TDT7型变压器绕组变形测试仪

1、TDT7型 变压器绕组变形测试仪北京波龙天宇科技有限公司一、 概述变压器是电力系统中重要的设备之一，它的正常与否直接影响电力系统的安全运行。近年来变压器短路故障呈现上升趋势，造成变压器绕组损坏的几率增加，严重威胁变压器的正常运行。据国家电力公司不完全统计，仅在 1990 年至 1997 年间国内 110kV 及以上电压等级的变压器，因遭受短路故障电流冲击直接导致的损坏事故约为 145 台次，占同期总事故台次的 31%，如表 1.1 所示。而对于厂用变压器(包括厂变和备变)，该问题则显得更加突出。一方面说明，变压器绕组抗短路能力的设计水平不够，有待变压器生产厂家的改进和提高；另一方面，迫切希望有

2、一种方法能快速准确地对变压器绕组是否发生有害变形进行诊断，以便及时应用于变压器绕组故障的判断和决策实践。这种方法就是变压器绕组变形测试技术。表 1.1 19901997 年变压器短路损坏事故统计表年份19901991199219931994199519961997事故总台次3456766957595855短路事故台次23182221292921短路事故占事故比例652432374950381.1什么是绕组变形?电力行业标准 DL/T9112004电力变压器绕组变形的频率响应分析法对绕组变形的定义是：电力变压器绕组在机械力或电动力作用下发生的轴向或径向尺寸变化，通常表现为绕组局部扭曲、鼓包或移位

3、等特征。变压器在遭受短路电流冲击或在运输过程中遭受冲撞时，均有可能发生绕组变形现象，它将直接影响变压器的安全运行。1.2绕组变形的原因造成绕组变形的主要原因有：1.2.1 短路故障电流冲击电力变压器在运行过程中，不可避免地要遭受各种短路故障电流的冲击，特别是变压器出口或近区短路故障，巨大的短路冲击电流将使变压器绕组受到很大的电动力(是正常运行时的数十倍至数百倍)，并使绕组急剧发热。在较高的温度下，导线的机械强度变小，电动力更容易使绕组破坏或变形。短路故障电流冲击是变压器绕组变形的最主要外因。众所周知，电力变压器线圈是以绝缘垫块隔开的铜或铝线段所构成的。这种系统的动特性在发生突发短路时是变化的。

4、因为绝缘垫块的弹性与其压紧程度有关，即与作用力有关。电动力本身也不是恒定不变的，而是按照复杂的规律变化。虽然对短路时作用在变压器线圈上的电动力的研究始于四十年代，但是由于动态过程分析的复杂性，到目前为止尚不能用理论计算结果正确反映出变压器承受突发短路电流冲击的能力。理论分析表明，作用在变压器上的电动力可分为轴向（纵向）和径向（幅向、横向）力两种。径向力的作用方向取决于线圈相互位置及其电流的方向，对双线圈变压器而言，径向力拉伸外部线圈，压缩内部线圈，为了提高内部线圈对径向力的刚度。通常是将线圈绕制在由绝缘筒支撑的撑条上。此时，该线圈不但要承受到压缩力作用，还会同时受到撑条所产生的弯曲力作用。如果

5、所受到的合应力超过线圈刚度的屈服点，必将导致线圈发生永久变形，出现经常见到的梅花状或鼓包状绕组变形现象。变压器线圈遭受到的轴向力可使线段和线匝在竖直方向弯曲，压缩线段间的垫块，并部分地传递到铁轭，力求使其离开心柱。通常，最大的弯曲力产生在位于线圈端部的线段中，而最大的压缩力则出现在位于线圈高度中心的垫块上。当线圈不等高时（主要由于调压分接头所致）或磁势分布不均匀时，轴向力较之径向力更能引起变压器事故。由此可见，当变压器在运行过程中遭受突发性短路故障电流冲击时，每个线圈都将受到强大的径向力和轴向力的共同作用。变压器绕组初始故障的表现形式大多表现为内绕组出现变形（尤其是对自耦变压器），发生鼓包、扭

6、曲、移位等不可恢复的变形现象，其发展的典型形式是绝缘破坏，随后出现饼间击穿、匝间短路、主绝缘放电或完全击穿。1.2.2在运输、安装或者吊罩大修过程中受到意外冲撞电力变压器在长途运输、安装或者吊罩过程中，可能会受到意外的冲撞、颠簸和振动等，导致绕组变形。1.2.3保护系统有死区，动作失灵保护系统存在死区或动作失灵都会导致变压器承受稳定短路电流作用的时间长，也是造成变压器绕组变形故障的原因之一。粗略统计结果表明，在遭受外部短路时，因不能及时跳闸而发生损坏的变压器约占短路损坏事故的 30%。1.2.4绕组承受短路能力不够当变压器绕组出现短路时，会因其承受不了短路电流冲击力而发生变形。近几年来，对全国

