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摘要：淮阴三站变电所10kV进线柜过电压保护器因受潮击穿发生爆炸，导致进线柜速断保护动作跳闸。分析事故原因，排查事故对相关设备的影响，在常规试验项目的基础上，根据规范要求开展变压器绕组的变形试验，综合运用短路阻抗法和频率响应法进行试验并分析，准确掌握变压器的安全状况。
关键词：变压器；绕组变形试验；分析
2016年8月25日，淮阴三站变电所10kV进线柜过电压保护器因受潮击穿发生爆炸，导致进线柜速断保护动作跳闸。事后对事故原因进行了分析，并排查事故造成的影响，发现①进线柜内被炸裂的过电压保护器，间隙电极锈蚀严重，表面有厚厚的铜绿，初步判断设备因受潮绝缘降低被击穿发生爆炸；②淮阴三站变电所临近水边，高压柜布置在一楼，夏季房间内湿度较大，再对相邻柜内的同类型过电压保护器进行工频耐压试验，试验结果有两组不合格，拆解这两组设备后发现均受潮严重，验证了事故原因的初步判断；③排查事故可能影响到的相关设备，不仅通过常规试验，更换了受损的电流互感器和母线绝缘子等设备，还开展了110kV主变压器绕组变形试验。现对变压器绕组变形试验分析如下：
1.变压器绕组变形的原因及危害
变压器是电力系统中最重要的设备之一，其安全可靠运行对保证电网安全具有十分重要的意义。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，特别是出口短路和近区短路，变压器绕组不仅承受巨大的、不均匀的轴向和径向电动应力作用，而且大电流冲击下绕组急剧发热，在高温下导线的机械强度变小，电动力更容易使绕组破坏或变形。变压器绕组破坏或变形主要包括轴向、径向尺寸变化，匝、股间短路，绕组扭曲、鼓包及完全击穿导致主绝缘破坏等。变压器绕组变形后，继续运行可能发生下列情况：
（1）变压器立即损坏，绕组出现烧断等严重后果；
（2）变压器的绝缘材料损伤或者绝缘距离发生改变，导致绝缘强度下降，产生局部放电，在正常电压的长期作用下，绝缘破坏范围慢慢增加，最终可能导致绝缘击穿，此类情况可以用油试验等常规方法查出其绝缘缺陷；
（3）绕组发生变形，绝缘状况没有损坏，但线圈的机械强度下降，当再次遭受短路故障时，将承受不住巨大的电动力，从而出现各种破坏事故，留下严重的事故隐患。经实践证明，一旦运行变压器的绕组发生了变形，将会是一个恶性循环的开始。此类情况由于绝缘没有损坏，常规电气试验及油试反映不出问题，在大修吊检前无法判断其状态，只能通过绕组变形测试的手段才能得出正确的结论。
因此，及时开展变压器绕组变形测试工作，发现和处理有问题的变压器，对变压器的安全运行有着重要的意义，也是我们开展变压器状态检修的必备条件。
2绕组变形的试验方法
我们首先组织试验部门对变压器进行绝缘电阻、直流电阻、变压器变比及变压器绝缘油等常规试验，各项试验结果均在合格范围内，说明变压器未遭受明显损坏，绝缘完好。但由于常规试验多属于集中参数检测法，在变压器绕组绝缘未破坏的情况下，对绕组的大小、位置及形状在点动力和机械力的影响下是否变形，检测灵敏度较低。依据《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》（2012修订版）中的9.2.2.7要求，应用短路阻抗法和频率响应法开展变压器绕组变形试验，此次试验使用的设备是武汉某公司的GDRB-F变压器绕组变形测试仪（2合1）。
2.1短路阻抗法
阻抗法是通过测量工频电压下，变压器绕组的短路阻抗或漏抗来诊断绕组是否变形。短路阻抗包括漏抗和绕组的电阻分量，对于110kV及以上的大型变压器，电阻分量在短路阻抗中所占的比例非常小，短路阻抗主要是漏抗的数值，因此阻抗可以反映漏抗的变化，并且测量阻抗比测量漏抗更容易实现。变压器的漏抗值由绕组的几何尺寸决定，变压器绕组结构的改变必然会引起变压器漏电抗的变化，从而引起变压器短路阻抗的改变。因此可用短路阻抗的变化来判断变压器绕组是否变形，只要将测得的短路阻抗与变压器正常时的测量值（如出厂数据）相比即可。
