摘要：为确保电力变压器安全稳定运行，及时排查故障隐患，需要对变压器的绕组状态进行实时的监测与分析。本文首先介绍了可能会导致变压器绕组发生形变的各类原因，然后对各类检测形变方法从原理、研究现状、优点、局限性等角度进行了分析、介绍。其中振动信号分析法是基于变压器绕组的机械动力学特性，对振动信号进行分析评估，得到相关的设备信息及绕组状态，是目前变压器绕组监测领域应用最为广泛的方法。
关键词：变压器绕组形变、低压脉冲法、频响分析法、短路电抗法、振动信号分析法
0引言
随着现代社会经济的发展，工业和民用供电量都大量增加，这些都离不开电力系统的调配。电力系统中的核心部件之一就是变压器，它的出现，大大提高了电能运输的安全保障。变压器从出厂运输，到现场安装，再到实际运行中遇到的短路电流冲击、高负荷高强度运转等原因，都会导致其预紧力减小，进而造成绕组松动，乃至变形。若松动、变形没有得到及时的检查、修复，其后果不堪设想。目前我国变压器事故中，因为变压器绕组松动、变形造成的事故，占有相当大的比例。程度较轻的绕组松动如不能得到及时的监测和处理，将会演变为绕组形变，严重者更会造成变压器的绝缘部分破损，从而导致漏电、短路等事故发生，严重威胁到了电网安全稳定运行。因此，如何在变压器绕组松动初期检测其故障，对于保证电网安全稳定运行存在重要的现实意义。
1变压器绕组形变原因
变压器在运行的过程中，由于力的作用，会产生轴向或径向的尺寸变化， 变化的表现形式不同，可能有局部扭曲或者移位等现象，这被称为变压器绕组变形。短路电流冲击和机械冲撞都有可能会造成变压器绕组的变形，它严重威胁到了变压器的稳定运行。
可能造成变压器绕组形变的原因有以下几点：
（1）短路故障电流冲击。短路电流的冲击，是会造成变压器绕组形变的重要原因之一。特别是当冲击发生在当变压器出口近区时，变压器受到的电动力最高可能会达到平常的数百倍，这样的冲击会极具提高绕组温度，使得绕制绕组的导线变脆弱，从而发生变形。
（2）机械碰撞。变压器出厂后，从运输安装，再到吊罩安装时，都可能给变压器带来意外的撞击、晃动等，这也是造成绕组变形的重要原因之一。
（3）保护系统死区。保护系统死区是为了防止系统频繁跳闸、保护系统稳定运行的一种措施。但在实际应用中，保护系统死区会造成系统在发生短路的时候不能及时跳闸，据统计，有30%的变压器短路损坏事故，都是因为未能及时跳闸而发生的。
（4）绕组短路承受能力下降。当变压器受到短路电流的冲击时，会因为无法承受冲击力而发生变形。据统计，因无法承受短路而造成的变压器变形，已成为最突出的事故原因之一[3]。
2变压器绕组松动的常见检测方法
为了对变压器绕组变形进行高效、准确的检测，国内外学者从多个角度进行了研究。变压器绕组变形检测方法可以分为电测法和非电测法。其中，电测法中研究最多的有短路阻抗法、频率响应法和低压脉冲法；非电测法中应用最多的是振动信号检测法。
（1）低压脉冲法
低压脉冲法的原理是利用变压器等效的无源线性双端口网络参数随绕组形状变化而发生变化的特性。在变压器绕组一端输入一稳定低压脉冲电压信号，观察绕组另一端输出的电压波形，从而判断该变压器的绕组状态是否正常[4]。
低压脉冲法的优点是比较灵敏，用来测试的效率比较高，但是由于其原理是利用变压器的电路特性，导致其抗干扰能力比较差，进而带来测试结果失真等结果，严重影响检测结果 [5]。目前在现场试验中已很少采用。
（2）频响分析法
频响分析法利用的是变压器绕组的频域特性，通过给变压器绕组加上正弦电压信号，观察该电压信号通过变压器绕组后的频域特性曲线变化而得到绕组的变形信息。
由于频响分析法的输入信号是正弦波，可以很简单的去掉干扰信号对测试带来的不利影响，但是由于频响分析法也是通过观察曲线判断绕组形变，没有形成可量化的判据，因此判断的准确性很大程度生依赖于工作人员的经验，这也是其应用受到限制的重要原因。
（3）短路电抗法
短路电抗法利用变压器的短路电抗分量与绕组形变的相关性判断形变的。当绕组发生形变时，其短路电抗分量会随之变化，通过测量短路电抗值，即可判断绕组是否发生形变。
（4）振动信号分析法
以上所述的三种方法，都属于电测法，也就是通过观察绕组参数的变化来判断绕组形变的发生。都只适用于绕组明显形变的情况。当绕组发生微小形变，比如松动等，再使用电测法，就会影响判断的灵敏度，此时就需要采用振动信号分析法对绕组状态进行实时在线监测。
在变压器油箱表面安装振动传感器，获取变压器的振动信号，再通过信号分析，对变压器绕组的运行状态，进行实时、准确的评估。
3结论
本文对几种最为常用的检测变压器绕组松动的方法进行了论述，这些方法都有各自的优点，也存在其局限性，在实际测量的时候，需要根据变压器的结构特性、额定功率等，综合性的选择合适的测量方法，可以对不同的方法进行组合、优化，以达到最优的测量效果。
参考文献
[1]赵宏飞，马宏忠，陈楷，等.基于振动信号的变压器绕组松动实验研究[J].中国电力， 2014（1）： 13- 16.
[2] 弓杰伟，马宏忠，姜宁，等.电力变压器的有限元建模与绕组松动分析[J].电力自动化设备， 2016（4）： 78- 84.
[3] 李阳海，王广庭，卢双龙.变压器绕组松动的振动实验分析[J].噪声与振动控制， 2016（5）： 34- 37
[4]李正茂.电力变压器绕组振动特性的分析［D］.沈阳：沈阳工业大学， 2015．
[5] 陆瑾. 应用机械振动法对变压器绕组状态进行在线测试的研究［D］.上海：上海交通大学，2008