7、 110kV 及以上的电力变压器事故统计分析表明，因绕组承受短路能力不够已成为电力变压器事故的首要内部原因，严重影响电力变压器的安全、可靠运行。1.3 绕组变形的危害绕组变形是电力变压器安全运行的一大隐患。多台变压器的实际试验经验表明，绕组变形后，绝缘试验和油的试验都难于发现，所以表现为潜伏性故障。按照第 12 届国际大电网会议委员会的评估，变压器绕组的许多绝缘故障均是由于绝缘的最初机械损伤造成的。变压器在遭受短路故障电流冲击，绕组发生局部变形后，即使没有立即损坏，也有可能留下严重的故障隐患，例如：a.绝缘距离发生改变，固体绝缘受到损伤，导致局部放电发生，当遇到雷电过电压作用时有可能发生匝间、

8、饼间击穿，导致突发性绝缘事故，甚至在正常运行电压下，因局部放电的长期作用而发生绝缘击穿事故。b.绕组机械性能下降，当再次遭受短路事故时，将承受不住巨大的电动力作用而发生损坏。既然变压器绕组变形不可避免，怎样检测变压器绕组是否发生了变形？变形的程度如何？能否继续运行？如果有严重变形，变形的位置?怎样处理？因此，积极开展变压器绕组变形诊断工作，及时发现那些有绕组变形的变压器，并有计划地进行吊罩检查和检修，不但可节省大量的人力、物力，对防止变压器事故的发生也有及其重要的作用。目前，世界各国都在积极开展变压器绕组变形诊断工作，有些国家（如意大利）甚至把该项工作放在变压器预防性试验项目的首要位置。国家电

9、力公司在国电发2000589 号文防止电力生产重大事故的二十五项重点要求中，已明确把绕组变形试验列入变压器出厂、交接和发生短路事故后的必试项目。相关部分条款摘录如下：(1)第 15.2.5 条：对 110kV 及以上电压等级变压器在出厂和投产前应做低电压短路阻抗或用频响法测试绕组变形，以留原始记录；(2)第 15.6 条：变压器在遭受近区突发短路后，应做低电压短路阻抗或用频响法测试绕组变形，并与原始记录比较，判断变压器无故障后，方可投运； (3)第 20.2.9 条：订购变压器时，应要求厂家提供变压器绕组频率响应特性曲线、做过突发短路试验变压器的试验报告和抗短路能力动态计算报告；安装调试应增做

10、频率响应特性试验；运行中发生变压器出口短路故障后应进行频率响应特性试验，绕组变形情况的测试结果，作为变压器能否继续运行的判据之一。2004 年 12 月 14 日，国家发改委发布了电力行业标准 DL/T9112004电力变压器绕组变形的频率响应分析法，该标准适用于 6kV 及以上电压等级电力变压器及其他特殊用途的变压器。2绕组变形的测量方法变压器绕组发生局部的机械变形后，其内部的电感、电容分布参数必然发生相对变化。这是开展变压器变形测试的依据和基础。常规方法(如测量变比、直阻和电容)诊断变压器绕组是否发生变形是困难的，因其灵敏度太低。吊罩检查除了需花费大量人力、物力、财力外，对判断内侧绕组有无

11、变形也是困难的。作为绕组变形测试方法，主要有阻抗法、低压脉冲法及频率响应法三种。2.1阻抗法最早使用的绕组变形测试方法是阻抗法。其原理是通过测量变压器绕组在 50Hz 下的阻抗或漏抗，由阻抗或漏抗值的变化来判断变压器绕组是否发生了危及运行的变形，如匝间短路、开路、线圈位移等。国标和 IEC 标准都规定了额定电流下漏抗变化的限值，IEC建议超过 3%为异常，国标认为根据线圈结构的不同取 2%4%。美国 ANSI 标准 96 年版已将短路阻抗测试作为预试项目之一。 多年来的现场使用经验表明该方法由于受条件所限，现场很难达到额定电流(尤其对大型变压器)，且对测试仪表的检测精度要求很高，往往难以获得必

12、要的检测灵敏度，有时仅对那些绕组变形严重的变压器有效。但阻抗法实施简单，又有标准可循，仍不失为一种互补的手段，尤其是对大量的中、低压等级的变压器。根据电工原理，一个无源、线性、单端输入、单端输出网络的特性，可以用传递函数H(j)或H(t)来描述。变压器绕组是一个分布参数的电路网络，是一个电阻、电感和电容链，对不同频率的信号源有不同的响应，如在低频下呈现为电感特性而在高频下为电容特性。因此，可将绕组看作一个两端网络，其中的网络参数反映了绕组结构的固有特性，既可通过测试其传输比参量随频率的变化(即频率响应)，也可通过测试其对低压脉冲的时域响应，反映网络参数的变化，反映绕组结构本身特性的变化。这就是

