论文部分内容阅读
【摘 要】 本文主要针对变压器的相关问题展开了分析，探讨了不平衡安匝对变压器短路阻抗的影响，分析了影响的几种情况，探讨了影响的机理，提出了避免影响的对策。
【关键词】 不平衡安匝；变压器；短路；阻抗；影响
一、前言
在变压器运行的过程中，不平衡安匝对变压器短路阻抗会造成不同程度的影响，进而影响变压器的工作效果，因此，有必要进一步的分析不平衡安匝对变压器短路阻抗的影响问题。
二、低电压短路阻抗法的原理
变压器短路阻抗ZK是当负载阻抗为零时变压器内部的等效阻抗。短路阻抗的无功分量即通常所称的漏电抗或短路电抗XK。若忽略铁心的临近效应和绕组的直流电阻，则短路阻抗ZK约等于漏抗XK。电抗是频率ω和电感LK的乘積，漏电感LK能更。纯。的反映绕组位移、变形。变压器绕组的漏电感LK是两个绕组相对距离（同心圆的两个绕组的半径R之差）的增函数，且漏电感LK与这两个绕组的高度H的算术平均值近似成反比。即漏电感LK是绕组相对位置的函数，LK=f（R、H）。路阻抗ZK、短路电抗XK都是LK的函数，对一台变压器而言，当绕组变形、几何尺寸发生变化时，会引起LK的变化，ZK、XK发生相应的改变。如果运输、安装中变压器受到冲撞或运行中的变压器受到短路电流的冲击，为了检查其绕组是否变形，可将变压器受冲击后的短路阻抗值与变压器出厂值进行比较，根据其变化程度判断变压器是否发生绕组变形、位移及其故障程度。
在进行短路阻抗测试时，无论是在额定电流下还是在低电压小电流下，变压器铁芯中磁通都不大，即距磁通饱和相差很远。在漏磁通回路中，油、纸、铜等非铁磁性材料是磁路的主要部分，99.9%以上磁压降落在线性的非磁性材料上，LK在电流从0到短路电流的范围内都可认为是线性的。因此，所得的短路电抗与施加的电压、电流值无关，可用较低的电流、电压测量漏抗而不会影响其复验性和互比性（包括与额定电流下的测试结果相比）。变压器电抗值XK在频率一定时由绕组几何尺寸决定；ZK、XK不涉及与电压、电流相关的非线性因素，是低电压短路阻抗法判断变压器绕组有无变形的物理基础。
三、低压短路阻抗法判断标准
I℃C60076—5：2000和GB1094.5—2003都规定了额定电流下漏抗变化的限值，I℃C建议试验值较原始值超过3%为异常，国标认为根据线圈结构的不同取2%～4%。《电力变压器绕组变形的电抗法检测判断导则》中对阻抗电压大于4%的同心圆绕组的各参数变化注意值有以下规定。
1、纵向比较
（一）容量100MVA及以下且电压220kV以下的电力变压器绕组参数的相对变化不应大于士2.0%。
（二）容量100MVA以上或电压220kV及以上的电力变压器绕组参数的相对变化不应大于士1.6%。
2、横向比较
（一）容量10MVA及以下且电压20kV以下的电力变压器绕组3个单相参数的最大相对互差不应大于2.5%。
（二）容量100MVA以上或电压220kV及以上的电力变压器绕组3个单相参数的最大相对互差不应大于2.0%
四、低电压短路阻抗法应用情况
绕组变形是变压器的常见故障，大约25%的变压器故障是由绕组变形引起的。变压器近区或出口短路是造成变压器绕组变形的主因，据统计，在变压器损坏的原因中，80%是由变压器出口短路产生的大电流造成的。变压器遭受出口短路时，短路电流与漏磁场相互作用产生电动力，巨大的、不均匀的电动力作用于绕组的轴向和径向，使绕组产生或大或小的移位、扭曲、鼓包或匝间短路等变形，是电力系统安全运行的一大隐患。所以，故障后及时而准确地对绕组进行变形诊断显得尤为重要，诊断结果是变压器能否投运的重要依据，也为变压器的状态评估提供数据。
