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摘要：随着国家经济的快速发展，各种电力设施和生产设备的运行需要大量的电能供应。而在电力系统中，变压器的短路故障对其正常运行的影响较大。若变压器出现绕组变形问题而不能及时采取科学有效的方法进行检测和去除，将可能造成安全事故的发生。因此，整理分析变压器绕组的变形检测方法和可能造成的影响，结合不同检测和诊断对其进行对比分析，从而帮助电力系统故障检测人员选择更加合适的检测和诊断方法来判断变压器的绕组变形问题。
关键词：110kV；变压器；绕组变形故障；处理
引言
绕组变形是变压器正常运行中一种常见的故障现象，据统计由变压器绕组变形直接或间接导致的变压器损坏事故率居高，开展变压器绕组变形检测及其诊断方法研究显得非常有必要。传统常规试验方法，如电气试验、吊罩检查等，发展到便携式的绕组检测技术，如低压脉冲法、频率响应法、短路阻抗法等。
1变压器绕组变形的诊断方法
1.1变压器油色谱分析
变压器油色谱分析是发现并判断变压器故障的有效手段，根据大量试验，电弧放电（电流大）使变压器油主要分解出乙炔、氢及较少的甲烷；局部放电（电流较小）主要分解出氢和甲烷；变压器油过热时分解出氢和甲烷、乙烯、丙烯等，而纸和某些绝缘材料过热时还分解出一氧化碳和二氧化碳等。由此可见，随温度的升高过程，各组分的出现顺序为：烷烃→烯烃→炔烃。故障气体的产生和故障气体的温度关系如图1所示。
1.2频率响应分析法
频率响应分析法检测绕组变形的原理是基于变压器的等值电路可以看成是由电阻、电容和电感组成无源二端口网络，如图2所示，其中L为分布电感，K为纵向电容，C为对地分布电容。该二端口网络的幅频特性可以用传递函数H（jω）来描述。
图1故障气体的产生和故障温度的关系
图2绕组变形频率响应分析法检测原理
一旦绕组发生变形，其内部参数必然会发生变化，进而导致传递函数的变化。分析变压器绕组变形幅频特性曲线，就能对变压器绕组是否发生了变形进行判断。绕组幅频特性是在二端口网络的激励端施加连续变化的频率信号Ui，测量响应端的信号Uo。幅频特性的响应曲线采用对数形式表述为｜H（jω）｜=20lgUo（jω）Ui（jω）（1）频率响应分析法判断绕组是否发生变形，需检测各个绕组的幅频特性，并对幅频特性响应曲线进行比较，根据特性曲线差异的大小得出变压器绕组是否变形。相关系数R的大小可以作为辅助手段判断变压器绕组发生变形的程度。相关系数辅助判断变压器绕组变形的方法如表1所示。
表1相关系数R与绕组变形程度的关系
注：RLF、RMF、RLF分别代表低频段相关系数、中频段相关系数和高频段相关系数。
1.3短路阻抗法
绕组短路阻抗由绕组结构和相对位置决定，如果故障前后绕组的短路阻抗没有变化可以判断绕组没有发生变形，如果故障前后绕组的短路阻抗变化较大可以判断绕组发生变形。DLT1093—2008《电力变压器绕组变形的电抗法检测判断导则》中对阻抗电压超过4%的同心圆绕组各参数变化注意值规定为：1）纵比：容量100MVA及以下且电压等级220kV及以下的变压器绕组参数的相对变化均不应大于2%，容量100MVA以上或电压220kV以上的电力变压器绕组参数的相对变化不应大于1.6%。2）横比：容量100MVA及以下且电压220kV及以下的电力变压器绕组9个单相参数的最大相对互差不应大于2.5%，容量100MVA以上或电压220kV以上的电力变压器绕组9个单相参数的最大相对互差不应大于2.0%。
1.4绕组电容