13、频率响应法（简称FRA-Frequency Respond Analysis）和低压脉冲法（简称 LVI-Low Voltage Impulse）的测试原理。2.2低压脉冲法低压脉冲法的测试原理如图 2.1 所示。在变压器绕组的一端对地加入标准脉冲电压信号(100V)，利用数字化记录设备同时测量绕组两端的对地电压信号 Vo(t)和 Vi(t)，并进行相应的处理，最终得到该变压器绕组的传递函数 h(t)或 H(j)，即： h(t)=Vo(t)/Vi(t) h(j)=Vo(j)/Vi(j)然后根据波形变化来判断变压器绕组变形。图 2.1 低压脉冲法的测试原理图最早提出并使用低压脉冲法的国家是波兰（

14、1966 年），此后英国和美国又对其进行了改进，其主要用途是确定变压器是否通过短路试验，现已被列入 IEEE电力变压器短路试验导则和测试标准。低压脉冲法克服了阻抗法灵敏度不高的缺点，能检出绕组 23mm的弯曲变形。然而，由于 LVI 法采用的是时域脉冲分析技术，在现场使用时抗干扰能力差，双屏蔽电缆和接地线排列方式、周围物体等均对测试结果有影响。另外易受灵敏度校正过程的影响，需要使用一个特殊结构和精细调整的测试系统，以消除脉冲传递过程中的折反射问题和脉冲信号源的不稳定性问题，故现场使用往往重复性不好。2.3频率响应法频率响应法的测试原理如图 2.2所示。在绕组的一端输入扫频电压信号 Vs（依次输

15、入不同频率的正弦波电压信号），通过数字化记录设备同时检测不同扫描频率下绕组两端的对地电压信号 Vi(n)和 Vo(n)，并进行相应的处理，最终得到被测变压器绕组的传递函数 H(n): H(n)=20logVo(n)/Vi(n) 并将频率响应根据频率描绘成曲线来判断变压器绕组变形。图 2.2频率响应法的测试原理图传统的高压测试技术一般讲究定量分析，并在确定量的基础上作出判断，这对单一参量的测试非常有效。然而，在技术发展到能测试多种参量的复合信息时，确定量的分析变得困难。频响测量技术的出现代表了这样的方向。频率响应法（FRA）诊断变压器绕组变形的思想，最早是由加拿大的 E.P.Dick 在 197

16、8 年提出的，随后在世界各国得到了较为广泛的应用，普遍反映使用效果较好，认为能够在变压器不吊罩的情况下快速检测出相当于短路阻抗变化 0.2%和轴向尺寸变化 0.3%的绕组变形现象。与低压脉冲法（LVI）相比，由于 FRA 法采用了先进的扫频测量技术，所测量的均是幅值较高、频率预先已知且低于 1MHz的正弦波信号，便于用数字处理技术消除干扰信号的影响，信号传播过程中的折反射问题也容易得到解决，故具有较强的抗干扰能力，测量结果的重复性也易于得到保证。低压脉冲法和频率响应法实际上是从时域和频域两个方面对同一事物的两个不同侧面的描述。从数学上讲，这两个方法是有联系的、是等价的。但是这两个方法从实际实施

17、方法来说，在技术上是有很大差异，从发生波形的稳定性、可记录性及分辨率和目前技术水平来说，低压脉冲法可实施性要远小于频率响应法。所以，目前变形检测技术主要采用频率响应法。频响法的实际应用是随着微机技术的发展而逐渐成熟的。从目前的技术成熟程度看，频响法用于现场要比低压脉冲法易于实施，测得的图谱较稳定，重复性好，不易受试验接线、外界干扰的影响。因此，频响法的应用比较普遍。3频率响应法的原理3.1.1变压器线圈的等值电路变压器线圈一般都设计为饼式结构，其目的是为了绝缘和耐压考虑的，同时各饼之间都有间隙，便于散热，各线圈饼对地及对其它相、其它电压等级线圈都有一个临近电容，线圈自然也有电感。另外套管还有对