目前，诊断变压器绕组变形的方法有低压脉冲法、频响法和短路阻抗法。频响法（FRA）是从低压脉冲法（LVI）发展而来，灵敏度高、重复性好、仪器操作简单、携带方便。但该法测量结果不直观、无法定量判断，需通过分析变压器结构、运行情况、常规试验测量结果等资料，并结合频响曲线的纵、横向比较才能做出综合判断，要求操作人员具有较丰富的经验。短路阻抗法在IEC60076-5，中明确给出了绕组变形程度的判据，读数直观，但要求提供的短路电流要达到或接近额定电流，所用的试验设备容量比较大，在现场很难开展。目前国内一些厂家已开发出可在低电压下测量出变压器短路阻抗以判断绕组是否变形的测量仪器，现场操作大为简化，正在推广和积累经验。
现场进行绕组变形诊断，用得较多的就是电容量变化法、短路阻抗法和频率响应法。实践表明，绕组变形诊断是一项综合性试验技术，应该综合运用以上三种方法，各取所长，以提高绕组变形诊断效率和准确性。
五、测试实例及数据分析
某220kV变电站1台新变压器型号为OSSZ10-18000/220，变比为220士8×l.25%/117/37，联接组别为Ynaodll。变压器单相阻抗法测试结果见表卜变压器相间法测试结果见表2；2种方法的测试值与铭牌值、出厂值的偏差见表3。测试时，变压器上层油温为10℃，表格中测量部位均为中压绕组对低压绕组。
从表1—3可知，单相法测得最大相对互差为1.8%，实测阻抗电压与铭牌值、出厂值的偏差分别为1.5%、1.46%，3个偏差均接近注意值2%；而相间法测得最大相对互差为。0.04%，等效三相阻抗电压与铭牌值、出厂值基本吻合，相对偏差分别为0.16%、0.1%，3个偏差均远小于注意值2%。造成单相法相对偏差较大的可能原因是低压侧短接不良，影响了测试数据的准确性。采用相间法测试短路阻抗并计算出等效阻抗电压，与变压器铭牌值或出厂值进行对比，可快速鉴别现场测试数据的准确性，而变压器的单相短路阻抗测试值可直观反映变压器哪相绕组存在变形。 某110kV主变型号为SFZ8—31500/110，变比为110士8×1.25%/10.5，联结组别为YNdll，出厂日期为1998年7月。该变压器因近区短路，且110kV中性点充油式套管底部渗油，110kV套管A相油位偏低，故于2010年4月对其进行低电压短路阻抗试验。测试时变压器上层油溫为20℃，档位均为l档。单相法测得阻抗电压等效值认Uk%为10.123%，与铭牌值Uk%（13.97%）相比，相对偏差为3.847%，大于2%注意值；三相最大相对偏差仅为0.611%。查阅历史数据，2007年1月单相法测出的高对低绕组的单阻抗电压分别为11.15%、8.11%、9.08%，最大相对偏差为2.04%。由此可知，2次实测阻抗电压偏差超过了限定范围，判定绕组有变形。厂家抢修消缺，依据发现问题，进行了更换，成功解决了问题。
在进行短路阻抗试验时，除了纵向比较短路阻抗实测值与铭牌值、出厂值外，还要横向比较各绕组阻抗值，纵向比较2次实测数据.试验中短路阻抗实测值与铭牌值的相对误差仅作为参考，不能作为绕组是否变形的唯一依据.当相对偏差超过注意值时，应再与上次预防性试验数据对比，同时进行绕组单相阻抗之间的横向对比。
变压器安装后，如若不经历出口和近区短路冲击，发生变形的可能性很小。所以笔者认为，变压器除了投产时做变形数据留做指纹用外，就是在经历了短路冲击后进行变形诊断。如果没有经受短路冲击，可充分延长状态检修时绕组变形试验的时间间隔。
六、结束语
综上所述，不平衡安匝对变压器短路阻抗的影响比较严重，因此，为了提高变压器的运行效果，在今后的电力系统运行过程中，还需要进一步分析不平衡安匝对变压器短路阻抗的影响问题。
参考文献：
[1]郭健，林鹤云，徐子宏，金承祥.基于能量摄动法的变压器短路阻抗有限元计算[J].电气应用.2012（09）
[2]韩芳旭，李岩，孙昕.电力变压器漏磁场和短路阻抗计算[J].变压器.2010（10）
[3]贾建刚，王建民，范亚娜，霍东启，刘兰荣，张俊杰，焦翠坪.36脉波整流变压器漏磁场和短路阻抗的工程算法研究[J].变压器.2009（08）
[4]张伟红，贾建刚.一种36脉波干式移相整流变压器的阻抗计算[J].变压器.2011（06）