从试验结果来看，阻抗法测出C相绕组存在明显变形，为避免现场环境对试验的影响，采用频响法对试验结果进行进一步验证。
2.2频率响应分析法
变压器绕组可以看作是电阻、电感、电容构成的无源线性双端口网络，在变压器制造完成后，其线圈和内部结构就确定下来，每个线圈对应参数也就确定下来。根据电工学理论，如果绕组发生机械变形，即发生了轴向、径向尺寸变化，势必会改变L、K、C等分布参数，从而导致频率响应幅度变化和谐振频点偏移等。因此我们比较不同时期该变压器的频率响应图谱是否一致，就可以判断变压器是否发生了变形及变形程度的大小，同时频响图谱还能很好地反映变压器绕组变形的累积效应。频响分析法具有测量灵敏度高、测试重复性较好、仪器操作简单方便的优点，为防止绕组中存在的静电荷会对结果造成影响，在试验前应对绕组进行充分放电。
频响法试验的具体方法是：将一正弦扫频信号输入被测变压器，记录输入端和输出端的电压幅值和相位，通过处理得到被测绕组的频响特性曲线，再通过比较当前曲线和历史曲线、不同相的曲线、同型号变压器曲线等，判断绕组是否存在变形。
由于这台变压器在出厂试验时没有做过频响法测试，管理单位无法提供原始频响图谱，所以只能采取比较变压器互相绕组相间特性曲线的差异，对绕组绕组的变形情况作出判断。对于制造工艺良好的变压器，其三相绕组的结构基本是一致的，测得的频响曲线通常具有一定的可比性，但这种可比性”也是相对的，需与阻抗法试验结果结合起来判断设备状况。从试验结果来看，频响法测出C相的高压绕组存在轻微变形，在今后的运行中需适时试验，比较其绕组变形的累计效应，并在吊芯时作适当处理。
3综合判断
本次试验中，变压器的直阻、绝缘电阻和油气分析等常规试验项目，可靠的判断了变压器是否受损，在一定程度上反映了变压器的绕组变形情况，但对绕组的轻微变形无法判断。为了准确把握变压器绕组变形状况，还需应用阻抗法和频响法开展变压器绕组变形试验。
阻抗法试验方法简单、所得数据能直观判断，但目前用于测试的仪器精度较高，而现场用于满足测试的电流较小，造成了现场数据不确定度较高，所以在测出C相绕组存在明显变形的基础上需进一步验证。频响法灵敏度高，但易受电磁干扰，对影响判断结果产生一定的影响；同时频响法测试所用频率波段范围在10kHz-1MHz，高频段（600kHz以上）虽然能反应变压器变形位移，但受杂散电容干扰较大，在中频范围内，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地反映出绕组电感，电容的变化情况，因此中频段的波形图能更准确的反应出绕组变化情况，由此判断C相的高压绕组存在轻微变形。
在现场测试时，应结合这两种试验方法的优点，综合分析试验结果，对变压器安全状况作出准确判断。
4结语
结合日常工作，作为工程管理单位，需对即将投入运行的变压器，在出厂前、交接试验中开展变压器绕组变形试验，形成绕组变形试验的原始记录，便于设备在运行中和事故后，与以后的试验结果相比较，判断设备的安全状况；对已运行的变压器，如果没有变压器绕组变形试验的原始记录，可以使用阻抗法和频响法相结合的方法，对变压器绕组变形状况作出判断，用实测短路阻抗值与变压器铭牌值相比较，将同台变压器三相绕组的图谱的一致性进行比较，有条件的还可以与同厂型号同时间段内生产的变压器相比较，为设备今后的试验保留对比资料。
参考文献：
[1]舒乃秋，武剑利，等.频率响应分析法检测电力变压器绕组变形的理论研究[J].变压器，20，16（10）：23-25.
[2]林剑，马明，龚列谦，夏晓波.变压器绕组变形的频率响应分析法研究及实测中影响因素分析[J].电力学报，2015，25（3）：225-227.
[3]朱明林.频响分析法及其模型辨识检测和诊断变压器绕组变形的研究[D].上海：上海交通大学，2001.
[4]何文林.变压器绕组变形测试方法探讨[J].浙江电力，1996，15（6）：28-29.
[5]何文林，陈全红.短路阻抗法变压器绕组变形测试技术探讨[J].浙江电力，2000，19（1）：25-26.
作者简介：
徐臻荣，身份证号：320922197907114238