18、地电容，引线及接头对地也有电容，所有这些按其所在结构的位置，都有其所代表的结构参数，所以按其结构，可以构成一个变压器的线圈在进行测试时的一个等值电路。当频率超过 1kHz 时，变压器的铁心基本不起作用。每个绕组均可视为一个由电阻、电容、电感等分布参数构成的无源线性双端口网络，并且忽略绕组的电阻（通常很小），则绕组的等效网络如图 3.1 表示，图 3.1变压器绕组的等值电路图其中：Cg 为绕组对地电容Cb 为套管对地电容Ls 为线圈电感Rs 为扫频信号输出电阻R 为匹配电阻Vi 为扫频输入信号，Vo 为响应输出信号，它实际上代表流经 Ro 的电流，则 Vo/Vi 的比值就代表了一种电抗的变化。如

19、果绕组发生了轴向、径向尺寸变化等变形现象，势必会改变网络的 Ls、Cs、Cg 等分布参数，导致其传递函数 H(j)的零点和极点分布发生变化。因此，变压器绕组的变形是可以通过比较变压器绕组的频率响应来诊断的。变压器设计时，是不会允许在 50Hz 以及附近频率处产生谐振的，所以在低频段，线圈是感性的。由于变压器油的介电常数 与油温有一定的关系，所以用三相绕组之间在同一油温下图谱的比较，更容易判断，以免由于温度改变而产生判断上的失误。电力变压器绕组的传递函数 H(j)主要取决于其内部电感、电容分布等参数，大量试验研究结果表明，变压器绕组的频率相应特性通常具有如下特征： a当频率低于 100kHz 时

20、，其频率响应特性主要由线圈的电感所决定，谐振点通常很少，对分布电容的变化较不敏感； b当频率超过 1MHz 时，绕组的电感又被分布电路所旁路，谐振点也会相应减少，对电感的变化较不敏感，而且随著频率的提高，测试回路（引线）的杂散电容也会对测试结果造成明显影响； c在 100kHz1MHz 的范围内，绕组的分布电感和电容均发挥作用，其频率响应特性具有较多的谐振点，能够灵敏的反映出绕组电感、电容的变化情况。3.1.2空心电感的电感量计算及变化分析从工程计算及电感设计手册可以计算空心电感 L L=KL×N×Dcp×10e-6 (H) 其中：Dcp 为线圈的平均直径，N 为

21、线圈圈数，H 为线圈高度，b 为线圈厚度KL 为电感系数 KL=f(b,H,Dcp) Dcp 增加，电感量增加。b 增加，电感量减小。H 增加，电感量减小。在单位高度内，线圈圈数 N 增加，则电感量增加；即线圈在单位高度内压缩，则电感量增加。如果线圈在单位高度内被拉开，线圈等效匝数减小，电感量减小。对于线圈的等效直径看，一般线圈的导线长度不会变化。如果线圈失圆，则会使等效直径变小。变形时，电感量则会减小。线圈厚度一般变形后会发生改变，线圈在受力后压缩成波浪状，厚度减小，电感量会略有增加。3.1.3电容量简化公式平板电容模型假设两板之间的电场为均匀静电场，平行板边长 a，b 与板间距 d 的比值

22、无限大，忽略的边缘效应，则电容量的简化公式为：电容量大小与板间距 d 成反比。3.1.4 谐振条件频域传递函数：谐振条件：3.2绕组变形种类以及变形在等值电路中的等效分析3.2.1整体变形整体变形：这种变形最常见是在运输过程中震动冲击力造成的，这种变形一般整体情况良好，只是线圈之间相对移动。这种变形一般不改变线圈的电感量和饼间电容，只改变线圈对地电容。所以其频谱图上各谐振点都存在，只是都向高频方向平移。另外在受电动力时，如有几根撑条受力移动位置或脱落，在受力消失后，则在原来的压紧力的作用下向一边偏心，同时由于电动力造成内线圈收缩或外线圈扩张，高低压线圈之间的距离改变，对地电容减小，使谐振频率均

23、向高频方向移动。谐振频率的改变量在较小的变化时与变形量成正比。其频谱图上的最大特征是，各谐振峰都对应存在，只是平移。这种变形一般引线都分别牵动，300kHz 以上将有一定的改变。整体压缩：线圈在电磁力或制造工艺的原因，会出现高度尺寸上的压缩。线圈在高度上的减小，将使线圈的总电感增加；同时使线圈饼间的电容增加。在对应的频谱图上，变形相曲线将出现第一个谐振峰向低频方向移动；同时第一谐振峰还将伴随着幅值升高；中高频部分的曲线与正常相的频谱曲线相同。整体拉伸：线圈在出现固定压板松动、垫块失落等情况时，会出现高度尺寸上的拉伸。线圈在高度上的增加，将使线圈的总电感减小；同时使线圈饼间的电容下降。在对应的频