[5]李作平，刘新颜，赵延涛，李静.三分裂变压器三分之一穿越阻抗的一种计算方法[J].电气制造.2010（02）
【关键词】 不平衡安匝；变压器；短路；阻抗；影响
一、前言
在变压器运行的过程中，不平衡安匝对变压器短路阻抗会造成不同程度的影响，进而影响变压器的工作效果，因此，有必要进一步的分析不平衡安匝对变压器短路阻抗的影响问题。
二、低电压短路阻抗法的原理
变压器短路阻抗ZK是当负载阻抗为零时变压器内部的等效阻抗。短路阻抗的无功分量即通常所称的漏电抗或短路电抗XK。若忽略铁心的临近效应和绕组的直流电阻，则短路阻抗ZK约等于漏抗XK。电抗是频率ω和电感LK的乘積，漏电感LK能更。纯。的反映绕组位移、变形。变压器绕组的漏电感LK是两个绕组相对距离（同心圆的两个绕组的半径R之差）的增函数，且漏电感LK与这两个绕组的高度H的算术平均值近似成反比。即漏电感LK是绕组相对位置的函数，LK=f（R、H）。路阻抗ZK、短路电抗XK都是LK的函数，对一台变压器而言，当绕组变形、几何尺寸发生变化时，会引起LK的变化，ZK、XK发生相应的改变。如果运输、安装中变压器受到冲撞或运行中的变压器受到短路电流的冲击，为了检查其绕组是否变形，可将变压器受冲击后的短路阻抗值与变压器出厂值进行比较，根据其变化程度判断变压器是否发生绕组变形、位移及其故障程度。
在进行短路阻抗测试时，无论是在额定电流下还是在低电压小电流下，变压器铁芯中磁通都不大，即距磁通饱和相差很远。在漏磁通回路中，油、纸、铜等非铁磁性材料是磁路的主要部分，99.9%以上磁压降落在线性的非磁性材料上，LK在电流从0到短路电流的范围内都可认为是线性的。因此，所得的短路电抗与施加的电压、电流值无关，可用较低的电流、电压测量漏抗而不会影响其复验性和互比性（包括与额定电流下的测试结果相比）。变压器电抗值XK在频率一定时由绕组几何尺寸决定；ZK、XK不涉及与电压、电流相关的非线性因素，是低电压短路阻抗法判断变压器绕组有无变形的物理基础。
三、低压短路阻抗法判断标准
I℃C60076—5：2000和GB1094.5—2003都规定了额定电流下漏抗变化的限值，I℃C建议试验值较原始值超过3%为异常，国标认为根据线圈结构的不同取2%～4%。《电力变压器绕组变形的电抗法检测判断导则》中对阻抗电压大于4%的同心圆绕组的各参数变化注意值有以下规定。
1、纵向比较
（一）容量100MVA及以下且电压220kV以下的电力变压器绕组参数的相对变化不应大于士2.0%。
（二）容量100MVA以上或电压220kV及以上的电力变压器绕组参数的相对变化不应大于士1.6%。
2、横向比较
（一）容量10MVA及以下且电压20kV以下的电力变压器绕组3个单相参数的最大相对互差不应大于2.5%。
（二）容量100MVA以上或电压220kV及以上的电力变压器绕组3个单相参数的最大相对互差不应大于2.0%
四、低电压短路阻抗法应用情况
绕组变形是变压器的常见故障，大约25%的变压器故障是由绕组变形引起的。变压器近区或出口短路是造成变压器绕组变形的主因，据统计，在变压器损坏的原因中，80%是由变压器出口短路产生的大电流造成的。变压器遭受出口短路时，短路电流与漏磁场相互作用产生电动力，巨大的、不均匀的电动力作用于绕组的轴向和径向，使绕组产生或大或小的移位、扭曲、鼓包或匝间短路等变形，是电力系统安全运行的一大隐患。所以，故障后及时而准确地对绕组进行变形诊断显得尤为重要，诊断结果是变压器能否投运的重要依据，也为变压器的状态评估提供数据。
目前，诊断变压器绕组变形的方法有低压脉冲法、频响法和短路阻抗法。频响法（FRA）是从低压脉冲法（LVI）发展而来，灵敏度高、重复性好、仪器操作简单、携带方便。但该法测量结果不直观、无法定量判断，需通过分析变压器结构、运行情况、常规试验测量结果等资料，并结合频响曲线的纵、横向比较才能做出综合判断，要求操作人员具有较丰富的经验。短路阻抗法在IEC60076-5，中明确给出了绕组变形程度的判据，读数直观，但要求提供的短路电流要达到或接近额定电流，所用的试验设备容量比较大，在现场很难开展。目前国内一些厂家已开发出可在低电压下测量出变压器短路阻抗以判断绕组是否变形的测量仪器，现场操作大为简化，正在推广和积累经验。
