用漏电感法诊断变压器线圈变形的研究

1、PAGE PAGE 99Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET. HYPERLINK mailto: .用漏电感法诊断变压器线圈变形的研究曾红 凌凌愍1前言随着电力系系统的不不断发展展，变压压器作为为电力系系统中的的关键设设备起着着日益重重要的作作用，它它的安全全运行直直接关系系到整个个电力系系统运行行的可靠靠性。变压器线圈圈变形是是指线圈圈在受力力后，发发生的轴轴向、幅幅向尺寸寸变化、器器身位移移、线圈圈扭曲等等情况。造造成变压压器线圈圈变形的的主要原原因有二二个：一一是变压压器运行行中难以以避

2、免地地要受到到外部短短路故障障冲击：二是变变压器在在运输吊吊装过程程中发生生意外碰碰撞。对对于线圈圈来说，前前者的冲冲击力往往往要比比后者大大得多，应应作为制制造及运运行维护护的主要要关注问问题。尽尽管要求求变压器器具有承承受短路路的能力力，但目目前大多多数变压压器不进进行突发发短路试试验，尤尤其是大大型变压压器还没没有条件件进行试试验，其其动稳定定强度只只能靠设设计和计计算来保保证，由由于目前前的制造造水平所所限，短短路引起起的事故故是变压压器损坏坏的一个个重要原原因。变压器线圈圈变形后后，有的的立即发发生损坏坏事故：有的还还可暂时时运行，但但绝缘有有可能已已有损伤伤，当再再次遇到到雷电过过

3、电压或或短路事事故时，则则会发生生损坏事事故。这这无疑是是影响整整个电力力系统正正常运行行的不安安定因素素。变压器线圈圈变形诊诊断技术术的目的的在于寻寻找一种种迅速、方方便、准准确检测测变压器器线圈变变形的方方法，研研制出一一套操作作方便、性性能稳定定的测试试系统并并制定出出行之有有效的判判断标准准。这对对防止变变压器发发生突发发性损坏坏事故，确确保电力力系统的的安全运运行有十十分重要要的意义义。2漏电感感测量原原理国内诊断变变压器经经短路或或冲撞后后，是否否有线圈圈变形，仍仍主要采采用常规规的试验验方法进进行，并并配合吊吊罩检查查，要花花费大量量人力、物物力和财财力，还还不一定定能做出出准确

4、判判断。近近年来采采用先进进的频响响法进行行变形诊诊断取得得了明显显的效果果。事实实上，测测量漏电电感也是是判断变变压器线线圈变形形的简便便有效的的方法。变压器漏电电感是和和短路阻阻抗的电电抗分量量相对应应的，其其值是由由变压器器线圈的的几何尺尺寸所决决定的。根根据变压压器理论论分析，漏漏电感Lx=W22 (11)式中W是一一次线圈圈匝数，是漏磁路的磁导。如图1所示，漏磁通经过的磁路，在空间形成一个圆筒形。圆筒的平均直径等于一次及二次线圈的平均直径D，厚度等于两个线圈的厚度（d1+d2）再加上线圈间隙d，圆筒的高度等于线圈的轴向高度h。这个漏磁路的磁导，与圆筒的园周长和等效厚度的乘积成正比，与

5、它的等效高度成反比。考虑到通过线圈截面的那部分磁通没有链着全部线圈匝数的影响，漏磁路的总磁导为：=0Ddd+1/3(dd1+d2)/h (22)式中0是空气气的导磁磁率：hh是线线圈的等等效高度度。则式（1）有有:LX=W220Ddd+1/3(dd1+d2)/h (3)由此可见,当变压压器一次次及二次次线圈发发生变形形或匝间间有短路路时,会会影响漏漏磁通的的磁路尺尺寸d11、d2、d及及h、DD或改变变线圈匝匝数W，从从而引起起漏电感感值LXX的改变变。3 漏电电感的测测量方法法前述分析可可知，变变压器漏漏电感是是与一次次及二次次线圈的的几何位位置密切切相关的的电气参参数，通通过漏电电感的变变