24、谱图上，变形相曲线将出现第一个谐振峰向高频方向移动；同时第一谐振峰还将伴随着幅值下降；中高频部分的曲线与正常相的频率曲线相同。3.2.2 局部变形 局部变形是指线圈的总高度未发生改变，或等效直径和线圈厚度尚未出向大面积的改变；只是部分线圈的尺寸分布均匀度改变，或部分线饼出现小程度等效直径的改变，线圈的总电感基本不变，所以故障相和非故障相的频谱曲线在低频段的第一个谐振峰点处将重合，随着部分变形面积的大小，对应的后续几个谐振峰将发生位移。局部压缩和拉开变形：这种变形一般认为是由于电磁作用力造成的，由于同方向的电流产生的斥力，在线圈两端被压紧时，这种斥力会将个别垫块挤出，造成部分被挤压，而部分被拉开

25、。这种变形在两端压钉未动的条件下，一般不会牵动引线；这种变形一般只改变饼间的距离（轴向），在等值电路中体现在并联电感上的电容（饼间电容）的改变上。引线未被牵动力的条件下，频谱的高频部分将变化很小。线圈整体并未被压缩，只有部分饼间距离拉开，部分饼间距离压缩。频谱图上可以看到，有部分谐振峰向高频方向移动，并伴随着峰值下降；而有部分谐振峰向低频方向移动，并伴随着峰值升高。变形面积和变形程度可以通过比较谐振峰点明显移动所处的位置，（第几个峰）及谐振峰的移动量来估计分析。局部压缩和拉开变形影响到引线时，频谱图的高频部分将发生变化。局部压缩和拉开变形程度较大时，低频与中频段有些谐振峰会重叠，个别峰会消失，

26、有些谐振峰幅值升高。匝间短路：如果线圈发生金属性匝间短路，线圈的整体电感将会明显下降，线圈对信号的阻碍大大减小。对应到频谱图，其低频段的谐振峰将会明显的向高频方向移动，同时由于阻碍减小，频响曲线在低频段将会向衰减减小的方向移动，即曲线上移 20dB 以上；另外由于 Q 值下降，频谱曲线上谐振峰谷间的差异将减少。中频和高频段的频谱曲线与正常线圈的图谱重合。线圈断股：线圈断股时，线圈的整体电感将会略有增大。对应到频谱图，其低频段的谐振峰将会向低频方向略有移动，幅值上的衰减基本不变；中频和高频段的频谱曲线与正常线圈的谱图重合。金属异物：在正常线圈中，如果在饼间中存在金属异物，虽然对低频总电感影响不大

27、，但饼间电容将增大。频谱曲线的低频部分谐振峰将向低频方向移动，中高频部分曲线的幅值将有所升高。引线位移：引线发生位移时，不影响电感，所以频谱曲线的低频段应完全重合，只在200kHz500kHz部分的曲线发生改变，主要是衰减幅值方面的变化。引线向外壳方向移动，则频谱曲线的高频部分向衰减增大的方向移动，曲线下移；引线向线圈靠拢，则频谱曲线的高频部分向衰减减小的方向移动，曲线上移。轴向扭曲：轴向扭曲是在电动力作用下，线圈向两端顶出，在受到两端压迫，被迫从中间变形，若原变压器的装配间隙较大或有撑条受迫移位，则线圈在轴向扭成 S 形；这种变形由于两端未变动，所以只改变了部分饼间电容和部分对地电容。屏间电

28、容和对地电容将减小，所以频谱曲线上将发生谐振峰向高频方向移动，低频附近的谐振峰值略有下降，中频附近的谐振峰点频率略有上升，而且 300kHz500kHz 的频谱线基本上保持原趋势。线圈幅向(径)变形：在电动力作用下，一般内线圈是向内收缩，由于内撑条的限制，线圈可能发生幅向变形，其边沿成锯齿状，这种变形将使电感略有减小，对地电容也略有改变，所以在整个频率范围内的谐振峰均向高频方向略有移动。外线圈的幅向变形主要是向外膨胀，变形线圈总电感将增加，但内外线圈间的距离增大，线饼对地电容减小。所以频谱曲线上第一个谐振峰和谷将向低频方向移动，后面的各峰谷都将向高频方向略有移动。注：all：全部；1：第 1

29、个谐振峰；L、M、H：低频段、中频段和高频段。分接开关烧蚀（各档位检查）：带有分接开关的线圈，如果触点烧蚀而较大时，在高频小电流通过时，由于油膜的影响，会出现小电流下的接触问题，其等值电路可以认为是一个低阻值电阻和一个电容并联，这个电路插在电感电路上时，与各分支电感电容谐振，会产生很多的谐振峰，由于电阻的存在，无法形成大的谐振，使谐振曲线上产生很多毛刺，特别曲线在 40dB 以下时。谐振曲线的总轮廓与正常曲线基本重合。4变压器绕组变形测试仪4.1测试仪组成变压器绕组变形测试仪采用的是频率响应法工作原理，其系统的基本组成如图 4.1 所示。通过计算机的管理和控制，扫频信号发生器依次把输出的不同频