现场进行绕组变形诊断，用得较多的就是电容量变化法、短路阻抗法和频率响应法。实践表明，绕组变形诊断是一项综合性试验技术，应该综合运用以上三种方法，各取所长，以提高绕组变形诊断效率和准确性。
五、测试实例及数据分析
某220kV变电站1台新变压器型号为OSSZ10-18000/220，变比为220士8×l.25%/117/37，联接组别为Ynaodll。变压器单相阻抗法测试结果见表卜变压器相间法测试结果见表2；2种方法的测试值与铭牌值、出厂值的偏差见表3。测试时，变压器上层油温为10℃，表格中测量部位均为中压绕组对低压绕组。
从表1—3可知，单相法测得最大相对互差为1.8%，实测阻抗电压与铭牌值、出厂值的偏差分别为1.5%、1.46%，3个偏差均接近注意值2%；而相间法测得最大相对互差为。0.04%，等效三相阻抗电压与铭牌值、出厂值基本吻合，相对偏差分别为0.16%、0.1%，3个偏差均远小于注意值2%。造成单相法相对偏差较大的可能原因是低压侧短接不良，影响了测试数据的准确性。采用相间法测试短路阻抗并计算出等效阻抗电压，与变压器铭牌值或出厂值进行对比，可快速鉴别现场测试数据的准确性，而变压器的单相短路阻抗测试值可直观反映变压器哪相绕组存在变形。 某110kV主变型号为SFZ8—31500/110，变比为110士8×1.25%/10.5，联结组别为YNdll，出厂日期为1998年7月。该变压器因近区短路，且110kV中性点充油式套管底部渗油，110kV套管A相油位偏低，故于2010年4月对其进行低电压短路阻抗试验。测试时变压器上层油溫为20℃，档位均为l档。单相法测得阻抗电压等效值认Uk%为10.123%，与铭牌值Uk%（13.97%）相比，相对偏差为3.847%，大于2%注意值；三相最大相对偏差仅为0.611%。查阅历史数据，2007年1月单相法测出的高对低绕组的单阻抗电压分别为11.15%、8.11%、9.08%，最大相对偏差为2.04%。由此可知，2次实测阻抗电压偏差超过了限定范围，判定绕组有变形。厂家抢修消缺，依据发现问题，进行了更换，成功解决了问题。
在进行短路阻抗试验时，除了纵向比较短路阻抗实测值与铭牌值、出厂值外，还要横向比较各绕组阻抗值，纵向比较2次实测数据.试验中短路阻抗实测值与铭牌值的相对误差仅作为参考，不能作为绕组是否变形的唯一依据.当相对偏差超过注意值时，应再与上次预防性试验数据对比，同时进行绕组单相阻抗之间的横向对比。
变压器安装后，如若不经历出口和近区短路冲击，发生变形的可能性很小。所以笔者认为，变压器除了投产时做变形数据留做指纹用外，就是在经历了短路冲击后进行变形诊断。如果没有经受短路冲击，可充分延长状态检修时绕组变形试验的时间间隔。
六、结束语
综上所述，不平衡安匝对变压器短路阻抗的影响比较严重，因此，为了提高变压器的运行效果，在今后的电力系统运行过程中，还需要进一步分析不平衡安匝对变压器短路阻抗的影响问题。
参考文献：
[1]郭健，林鹤云，徐子宏，金承祥.基于能量摄动法的变压器短路阻抗有限元计算[J].电气应用.2012（09）
[2]韩芳旭，李岩，孙昕.电力变压器漏磁场和短路阻抗计算[J].变压器.2010（10）
[3]贾建刚，王建民，范亚娜，霍东启，刘兰荣，张俊杰，焦翠坪.36脉波整流变压器漏磁场和短路阻抗的工程算法研究[J].变压器.2009（08）
[4]张伟红，贾建刚.一种36脉波干式移相整流变压器的阻抗计算[J].变压器.2011（06）
[5]李作平，刘新颜，赵延涛，李静.三分裂变压器三分之一穿越阻抗的一种计算方法[J].电气制造.2010（02）