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摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，综合国力显著加强，在对一台110kV变压器例行试验时发现频率响应法、低电压短路阻抗法和绕组电容量测试试验数据异常，通过试验数据分析，发现绕组变形的潜在故障，确定绕组变形的严重程度和变形位置，为变压器的检修提供准确依据，避免了事故的方法和经验。
关键词：变压器；绕组变形；数据分析
引言
近年来，随着电力系统容量和负荷增加，变电站电磁环境复杂化，变压器故障频发。统计数据表明，绕组变形是造成变压器故障的主要原因之一。绕组变形主要由变压器外部出口短路后绕组中形成的非平衡电磁力造成，另外变压器运输、内部绝缘材料裂化、地震等原因也能造成绕组变形故障。绕组变形初期不会明显影响变压器运行，且变压器需长时处于在网运行状态，因此，绕组变形在初期阶段难以被及时发现。绕组变形具有累积效应，变形后绕组的磁场分布发生了极大改变，在短路电流作用下，强磁场区域电磁力可能超过绕组材质的屈服强度，造成绕组进一步变形；另一方面，绕组绝缘受损部位可能发生电热老化，进一步引发短路等故障。检测绕组变形故障，预防变压器突发事故就显得尤为重要。
1绕组变形分析原因
造成变压器绕组变形的主要原因有：1）短路故障电流冲击变压器在运行过程中，遭受各种短路故障电流的冲击，尤其是变压器出口或近区短路故障，巨大的短路冲击电流致使变压器绕组受到非常大的电动力，并使绕组急剧发热。在较高的温度下，导线的机械强度变小，电动力容易使绕组破坏或者变形。2）在运输和安装等过程中受到意外冲撞变压器在运输、安装等过程中，有可能受到意外的冲撞、振动与颠簸等外在因素，致使绕组变形。3）保护系统有死区、动作失效保护系统有死区或者动作失效均会导致变压器承受稳定短路电流作用的时间长，造成变压器绕组变形损坏故障。4）绕组承受短路能力有限当电力变压器绕组出现短路时，可能因其承受不了短路电流冲击而发生变形。有研究表明，因绕组承受短路能力有限成为变压器事故的首要内部原因，严重的影响了变压器的安全可靠运行。
2110 kV变压器绕组变形故障的处理
2.1变压器修复方案
两台变压器在修复时，为提高变压器抗短路动稳定能力，我们采取了以下技术措施：（1）低压绕组采用内外锁紧撑条（原无外锁紧撑条），并适当增加撑条数量，辅助撑条宽度由14mm改为20mm，加强低压绕组与铁芯柱之间的支撑。（2）低压绕组采用4mm整张高密度硬纸筒作为内衬，提高低压绕组的幅向动稳定性能。（3）为提高低压绕组导线的屈服强度，低压绕组导线厚度由原来1.8mm增加到2.8mm，由原来6根导线（规格为ZBC1-0.45，1.8×12.5）改为4根导线（规格为ZBC2-0.45，2.8×12.5）。改进后，导线屈服强度δ0.2由原来的180MPa提高到220MPa。由于导线规格改变，变压器负载损耗增加约10%。（4）对4#主变压器烧毁铁芯做局部修理（铁芯重新叠装，更换烧毁铁芯），对高压线圈做全面检查处理。（5）变压器修复后按国标对新产品做全项目出厂试验。
2.2试验分析结论
由于中压侧绕组发生了明显变形，改变了各级绕组相对电容分布，造成中压与低压绕组，高压与中压绕组，低压绕组对地的电容量出现了很大变化，给电容分布造成了一定影响。绕组单一电容量与出厂试验和上周期试验相比变化量很大，表明绕组本身松紧程度发生改变，结构性位置发生偏移，导致电容分布发生变化，但并未影响变压器绕组的绝缘性能。从频率响应法测得图谱可以看出中压、低压绕组在中频段（100～600kHz）内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。可以基本确认该变压器中压、低压绕组存在变形。
变压器短路阻抗及其电感分量与绕组几何尺寸及相对位置有关，通过检测变压器阻抗的变化即可分析绕组状况。在短路阻抗试验中，高压对中压、中压对低压的短路电抗及三相短路阻抗的变化率都已超标，并且最负挡、额定挡、最正挡的短路阻抗及短路电抗的偏差量都很接近，这表明中压绕组均已发生了变形，且绕组变形状况相似。综上所述，初步判断该主变中压绕组、低压绕组明显变形，该变压器应立即返厂检修。
2.3电感性故障
绕组的电感性故障多由匝间或饼间短路产生。统计数据表明，由匝间或饼间短路产生的绕组变形占据变压器绕组故障总数的80%。此类故障一般由绕组绝缘材料侵蚀和受损产生，绝缘材料受损可能导致过流与过热，并伴有异常放电现象，进而加速匝间或饼间短路故障的发生。获取电路模型的响应电流信号，绘制其连续小波变换时频图，相比较，其高频部分变化不大，仅时频图的右上角处出现微小变化；而低中频部分变化较大，在整个时间轴内幅值均有所降低。
2.4提高变压器自身的抗短路能力
制造厂要从设计及制造工艺上提高变压器抗短路能力：电磁计算方面要反映绕组的实际受力状态，并留有足够的安全裕度；低压绕组应采用半硬铜导线和自粘式换位导线，适当加大单根导线的辐向厚度；低压绕组内衬采用高强度整张硬纸筒，并适当增加撑条数量，加强低压绕组与铁芯之间的支撑；改善工艺，所有绝缘垫块应进行预密化处理，绕组的制作要密实牢固，线圈采取整体套装工艺等。
2.5电容性故障
电容性故障一般由绕组的辐向与轴向变形造成。绕组发生辐向变形，其等效电路模型中对地电容发生较大变化；绕组发生轴向变形，其等效电路模型中串联电容变化较大。由于本仿真电路模型不涉及对地电容，故本节仿真仅考虑轴向变形引起的串联电容改变。轴向变形故障一般由短路电流在高低压绕组中形成的不平衡电动力造成，导致受影响绕组在轴向发生相对位移。
结语
绕组变形是变压器运行中的一大隐患，运行经验表明，变压器绕组发生变形后，高压绝缘试验和油中溶解气体分析试验都难以发现，会形成潜伏性故障，对设备长期安全运行构成威胁。因此，应将频率响应曲线法和低电压短路阻抗法与设备预防性试验同步进行，逐步完善和收集变压器绕组变形状态信息，便于以后判断变压器有无变形。应在变压器受到短路电流冲击后核对各部电容量变化，配合短路阻抗试验、频响试验等数据，综合判断变压器绕组是否发生变形及绕组变形程度，可排除某些试验项目的误判断，为试验结论提供可靠的数据支撑。对发现试验数据异常的应全面分析，综合判断变压器内部有无绕组变形，绝缘损伤等故障，最终给出准确的变压器检修方案，以确保电网安全稳定运行。
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