30、率的正弦波电压信号Vs(t)加到变压器绕组的末端，高速采集系统同时记录该端子及绕组对应首端上的电压信号 Vi(t)和 Vo(t)的波形，并进行相应的数字化处理，得到其在不同扫描频率下的幅值和相位，然后根据下式求得被测绕组的幅频响应特性或相频响应特性，显示在计算机屏幕中并可由彩色打印机进行输出。幅频响应特性：H(f)=20logAvo(f)/Avi(f) 相频响应特性：(f)=vo(f)-vi(f)四、分析判断变压器绕组幅频响应特性曲线中通常包含多个明显的波峰和波谷，经验及理论分析表明，这些波峰和波谷的分布位置及分布数量的变化，可作为分析变压器绕组变形的重要依据。1. 幅频响应特性曲线低频段（1

31、kHz100kHz）的波峰或波谷位置发生明显变化，通常预示着绕组的电感改变，可能存在匝间或饼间短路的情况。频率较低时，绕组的对地电容及饼间电容所形成的容抗较大，而感抗较小，如果绕组的电感发生变化，会导致其频响特性曲线低频部分的波峰或波谷位置发生明显移动。对于绝大多数变压器，其三相绕组低频段的响应特性曲线应非常相似，如果存在差异则应查明原因。2. 幅频响应特性曲线中频段（100kHz600kHz）的波峰或波谷位置发生明显变化，通常预示着绕组发生扭曲和鼓包等局部变形现象。在该频率范围内的幅频响应特性曲线具有较多的波峰和波谷，能够灵敏地反映出绕组分布电感、电容的变化。3. 幅频响应特性曲线高频段（&

32、gt;600kHz）的波峰或波谷位置发生明显变化，通常预示着绕组的对地电容改变，可能存在线圈整体移位或引线位移等情况。频率较高时，绕组的感抗较大，容抗较小，由于绕组的饼间电容远大于对地电容，波峰和波谷分布位置主要以对地电容的影响为主。用频率响应分析法判断变压器绕组变形，主要是对绕组的幅频响应特性进行纵向或横向比较，并综合考虑变压器的短路情况、变压器结构、电气试验及油中溶解气体分析等因素。纵向比较法对同一台变压器、同一绕组、同一分接开关位置、不同时期的幅频响应特性进行比较，根据幅频响应特性的变化分析绕组变形的程度。该方法具有较高的检测灵敏度和判断准确性，但需要预先获得变压器的原始幅频响应特性，并

33、且应排除检测条件及检测方式变化所造成的影响。上图是某台变压器低压绕组在遭受突发性短路电流冲击前后测得的幅频响应特性曲线。可见，遭受短路电流冲击以后的幅频响应特性曲线（LaLx02）与冲击前的曲线（LaLx01）相比较，部分波峰及波谷的频率分布位置明显向右移动，可判定变压器绕组发生变形。横向比较法对变压器同一电压等级的三相绕组的幅频响应特性进行比较，必要时借鉴同一制造厂在同一时期制造的同型号变压器的幅频响应特性，来判断变压器是否发生绕组变形。该方法不需要变压器的原始幅频响应特性，现场应用较为方便，但应排除变压器的三相绕组发生相似程度的变形、或者正常变压器三相绕组的幅频响应特性本身存在差异的可能性

34、。 图A：某台变压器遭受突发短路后低压绕组的幅频响应特性曲线图B：另一台同型号变压器低压绕组的幅频响应特性曲线上图A是某台三相变压器低压绕组在遭受短路电流冲击以后测得的幅频响应特性。可见，曲线LcLa与曲线LaLb、LbLc相比，波峰和波谷的频率分布位置以及分布数量均存在差异，即三相绕组幅频响应特性的一致性较差。而同一制造厂在同一时期制造的另一台同型号变压器的三相绕组的频响特性一致性却较好（图B），故可判定变压器在遭受突发性短路电流冲击后绕组变形。五、仪器性能1.扫频检测范围：0.1kHz2MHz，可任意设定检测频段。2.扫频检测方式：线性或对数分布。3.扫频信号输出：10V4.频率扫描精度：