变压器绕组的整体电容量测试规程没有规定，但是在测试绕组及套管介质损耗时，会检测出电容量。变压器绕组的等效电容电路如图3所示，图中C1、C2和C3分别为高压绕组、中压绕组、低压绕组对地的等效电容；C12、C13和C23分别为高压绕组对中压绕组、高压绕组对低压绕组、中压绕组对低压绕组的等效电容。绕组的等效电容量直接反映出各绕组间、绕组对铁芯、绕组对箱体及地的相对位置和绕组的自身结构，当变压器受到短路冲击时，绕组的幅向电动力会导致其高压绕组向外扩，低压绕组向内收。同时，越靠近铁芯，其受幅向电动力作用越大，相应变形越严重。典型变压器抗短路冲击试验结果证明，高压绕组抗变形能力的设计裕度远大于中、低压绕组，因此，发生短路故障后中、低压绕组更易发生变形。一般被测电容值与历史数据相比差别大于10%，绕
组可能已中度偏轻变形，大于15%时，变压器内部可能存在严重变形。
3在线方法和对比分析
3.1超声波检测法
超声波检测法在检测时主要是通过探头对变压器内部的绕组变化情况进行检测，在同步信号下将超声波传输到变压器的内部绕组上，根据超声探头收集到的反射波对绕组的变形情况进行判断。数据的判断主要通过超声波在变压器内部的一次往返时间进行确认。这种测试方法是基于变压器绕组上的每一个点到邮箱表面的距离是固定的，在发生绕组变形后，其距离会发生一定变化，通过超声波能够对其距离进行确认和分析。
3.2振动法
振动法主要通过振动传感器对变压器的振动情况进行检测。在测试过程中对变压器内部的绕组和铁芯情况进行判断，若变压器的绕组正常，其振动变化情况不会发生特殊变化。一旦存在绕组发生变形问题，其振动传感器传出的数据将具有一定的差异性，然后通过振动传感器的数据分析，能够确认变形情况和变形位置。
3.3在线频率响应法
变压器在每天运行过程中会发出各种各样的信号，如运行过程中的负荷变化、故障后的重新合闸等。这时变压器内部会传出不同的对应信号，通过对这些信号进行检测能够判断变压器的运行状况。变压器附近的暂态电压和电流同变压器本身的运行状况具有紧密联系，通过对这些信号进行收集和整理，能够得到变压器正常运行下的各种参数，然后通过暂态分布曲线将正常情况下的变压器周围暂态信号和异常状态下的信号进行对比，能够发现变压器绕组发生变形时对应的频率响应特性，从而对变压器绕组进行在线监测。
3.4在线短路阻抗法
在线短路阻抗法的应用主要是借鉴与电力变压器运行过程中存在的等效短路阻抗，通过计算变压器的电压和电流输出值，得到变压器内部的等效短路阻抗值，然后对这一阻抗值进行实时检测判断变压器内部的绕组是否发生形变。短路阻抗的计算方法往往受到励磁电流的影响，常见的算法主要有三种。第一种是在变压器空载和负载情况时，通过两种情况下的测量得到变压器运行过程中的短路电抗大小。第二种是采用任意两个负荷电流对其进行检测。第三种是在忽略励磁电流的影响下，建立对应的回路平衡方程，通过系统辨识技术的应用对短路阻抗中的电阻和漏电感进行测试，然后通过短路实验数据等，修正计算方程得到的结果，从而得到相对准确的测试数据。
结语
综合所述，当前的变压器绕组变形检测和诊断技术经过长时间的发展形成了多种测试技术。目前，离线检测方法已经比较成熟，进行检测时需要保证变压器处于非运行状态，检测时产生的危险较低，但会造成当地出现断电等情况，影响人民的日常生活和生产用电。而在线监测方法在诊断过程中不会造成变压器停止运行情况，能够提高电力企业运行的自动化和智能化，是未来变压器监测发展的主要方向之一。
参考文献:
[1]甘锡淞，李云，傅成华，等.基于信息融合和CS-SVM的变压器绕组变形故障诊断方法研究[J].电力系统保护与控制，2018，46（1）：156-161.
[2]李杰华，孟艳，温红旗，等.变压器绕组变形综合诊断分析系统研究与实践[J].变压器，2017，54（7）：33-36.