電力變壓器繞組變形電抗法分析

1、電力變壓器繞組變形的電抗法檢測分析 v相關(guān)標準：DL/T1093-2008 電力變壓器繞組變形的電抗法檢測判斷導(dǎo)則 v電力變壓器短路損壞是電網(wǎng)中嚴重的主設(shè)備損壞事故。 通過檢測變壓器繞組變形以減少變壓器短路損壞事故的發(fā)生是必要的。GB 1094.52003電力變壓器 第 5部分 承受短路的能力將檢測短路電抗值作為判斷變壓器是否承受住短路電流沖擊的規(guī)定項目，并指出“觀察測量電抗的可能變化是特別重要的”v本標準適用于容量 2500kVA以上的電力變壓器。 1.基本術(shù)語定義v動穩(wěn)定狀態(tài)：變壓器在運行中承受設(shè)計所允許的正常和異常機械應(yīng)力的能力的狀況和態(tài)勢。通常用以描述機械結(jié)構(gòu)的堅固程度。 v繞組對：變

2、壓器中由每兩側(cè)繞組組成一對繞組，稱之為一個繞組對。有 n側(cè)繞組的變壓器就有n(n-1)/2個繞組對。 v繞組動穩(wěn)定狀態(tài)參數(shù)：表征變壓器繞組動穩(wěn)定狀態(tài)的參數(shù)，四個能靈敏地反映變壓器繞組動穩(wěn)定狀態(tài)的參數(shù)：短路阻抗 ZK 和 ZKe、短路電抗Xk、漏電感 Lk。1.基本術(shù)語定義v短路阻抗ZK ()和ZKe (%) 在額定頻率和參考溫度下，短路阻抗是變壓器的某一對繞組中，某一側(cè)繞組端子之間的等值阻抗。確定此值時，該對繞組的另一側(cè)繞組被短路，而其他繞組(如果有)開路。短路阻抗可用一個復(fù)數(shù)表示: 在實際測試時，只直接測其模值:短路阻抗用百分數(shù)表示時，可用ZKe 表示: kKZRjX22kkKzzRX310

3、0KrkerZIZU1.基本術(shù)語定義v短路電抗Xk ()：短路電抗Xk是短路阻抗ZK 的虛部。 v漏磁通：僅與產(chǎn)生它的繞組相匝鏈，不與其他繞組匝鏈，不完全在鐵心內(nèi)流動的磁通。 v漏電感Lk (mH)：用于表征漏磁通的一個物理量。 v異常繞組對：繞組參數(shù)(ZKe、ZK、Xk、Lk)超過注意值的繞組對。 v相關(guān)繞組對：含有異常繞組對中某一側(cè)繞組的繞組對。如：三繞組變壓器的高壓對低壓繞組異常，那么高壓對中壓、中壓對低壓就是相關(guān)繞組對。 2.電抗法檢測原理v變壓器的每一對繞組的漏電感Lk 是這兩個繞組相對距離(同心圓的兩個繞組的半徑 R 之差)的增函數(shù)，而且Lk 與這兩個繞組的高度的算術(shù)平均值近似成反

4、比。即漏電感Lk是這對繞組相對位置的函數(shù)，Lk =f(R、H)。繞組對中任何一個繞組的變形必定會引起Lk的變化。由于繞組對的短路電抗 Xk 和短路阻抗ZKe、ZK都是Lk的函數(shù)，因此，該繞組對中任一繞組的變形都會引起ZKe、ZK、Xk 發(fā)生相應(yīng)的變化 2.電抗法檢測原理考慮到ZmZ1，I1NI0，當(dāng)負載變化時，I0變化很小，可以認為不隨負載的變化而變化。這樣，便可把T型等效電路進行簡化處理2.電抗法檢測原理v在漏磁通回路中油、紙、銅等非鐵磁性材料占磁路主要部分。非鐵磁性材料的磁阻是線性的，且磁導(dǎo)率僅為硅鋼片的萬分之五左右，亦即磁壓的99.9%以上降落在線性的非磁性材料上。把漏電感Lk 看作線性

5、，在本檢測中所引起的偏差小于千分之一。Lk在電流從 0 到短路電流的范圍內(nèi)都可以認為是線性的。因此，測量Lk可以用較低的電流、電壓而不會影響其復(fù)驗性(包括與額定電流下的測試結(jié)果相比)不大于千分之二的要求。 由于Xk、ZKe、ZK都未涉及與電壓或電流無關(guān)的線性因素，因此均可在不同的電流(電壓)下測量上述參數(shù)，而不影響其互比性。 v上述兩點就是低電壓電抗法判斷繞組有無變形的物理基礎(chǔ)。 2.電抗法檢測原理3.檢測時機 v變壓器出廠試驗前的全部絕緣試驗通過后。 v變壓器經(jīng)運輸?shù)浆F(xiàn)場安裝就位后。 v變壓器在運行中經(jīng)受短路電流沖擊后，可根據(jù)短路電流的大小、持續(xù)時間、 累積短路次數(shù)決定。 v變壓器的繞組有匝