35、0.005%5.扫描频率间隔：在扫频检测范围内，可任意设置 1002000 个测量频点。6.测量阻抗匹配：具备一个正弦波激励信号输出端（Vs）和两个独立的信号检测端(V1 和 V2)。其中，正弦波扫频信号源 Vs 的输出阻抗 Rs 为 50，且输出端通过同轴屏蔽电缆直接与被测变压器绕组的激励端连接；两个独立的信号检测端 V1 和 V2 的输入阻抗为 1M，且通过同轴屏蔽电缆，分别连接到被测变压器绕组的激励端和响应端，并在被测绕组的测端与地之间加 50的匹配电阻（安装在输入单元和检测单元内部）。所用同轴屏蔽电缆的波阻抗为 50，电缆长度为 15m。7.扫频检测精度：在-100dB20dB 范围内

36、的检测精确度不低于±0.5dB。8.干扰抑制能力：数字选频滤波功能，测量频带的宽度不超过被测频率的1%，不受频带外干扰的影响。9.数据存储格式：采用 csv 文件格式（即 Excel 数据格式）保存测量数据，并能打开 RX1RX4及同类测试仪器的测试数据进行分析，便于数据的传递和比较。10.基本配置部件： TDT7 型变压器绕组变形分析仪（分体式结构）：轻便主机笔记本电脑（USB 接口）标准附件：a. 15m 测量电缆：1 套b.测量接线钳：2 把c.专用接地线：1 套d.专用校验单元：1 个e.电源线：1 根f.铝合金仪器箱：1 个六、检测要求1.接线要求变压器绕组变形检测须在直流

37、试验项目之前或者在变压器绕组得到充分放电（2小时以上）以后进行，否则将会影响检测数据的重复性甚至导致检测仪器损坏。检测前应拆除与变压器套管端头相连的所有引线，并使拆除的引线尽可能远离被测变压器套管。对于套管引线无法拆除的变压器，可利用套管末屏作为响应端进行检测，但应注明，并应与同样条件下的检测结果作比较。变压器绕组的频率响应特性与分接开关的位置有关，建议在最高分接位置下测量，或者应保证每次测量时分接开关均处于相同的位置。因测量信号较弱，激励信号和响应信号测量端应与变压器绕组端头可靠联接，减小接触电阻。输入单元和检测单元的接地线应与变压器外壳油箱可靠联接，不允许存在大于1欧姆以上的接触电阻，接地

38、线应尽可能短且不应缠绕。通常建议联接在变压器顶部的铁心接地铜排位置，严禁随意缠绕在油箱表面的螺栓上。2. 接线方式不同绕组的接线方式绕组变形频率响应测试的扫频信号建议从绕组的末端注入，首端输出，非被试绕组悬空。根据变压器的不同接线组别，绕组变形测试的接线方式也不同。YN 接线扫频信号输入阻抗接于中性点 O，扫频信号输出阻抗分别接在 A、B、C 上。这种测量方法，可以将非测量相上接收到的干扰信号由信号发生器上的低阻抗来吸收。如图5.3所示。图 5.3 YN 接线Y 接线由于中性点未引出，应按以下方式接线，如图 5.4 所示。输入阻抗接于 A，输出阻抗接在 B 测试。输入阻抗接于 B，输出阻抗接在

39、 C 测试。输入阻抗接于 C，输出阻抗接在 A 测试。图 5.4 Y 接线内连接接线内连接接线绕组的接线方式如图 6.5 所示。输入阻抗接于 c，输出阻抗接在 a 相，代表 a 相。输入阻抗接于 a，输出阻抗接在 b 相，代表 b 相。输入阻抗接于 b，输出阻抗接在 c 相，代表 c 相。图 5.5 内连接 接线由于内连接接线非测量的两个绕组串联后并联在回路中，理论上说对测试过程是有影响的。如果衰减超过 10dB 后，则可以认为非测量线圈的影响可以忽略。外连接接线如果绕组解开测量的接线方式如图 5.6 所示。如果不解开连接，可以看作内连接接线，接线方式如图 5.5 所示。输入阻抗接于 x，输出

40、阻抗接在 a 相，代表 a 相。输入阻抗接于 y，输出阻抗接在 b 相，代表 b 相。输入阻抗接于 z，输出阻抗接在 c 相，代表 c 相。图 5.6 外连接 接线有平衡绕组的变压器对于有平衡绕组的变压器，测试时必须解开接地。如图 5.7 所示。图 5.7 平衡绕组接线3. 试验的注意事项a.、必须在完全连接好接线后再开始仪器电源。b、启动计算机中的 RXView 程序，操作“测量”菜单中的启动测量项或相应的快捷键即可启动测量。4. 检测程序按选定接线方式分别测量并记录变压器不同测端的幅频响应特性曲线，通常应把低压绕组作为重点测量对象。比较相同电压等级的三相绕组的幅频响应特性，如果差异较大则应