6、化就可可估算出出变压器器线圈的的平均位位移。变压器线圈圈变形的的准确诊诊断要求求漏电感感的测量量方法有有较强的的抗现场场电磁干干扰的能能力，并并且测量量重复性性好，工工作稳定定，具有有较高灵灵敏度。为为此，我我们采用用MAXXWELLL电桥桥来测量量变压器器漏电感感，并且且变压器器结构不不同，测测量接线线方式也也有差异异。其基基本原理理是将变变压器的的短路阻阻抗（即即短路电电阻和漏漏电抗）作作为如图图2所示示的MAAXWEEL电桥桥的RXX、LX桥臂。通通过调节节电阻RR4和电电容C使使桥体平平衡。此此时，有有：RXR44=R2R3 (4) LX =CR2R3 (55)由此测量出出变压器器漏电

7、感感LX，并通通过比较较漏电感感的变化化来反映映变压器器线圈有有无变形形。至于于线圈变变形状况况与漏感感变化量量间的关关系，尚尚需通过过理论推推算和大大量试验验研究，积积累经验验数据后后，才能能定论。采用MAXXWELLL电桥桥测量变变压器漏漏电感时时，无须须对变压压器励磁磁，克服服了短路路阻抗法法所需大大容量设设备之缺缺点。此此外，其其抗干扰扰能力也也优于低低压脉冲冲法（LLVI）。由由于测量量系统的的关键设设备是较较简单的的电桥，降降低了测测量系统统的造价价。此外外，根据据实际变变压器漏漏电感情情况，对对电桥的的测量范范围、测测量精度度及抗干干扰性能能有特殊殊要求。MMAXWWELLL电桥

8、原原理简单单，操作作方便，且且造价低低廉，完完善后的的该诊断断方法应应在电力力部门推推广使用用，并建建议列入入变压器器预防性性试验规规程，这这对指导导制造厂厂提高变变压器抗抗短路强强度，确确保变压压器安全全运行是是有现实实意义的的。国外采用漏漏电感法法作为判判断变压压器线圈圈变形的的重要手手段积累累了一定定的经验验，并已已纳入相相应标准准。在119933年柏林林召开的的国际大大电网会会议上，意意大利同同行介绍绍了他们们十几年年来采用用测量变变压器的的漏电感感变化来来判断变变压器线线圈有否否变形的的成功经经验。据据介绍，采采用便携携式的MMAXWWELLL电桥可可以方便便地用于于现场，在在4小时

9、时之内（22小时布布线，22小时测测量）完完成对变变压器漏漏电感的的测量。因因MAXXWELLL电桥桥具有较较高的可可靠性、稳稳定性以以及较好好的抗干干扰能力力，能保保证变压压器在正正常运行行了100200年后的的漏感测测量值与与投运时时的漏感感值之差差小于00.2%。意大大利电力力部门对对1000MVAA以上的的变压器器每三年年进行一一次漏感感测量，已已进行了了十几年年，他们们的应用用经验表表明，当当漏感变变化值超超过额定定值的22.5%时需引引起重视视，并经经常进行行漏感测测试和绝绝缘检查查；变化化值超过过去5%时，应应立即将将变压器器退出运运行，进进行检查查。该方方法须运运行中变变压器退

10、退出运行行后才可可进行。这这时不能能停电以以及可靠靠性要求求较高的的变压器器的线圈圈变形诊诊断有困困难。为为此，他他们又引引入在线线监测技技术，研研制出实实时诊断断变压器器线圈变变形的智智能化系系统，经经检测和和试运行行，结果果令人满满意，并并准备进进入实用用阶段。研究漏电感感法诊断断变压器器线圈变变形，首首先应对对变压器器的漏感感进行实实测，掌掌握其分分布特点点，以确确定MAAXWEELL专专用电桥桥的技术术指标，然然后进行行试验研研究工作作，包括括不同模模型试验验、不同同变形部部位的对对比试验验、测试试结果的的对照等等，最终终完善该该诊断技技术（装装置和方方法）。并并选择数数台变压压器作出