6、、匝層間短路的可能時。 v變壓器大修后。v正常運行時，一般每6年 1次。 3.檢測時機4.測試電源 v變壓器繞組參數(shù)測試可以使用標稱為 380/220V，50Hz 的電源。測試電源的電能質(zhì)量應(yīng)符合國家標準。 5.檢測參數(shù)v測量變壓器各繞組對的各單相的短路阻抗ZK、短路電抗Xk、漏電感Lk之中的任意一個參數(shù)。 v首次電抗法檢測，還應(yīng)測量短路阻抗ZKe；三相變壓器應(yīng)用三相法測量其短路阻抗ZKe。 v測量的參數(shù)ZKe、ZK 和Xk 應(yīng)進行頻率校正。 v測量 100MVA以下容量變壓器的短路阻抗ZK 和ZKe還應(yīng)對有功分量進行溫度換算。 v所有測量值的復(fù)驗性應(yīng)在0.2%以內(nèi)。 7.測試方法 v原則上單

7、相參數(shù)用單相法測試。 v單相法測試應(yīng)依次確定： 被測變壓器； 被測繞組對； 被測繞組的分接位置； 被測相； 被測參數(shù)。 v被加壓繞組為 YN 接線的三相變壓器，可用三相四線法同時測量其的阻抗電壓 ZKe和各單相參數(shù)。 v三相法測試除省去選定“ 被測相”外，其余同b)。 v測試結(jié)果出現(xiàn)異常時，應(yīng)對所有繞組對用單相法進行復(fù)試。 8.測試繞組對 v先測量含高壓繞組的各繞組對的繞組參數(shù)；并在繞組對的高壓側(cè)施加測試電壓。若測試結(jié)果無異常，可不再繼續(xù)測試。 v測試發(fā)現(xiàn)異常時，除應(yīng)繼續(xù)測量相關(guān)繞組對的繞組參數(shù)外，還應(yīng)短接異常繞組對的高壓繞組，在較低電壓側(cè)加壓測試。 v首次電抗法測試，應(yīng)測量所有繞組對的繞組參

8、數(shù)。 9.分接位置 v測試時，被加壓繞組和被短接繞組均應(yīng)置于最高分接位置。 v外部短路故障后的檢測可增加短路時繞組所在分接位置的檢測。 v首次電抗法檢測，還應(yīng)在變壓器銘牌上標有短路阻抗值(或出廠試驗報告上有實測值)的分接位置測量單相短路阻抗ZK ()或ZKe (%)。 10.接線方式 va) 繞組參數(shù)測試的接線與常規(guī)的負載試驗相同 檢測被加壓繞組為YN接線的三相變壓器的繞組參數(shù)10.接線方式檢測被加壓繞組為YN接線的三相變壓器的繞組分相參數(shù)10.接線方式檢測被加壓繞組為Y(或 D)接線的三相變壓器的繞組參數(shù)10.接線方式檢測被加壓繞組為 Y接線的三相變壓器的繞組分相參數(shù)。10.接線方式單相電源

9、法： 短接對側(cè)繞組的所有端子(非被測繞組開路)后，將單相電源電壓逐次加在A-B、 B-C、C-A的端子上。測量每兩相繞組的復(fù)合參數(shù)。10.接線方式v測試時，先將被測繞組對的不加壓側(cè)所有接線端全部短接。短接線及其接觸電阻的總阻抗不得大于被測繞組對短路側(cè)等值阻抗的0.1%。 v對加壓側(cè)繞組為 D 接線的三相變壓器，用單相法測試時，應(yīng)參照附錄 B 的 B.5 的提示做相應(yīng)的短接（參考）。 v對加壓側(cè)繞組為 YN 接線的三相變壓器，用三相法測試時，變壓器被加壓繞組的中性點(N)、測試系統(tǒng)的中性點和測試電源的中性點應(yīng)良好連接。 v測 100MVA以上變壓器的繞組參數(shù)時，測試系統(tǒng)引向被試變壓器的電流線和電