41、检查测试电缆及接地引线，重新进行测量，保证同一绕组测量结果的重复性，排除测量接线等因素所造成的影响。如果发现测得的频响曲线的平滑性较差（曲线上带有大量毛刺），则应检查接线钳是否与套管端部可靠联接、电缆插头是否存在接触不良或断线现象。如果测得的3相绕组的频响特性一致性较差，则应检查或改换输入电缆及测量电缆中接地线的联接位置，检查其是否与变压器外壳可靠联接（注：变压器油箱上的螺栓与外壳通常存在接触电阻，切忌使用！），重新进行测量，确认两次测得的数据曲线完全一致，避免因测量接线损坏或接地引线与外壳联接不亮，造成错误的测试数据。5.判断程序在现场就地对测得的同一电压等级的三相绕组的频响曲线进行比较，以

42、确保测试数据正确无误。a.若三相频响曲线较为一致，则可认为测试数据正确无误；b.若存在明显差异，则首先应检查测试接线方式是否符合规定的要求，测试电缆的是否处于完好状态，确认无误后再重测。如果重测后的频响曲线与之前的完全相同，且响应幅度主要集中在-20-60dB 之间，则可认为测试数据正确无误；利用该台变压器的历史测试数据，或者同型号、同批次的另一台变压器的测试数据，来进行纵向比较分析，然后作出较为可靠的诊断结论。a.若该台变压器的测试数据与历史数据（或出厂测试数据）基本一致，无明显的差异，则无论其三相之间的频响曲线是否一致，均可判断该变压器无明显的绕组变形现象，这是较为可靠的一种诊断方式。b.

43、若该台变压器的测试数据与同型号、同批次的另一台变压器的基本一致，无明显的差异，则无论其三相之间的频响曲线是否一致，均可判断该变压器无明显的绕组变形现象，这是在没有历史数据时较为常用的一种诊断方式。c.在进行纵向比较时，考虑到测试仪器、测试接线及测试工况的差异所造成的影响，只要前后两次的频响曲线基本相似，或者三相绕组之间的差异规律基本没有明显变化，通常即可认为绕组无明显变形。即使依据上述方法，初步判断变压器可能存在明显的绕组变形，也应通过了解变压器的如下信息，通过综合分析后得出测试结论。a. 该变压器的制造年代或设计型号。根据经验，在 19851998 年间生产的变压器抗突发短路的能力较差，较易

44、出现绕组变形；b. 该型号的变压器是否否已有出现绕组变形的案例。根据经验，同型号（特别是同批次）的变压器往往带有缺陷遗传规律；c. 是否是抗短路能力较差的薄绝缘铝线圈、自耦变中压绕组或分裂变压器低压绕组; d. 变压器是否发生出口或近区短路冲击，继电保护是否在规定时间内动作;或者该变压器在运输、吊装时是否受到撞击; e. 对于 500kV 单相变压器，其高压侧绕组频响特性的一致性可能较差，特别是在高频段。另外，对于某些小厂生产或经过现场检修的变压器，其三相的频响特性一致性相对较差，如果遇到该类情况，通常可适当放松判断的尺度。七、操作步骤（一）严格按照上述“检测要求”所规定的方法，联接好测试系统

45、的接线。（二）启动计算机，运行 TDT7 程序组中的相关程序，进入 TDT7 绕组变形测试界面。左图：RXView 测量界面左图：RXView 测量界面 右图：RXView分析界面（三）用鼠标点击启动测量按钮，即可启动测量，并可在屏幕左上方观察到扫频设置和测量数据。说明 1：推荐的测量设置参数为 11000kHz（线性扫描 1000 个频点），可通过“测量”菜单中的测量参数项（上方左图所示）灵活进行更改。如采用“对数”扫频测量方式，则将更加细化低频段测量数据。说明 2：为方便使用，RX 测试系统可在退出或关机后自动保存上一次设置的参数，因此应在启动测量后通过屏幕左上方所显示的信息，及时确认测量参数设置是否正确无误。说明 3：提供多种测量显示方式，通过测量菜单中的显示方式项（如上方右图所示）可灵活地进行设置，必要时可更改显示波形的颜色，并可关闭测量过程中的“动态波形监视窗”，以便节省 10S 左右的测量时间。说明 4：若测量结束后，没有立即对数据进行存盘，则可通过“文件”菜单中的数据另存为项，对当前显示的测量数据重新进行存盘操作。（四）扫频测量完成时，系统将会弹出对话框，必须严格按照如下要求，正确录入被测变压器的信息，以便日后的数据管理。点击保存文件即可对本次测量结果进行存盘，并显示出存盘路径（以“名称编号”生成数据目录）和文件名称（以“激励响应”生成数据文