11、出厂前运输后后安装中中运行短短路后情情况的跟跟踪。在在此基础础上，确确定用于于测试结结果分析析的判断断，并试试点推广广应用。4 变压压器漏感感的实测测及结果果分析基于上述分分析，我我们对保保定变压压器厂、北北京变压压器厂、沈沈阳变压压器厂生生产的77种共88台成品品和半成成品变压压器的漏漏电感进进行了测测试，取取得了初初步的实实测结果果。各变变压器的的型号参参数及测测试结果果如附录录A表AA1AA7。根据表A11、A22A7中中测试数数据，得得到以下下结果：a 理论论上，漏漏感应等等于短路路阻抗的的电感分分量，但但因表中中所列阻阻抗电压压UK（%）是是设计值值，再加加上常忽忽略直流流电阻不不计

12、，所所以由此此阻抗电电压计算算得的漏漏感值与与实测值值有一定定偏差。尽尽管如此此，表AA5.22、表AA6、表表A7中中的实测测结果表表明，LLAOLAO，LLBOLBO，LLCOLCO，LLAMOOLAMOO，即漏漏感实测测值基本本等于由由阻抗电电压计算算得到的的理论值值，这已已证实，采采用该电电桥方法法在上述述表中所所示的测测试条件件下测到到的电感感确是变变压器的的漏感。 b 从表AA1中可可看到，前前后两次次对同一一台变压压器的漏漏感进行行测试结结果表明明，漏感感测量值值具有较较好的重重复性。最最大偏差差为0.33%。 c 从表AA2及表表A3可可知，对对双线圈圈变压器器，高压压侧测到到

13、的漏感感与从低低压侧测测到的漏漏感之比比近似等等于变压压器变比比的平方方。并且且型号相相同的变变压器具具有大致致相同的的漏感值值。 d 对有调调压装置置（分接接开关）的的变压器器，在不不同分接接位置测测到的漏漏感有明明显的差差别。表表5.11变压器器的高压压线圈每每两相邻邻分接的的匝数相相差188匝，从从表中的的实测结结果看，其其漏感平平均相差差8mHH左右。由由此说明明，当变变压器线线圈匝数数改变或或是发生生匝间短短路时，其其漏感值值定有相相应的变变化。结论 a 变压器器漏电感感测量原原理简单单，操作作方法简简便，作作为变压压器线圈圈变形的的诊断技技术具有有非常乐乐观的应应用前景景。b 在变

14、变压器一一侧短路路时从另另一侧测测量得的的电感即即为漏电电感，且且漏电感感测量值值具有较较好的重重复性。c 理论论及试验验都证实实，漏电电感是与与变压器器一次二二次线圈圈几何位位置密切切相关的的参数。具具体体现现为，当当线圈有有变形（几几何尺寸寸变化或或匝数变变化）都都会引起起漏电感感值的改改变。d 采用用电桥法法对变压压器漏电电感进行行测试的的规范接接线方式式为：双线圈变压压器： 低压侧侧短路时时，从高高压侧测测量，即即高低漏电电感；或者 高高压侧短短路时，从从低压侧侧测量，即即低高漏电电感。三线圈变压压器： 高中中漏电感感：低压压侧开路路，中压压侧短路路，从高高压侧测测量； 高低低漏电感感

