计制造完成后，其内部结构和各项参数基本保持不变，因此每个线圈的频域响应也随之确定，正常绕组的变压器，其三相频域响应曲线耦合程度基本一致；
2.当变压器在试验过程中出现匝间、相间短路，在运行中出现短路或其他故障因电磁拉力造成线圈移位，在运输过程中发送碰撞造成线圈相对移位，这些因素都会使变压器分布参数发生变化，其频域响应也发生变化，根据频域响应曲线即可判断变压器的变形程度；
3.基于以上思想和先进的测量技术，本设计了变压器绕组变形测试仪，该仪器能准确绘制各相频域响应曲线，通过测量曲线的横向、纵向对比，可以准确的判断变压器的变形程度。
4.本仪器符合DL/T911 2004《电力变压器绕组变形的频率响应分析法》标准。

当变压器遭受短路电流冲击或其他冲击后，变形有以下几种：
①绕组整体变形，是由于运输过程中，受到冲击、倾斜、振动等外力影响，造成绕组位移。这种变形绕组尺寸不变，只是对铁芯的相对位移变化。绕组的电感量、饼间电容量不变，对地电容量变化。一般电容量减小。

在等值电路中，谐振峰点向高频方向平移。所以，这种变形后所测频谱图中，和以前比较，各谐振点都仍然存在，不发生变化，只是峰值均向高频方向平移(向右)。
②中试控股详细讲解饼间局部变形，在短路电磁力作用下使部分固定不牢线饼被挤压，另外一些线饼拉长，这样饼间电容被改变。这种变形的后果使等值电路图中一些电感变大，一些变小；

与电感并联的饼间电容也随之改变。测量频谱图时，部分谐振峰点向高频方向移动，而且峰值下降；部分谐振点向低频方向移动，峰点升高。通过谐振峰值变化情况，判断饼间变形面积和变形程度。
③匝间短路，从理论上讲绕组发生匝间短路后，电感值下降，频谱曲线发生明显变化，幅值上升，一些谐振点峰值消失。

但理论是这样的，实际上难以捕捉到这种情况。一旦运行中发生匝间短路，线匝将被烧断，重瓦斯跳闸，压力释放阀动作，这时变压器油色谱分析也会不合格，变压器将吊罩检查的。
④引线位移变形，由于引线长度较大，固定不牢时，运行中产生位移变形。当引线位移时，等值电路中表现为两端口电容变化。

当信号入口端引线位移但引线电容与其他电路并联之，所以它的变化不会对频谱曲线有明显变化；而输出端引线位移，引线电容变化后对频响曲线有明显变化，尤其是曲线中300kHz～1MHz范围内。所以，在实际测试中，采用中性点注入信号源，以防上述的影响。

如果引线对地电容减小，频段内幅值上升，反之，则下降；引线对地电容变大，预示着引线向外壳方向移动，引线对地电容变小，则表示引线向绕组方向移动。
⑤中试控股详细讲解绕组辐向变形，当绕组受辐向力作用时，使内绕组向内收缩，直径变小，电感量变小。这时内外绕组间距离变大，其电容变小，将使频谱图中的谐振峰点向高频方向移动，且幅值有所增大。

⑥绕组轴向扭曲变形，当变压器绕组间隙较大或有部分撑条移位，在电磁力作用下，使绕组在轴向被扭曲为S状。这时部分饼问电容和对地电容减小。测量的频谱图上，有部分谐振峰向高频方向移动，在低频段谐振峰幅值下降，中频段峰值略有上升，高频段不变。
ZSBR-8500变压器绕组变形测试仪技术指标
1. 设置6种不同的扫描方式：
线性 1K-1000kHz_1.0步进1kHz    1000点
线性 1K-1000kHz_0.5步进0.5kHz   2000点
线性 1K-2000kHz_1.0步进1kHz    2000点
线性 1K-2000kHz_0.5步进0.5kHz   4000点
分段100HZ - 1000kHz             1440点
分段100HZ - 2000kHz            2440点
2. 测量范围：(-100dB） - （+20dB）
3. 测量精度：0.1dB；
4. 扫描频率精度：0.01%；
5. 信号输入阻抗：1MΩ；
6. 信号输出阻抗：50Ω；
7. 同相测试重复率：99.9%