10、壓線應(yīng)分開。 11.變形判斷方法v建立包含出廠、交接和現(xiàn)場首次試驗值的原始資料數(shù)據(jù)庫。 v每次檢測后，均應(yīng)分析同一參數(shù)的三個單相值的互差(橫比)和同一參數(shù)值與原始數(shù)據(jù)和上一次測試數(shù)據(jù)的相比之差(縱比)。判斷差值是否超過了注意值。首次低電壓電抗法檢測后，可將測取的短路阻抗ZKe或ZK與銘牌(或出廠試驗報告)上的同繞組對、同分接位置的短路阻抗ZKe 或ZK相比。 v分析縱、橫比值的變化趨勢。 v分析相關(guān)繞組對參數(shù)變化與異常繞組對參數(shù)變化的對應(yīng)性。 v結(jié)合測量繞組的直流電阻、繞組對和繞組對地的等值電容、變壓器的空載電流、空載損耗、局部放電，進行繞組頻率響應(yīng)的分析、油中氣體的色譜分析，可使變壓器繞組有

11、無變形及其嚴重程度的判斷更為準確、可靠。 12.注意值(僅適用于阻抗電壓 UK4%的同心圓繞組對) v縱比： a) 容量 100MVA 及以下且電壓 220kV 以下的電力變壓器繞組參數(shù)的相對變化均不應(yīng)大于2.0%。b) 容量100MVA以上或電壓220kV及以上的電力變壓器繞組參數(shù)的相對變化不應(yīng)大于1.6%。v橫比： a) 容量100MVA及以下且電壓220kV以下的電力變壓器繞組三個單相參數(shù)的最大相對互差不應(yīng)大于 2.5%。b) 容量100MVA以上或電壓220kV及以上的電力變壓器繞組三個單相參數(shù)的最大相對互差不應(yīng)大于 2.0%。 13.判斷結(jié)論 v對繞組變形的檢測判斷結(jié)論應(yīng)具體到哪一個

12、或哪幾個繞組的哪一相或哪幾相。 v對超過注意值的變壓器可結(jié)合補充性判斷的結(jié)果綜合分析繞組變形的嚴重程度而建議器身檢查的緊迫程度。 湘潭電廠#1主變：型 號：SFP240000/220 接線方式：YNd11電 壓：242/15.75 出廠序號：876S02-1出廠日期：1987年7月 分接位置：H(1)生產(chǎn)廠家：保定變壓器股份有限公司 例1測試接線 相別AOBOCO相間差（%）高-低短路阻抗（）32.16932.28831.9431.08 短路電抗（）32.13232.27831.9291.09 三相阻抗電壓（%）17.918得到測試數(shù)據(jù)結(jié)論：由繞組短路電抗值可見，高壓對低壓三側(cè)的短路阻抗值與電

13、抗值相間差較少，由數(shù)據(jù)判斷變壓器繞組應(yīng)無變形。 例2型 號：S9-M-100/10 接線方式：Yyn0電 壓：100005%/400 V 出廠序號：0510066短路阻抗：4.21% 試驗分接位置：H(2) 出廠日期：2005年11月 生產(chǎn)廠家：特變電工衡陽變壓器有限公司 相別ABBCCA相間差（%）高-低（額定分接）短路阻抗（）91.82092.54191.2801.38短路電抗（）86.35187.05385.5431.77三相阻抗電壓（%）4.276備注阻抗電壓值以換算到參考溫度75環(huán)境溫度：30 上層油溫：30 相對濕度：70%試驗值與銘牌值偏差=（4.276-4.21）/4.21*1

14、00%=1.6%。 結(jié)論：本次試驗值與銘牌值比較，其偏差滿足規(guī)程要求，故該變壓器高、低壓繞組無變形，試驗合格。 例3永州局楊梓塘110kV變電站#1主變遭受了一次嚴重的短路沖擊，事故后對該變壓器進行了一系列試驗，由試驗數(shù)據(jù)分析認為該主變中壓側(cè)B相存在變形。 永州電業(yè)局楊梓塘變電站 #1 1主變中壓繞組變形測試波形 E 12 =5.9 E 23 =5.4 E 31 =2.4 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 kHz dB 1-AM1 2-BM1 3-CM1 35kV三相繞頻響特

15、性曲線 主變繞組相間頻響特性曲線比較表比較繞組偏差系數(shù)AM與BM5.9BM與CM5.4CM與AM2.4表1數(shù)據(jù)可以看出：35kV繞組AM、BM、CM相互間不相似，相關(guān)性差，BM頻響特性曲線相差最大，已發(fā)生了明顯變化；據(jù)此，通過三相頻響特性曲線對比可初步認為1號主變35kV繞組B相發(fā)生了變形。 阻抗電壓測試分析 測量部位電壓(V)電流(A)電抗()阻抗()高-中A相220.00 5.324 40.753 40.826 B相220.00 6.069 31.80132.107 C相220.00 5.355 40.635 40.778 三相偏差(%)23.72 23 高-低A相235.00 3.603 68.706 68.980 B相249.00 3.823 68.629 68.724 C相245.00 3.689 68.764 68.846 三相偏差(%)0.2 0.37 中-低A相65.50 23.813 2.854 2.862 B相59.80 20.684 2.245 2.233 C相58.9