15、：低压压侧短路路，中压压侧开路路，从高高压侧测测量； 中低低漏电感感：低压压侧短路路，从中中压侧测测量，高高压侧开开路。在现场测量量时，应应根据实实际接线线情况，可可拆开连连接较方方便的一一端接头头进行测测量，也也可从刀刀闸一端端测。并并需与原原始数据据进行比比较。 e 漏电感感LXU2NUK(%)/2fSN。其中中UN是变压压器的额额定电压压，UKK是阻抗抗电压，SSN是表观观容量。根根据理论论计算和和实测，33kV5000kV变变压器的的漏电感感值大致致在0.01900mmH范围内内。附录A 变压器器漏感测测量结果果表A1. 同一台台变压器器两次漏漏感测量量值对比比漏感侧量值值(mHH)（

16、额额定分接接）高压三相短短路，低低压侧测测（低高）低压短路，高高压侧侧侧（高低）LaoLboLcoLABLACLBC9770.30330.300013.888013.855413.988494.7.300.29770.30220.299913.888513.899113.9886偏差(%)0.00000.33000.33000.03660.26770.0144注：型 号号：SJJ11180/6额定电压：31550（330000，33300）/4000V联结组别：Y/YY012冷却方式：ONAAN表A2.两两台16600kkVA/6kVV变压器器漏感测测量值比比较漏感侧量值值(

17、mHH)（额额定分接接）变比低压侧测（低低高）高压侧侧（高高低）(高-低/低-高)1/2LaoLboLcoLABLACLBC670-110.04110.04220.04338.26118.40778.307714.077815670-220.04000.04110.04118.28118.27558.338814.2227注：型号：BS9916000/66额定电压：65%/0.44kV 接线方式：D，yyn111冷却方式：ONAAN出厂序号：67001，66702制造厂：北北京变压压器厂表A3.663000kVAA/355kV变变压器的的漏感测测量值漏感测量值值（mHH）变比高压三相短短路，低

18、低压侧测测（低高）低压短路，高高压侧测测（高低）(高-低/低-高)1/2LabLacLbcLABLACLBC8.14778.13228.1588104.002104.000104.3373.583.33注：型 号号：SZZ763000/335额定电压：35/10.5kVV接线方式：Y，dd11冷却方式：ONAAN制 造 厂厂：北京京变压器器厂表A4.变变压器真真空干燥燥前后的的漏感测测量值漏感测量值值（mHH）高压侧测（高高中）高压侧测（高高低）低压侧测（低低高）中压侧测（中中低）LAOLBOLCOLAOLBOLCOLabLacLbcLAmOmmLBmOmmLCmOmm580213799669

19、384981282025256526691704557712962171793478 表表示干燥燥后与干干燥前漏漏感值之之差注：工作号号：9447S1151型 号：SFSSZ7315500/1100额定电压：1100kV81.225%/385500VV22.5%/105500VV联结组别：YN ynno,dd11冷却方式：OFAAF制 造 厂厂：保定定变压器器厂表A5.11 变变压器真真空干燥燥前后的的漏感测测量值漏感测量值值（mHH）高压侧测（高高中）中压侧测（中中低）中压侧测（中中高）高压侧测（高高低）LAOLBOLCOLAmOmmLBmOmmLCmOmmLAmOmmLBmOmmLCmOm

20、mLAOLBOLCO958859008745024565407667270296640885411656774982表A5.22 根根据变压压器真空空干燥前前测量的的直流电电阻及阻阻抗电压压设计值值计算的的漏感值值分 接位 置高压线圈直直阻测量量值（）高-中阻抗抗电压设设计值高-中短路路阻抗（）漏感计算值值（mHH）漏感实测值值（mHH）RAORBORCOLAOLBOLCOLAOLBOLCO11.46221.46441.469913.677%127.007404.44404.44404.44429.992429.550426.8839,10,111.31551.31661.319913.677%105.002334.33334.33334.33348.775348.440346.555注：工 作 号号：9447S0051型 号：SSFPSSZ8630000/2200额定电压：220081.225%/1211/388.5kkV冷却方式：OFAAF制造厂：