产品简介
1. 采用先进的DDS扫频技术;
2.采用双电源供电:市电AC220V士10%，内电源6V5AH蓄电池;
3. 采用高速，高集成化微处理器设计;
4.输出正弦波幅值可通过软件设置;
5.双通道16位AD采样;
6. 8寸彩色触摸屏，亮度可调;
7. 多可以保存120组测量数据，供随时查阅或上传至PC机;
8. 有强大的.上位机软件,曲线分析、打印和生成word文档;
9.USB2、0接口，支持数据.上传和联机测试;

ZSBR-8500变压器绕组变形测试仪采用先进的DDS扫频技术;

ZSBR-8500变压器绕组变形测试仪采用双电源供电:市电AC220V士10%，内电源6V5AH蓄电池;

中试控股详细讲解一起变压器绕组变形故障的分析与判断

1 故障概况

2014年8月，某220kV变电站在暴风雨过程中发生110kV、35kV多条线路跳闸，并发生35kV侧出口短路，造成变压器差动保护动作，重瓦斯跳闸，轻瓦斯发出信号。变压器型号为：SSZ10-180000/220联结组别为：YNyn0d11。

2 基本检查及试验

1）进行二次回路检查，校验二次回路有无缺陷造成误动。2）对变压器油样、气样进行色谱分析。3）进行电气试验常规检查，主要选择绕组变形及绕组直流电阻测试。4）对瓦斯继电器进行校验，检查其动作是否可靠。

3 故障判断

经检查发现二次回路及气体继电器正常，试验数据分析如下：

3.1 色谱数据分析

事故发生后，试验人员采集了瓦斯气体和油样进行了色谱分析，数据如下：

故障前：2014.6.7日

表1 变压器本体底部取样气体各组分含量

变压器本体底部取样气体各组分含量

故障后2小时：2014.8.7日11时

表2 变压器不同部位取样气体组分含量

变压器不同部位取样气体组分含量

有数据分析可知：

1）故障类型为电弧放电。本体油样色谱分析数据与上次试验数据相比有明显增大，并且远远超过规程规定的注意值。运用三比值法进行分析：C2H2/C2H4=1.5；CH4/H2=0.8；C2H4/C2H6=3.85上述比值范围编码为（1、0、2），可判断故障性质为“电弧放电”。

2）突发性故障。运用平衡判据公式计算：qi=CIlKI/CiK（1）。CIl-在平衡条件下，油中溶解气体组分的浓度μL/L；CiK-在平衡条件下，气体继电器中组分的浓度μL/L。KI-组分i的奥斯特瓦尔德系数。

表3 平衡判据计算值

平衡判据计算值

根据平衡判据计算公式计算出的H2和烃类气体qi值远大于2.0，说明此变压器存在突发性故障。

3）是否涉及纸绝缘。运用特征气体法判断，从一氧化碳和二氧化碳数据分析，CO2/CO＜3，怀疑故障涉及固体绝缘。但与上次测定值比较，CO、CO2含量增量并不明显，可判断放电时线圈绝缘纸未受损伤或受损伤面积很小，或是放电发生在有油中裸金属部位，因此判定线圈未烧断。

4）根据故障后变压器本体不同位置的油样分析可以看出，故障2小时变压器本体底部气体浓度Zui大，因此，基本可以判定故障发生在变压器本体下半部分。

3.2 绕组变形测试

3.2.1 频响法测试波形

本台变压器没有绕组变形的初始数据对比，因此对其三相绕组幅频响应特性进行了横向比较，发现中、高压侧绕组波形正常，低压侧曲线LVbc与曲线Lvab、LVca两相的波峰和波谷的频率分布位置以及分布数量均存在差异。而同一制造厂在同一时期制造的同型号变压器的三相绕组的幅频响应特性一致性却较好，故可判定变压器在遭受突发性短路电流冲击后绕组发生变形。

由于原始幅频响应曲线未知，仅从此次试验曲线判断，可能是曲线LVbc幅频响应特性发生变化，也可能曲线Lvab、Lvca幅频响应特性同时发生变化，即可能是c相绕组变形，也可能是a、b两相同时变形。从相关系数也可看出，曲线2即LVbc与1、3两条曲线的相关性较差，分别为0.713和0.943，而1、3两条曲线的相关性较好为1.201。至于绕组变形程度，根据其相关系数，符合DL/T 911-2004给出的明显变形判断标准：1.0＞RLF≥0.6或RMF＜0.6。

因此基本判定低压侧c相绕组变形或者是a、b两相同时变形，其变形程度为明显变形。

图1 #2主变低压绕组频率响应特征曲线

主变低压绕组频率响应特征曲线

1:LVab01.twd:环境温度30.0℃,变压器油温30.0℃,低压绕组ab相,诊断性试验,2014年08月07日22时45分测量

2:LVbc01.twd:环境温度30.0℃,变压器油温30.0℃,低压绕组bc相, 诊断性试验,2014年08月07日22时46分测量

3:LVca01.twd:环境温度30.0℃,变压器油温30.0℃,低压绕组ca相, 诊断性试验,2014年08月07日22时48分测量

表4 #2主变低压绕组相关系数分析结果

主变低压绕组相关系数分析结果

3.3 绕组连同套管的直流电阻数据分析

表5 变压器低压侧绕组连同套管的直流线电阻数据分析表

 变压器低压侧绕组连同套管的直流线电阻数据分析表

表6 变压器低压侧绕组连同套管的直流相电阻数据分析表

变压器低压侧绕组连同套管的直流相电阻数据分析表

由以上试验数据可以看出，变压器低压侧绕组连同套管的直流相电阻不平衡系数为：2.36%，超过了规程规定的注意值2%，与上次试验数据纵向比较，C相变化Zui大，其增幅也达+2.4% ，说明该相绕组在变形的基础上，还可能存在匝间或层间短路故障，但数量并不多。

4 解体验证

变压器返厂后进行了解体检查，解体后发现该变压器低压绕组C相明显变形，在其下半部分有明显放电痕迹，少量绝缘层破损，导线外漏，打开绑扎带，发现有 2匝线圈发生匝间短路，解除绕组后还发现铁芯有一处放电痕迹。

5 总结

综合以上几种试验数据的分析来看，变压器油及瓦斯继电器内气体色谱成分分析为有效和灵敏，可以准确判断出故障性质，即过热故障、电弧放电故障、火花放电故障及局部放电故障。

根据平衡判据可以判断是否为突发性故障。并且根据变压器本体不同部位的气体含量，可以判断出故障大体发生的位置。

频响法测试绕组变形曲线是发现绕组变形直接也直观的方法，如果有原始曲线，通过对比就可以判断故障相绕组的变形程度；如果没有原始曲线，根据其高、中、低各频段的相关系数，也可以判断其绕组变形的程度。

但有时不能准确判断是一相发生变形还是另外两项相同时发生变形，此时可结合直流电阻的测试数据，来准确判断故障发生的具体相别。

这几种方法在发现变压器绕组变形故障时，可以相型及准确位置，为准确检修提供依据。

中试控股详细讲解当转子绕组发生匝间短路时，严重者将使转子电流增大、绕组温度升高、限制电机的无功功率；有时还会引起机组的振动值增加，甚至被迫停机。因此，当发生上述现象时，必须通过试验找出匝间短路点，并予以消除，使发电机恢复正常运行。