1 概述

   绕组变形是指变压器绕组在运输中遭受机械力，或在运行中遭受短路电动力而发生的辐向或轴向的尺寸变化，如扭曲、鼓包或移位等。绕组变形会直接影响变压器的绝缘结构，严重时造成内部结构松动，间接影响到绝缘强度，危害变压器的正常运行。国家电网公司“十八项反事故技术措施”明确要求，承受过近区短路故障的变压器需进行频率响应、低电压短路阻抗的变压器绕组变形测试，测试结果表明无变形的变压器方可投入运行。 由于变压器绕组变形具有很大的隐蔽性， 同时频率响应、低电压短路阻抗测试结果具有一定的不确定因素，仅依据频率响应、低电压短路阻抗测试结果，给出变压器是否变形的结论具有一定的技术难度，需依据相关试验结果、 变压器的抗短路能力校核结果、变压器的实际短路电流作出综合判断，建立一套基于多状态量的变压器绕组变形分析判断策略。

2 变压器绕组变形分析判断状态量的选取

   运行中承受短路的变压器是否变形，与变压器的抗短路能力及变压器承受的短路电流大小直接相关，近区短路的直接后果是引起变压器绕组几何位置的改变，用电气方式检测变压器绕组几何尺寸改变的状态量主要有频率响应、低电压短路阻抗和绕组间电容量。 绕组严重变形的变压器可能引起变压器绝缘损坏或绕组断股，检测变压器绝缘损坏的状态量主要有绝缘油色谱、局部放电量及空载电流等，检测绕组断股的状态量主要有直流电阻。短路试验法在实测中有比较统一的接线方式，并具有一定的灵敏度。 该方法判断简单，在IEC和国标中有明确的规定， 测试结果偏离规定数值时，能可靠地暴露故障，评价故障的危险程度，其测试和判断过程相对简单。频率响应法对于判断绕组局部变形较灵敏，但在现场使用时对环境因素的要求较高，特征量值缺乏有机的组合，没有形成简明的、可量化的判据，对现场操作人员的专业水平要求较高。绕组间电容量对于判断变压器绕组整体位移较灵敏，但不能有效反映局部变形。绝缘油色谱分析能反映故障的性质，但不能直接确定故障部位。局部放电量、空载电流和直流电阻测试结果主要反映绕组的绝缘及连通情况，不能直接确定绕组的变形情况，可作为变压器绕组是否变形的辅助决策手段。综合考虑各状态量对反映变压器绕组变形的有效性及可操作性，基于多状态量的变压器绕组变形测试分析判断， 以低电压短路阻抗为主状态量，频率响应、绕组间电容量、油色谱、局部放电量、空载电流及直流电阻作为辅助状态量。 考虑变压器抗短路能力和变压器实际承受的短路电流对变压器绕组变形的影响。

3 基于多状态量的变压器绕组变形分析判断步骤

   基于多状态量的变压器变形综合判断，分为以下三步：（1）基于短路阻抗法的变压器绕组变形判断。（2）基于相关试验结果的变压器绕组变形判断。（3）基于变压器短路电流和抗短路能力的变形可信度判断。

4 基于短路阻抗的变压器变形判断

   在获得准确的变压器低电压短路阻抗的基础上，对于同心式绕组，同一测试方法测得的变压器绕组的短路阻抗同前次比较变化在2％以内时，表明绕组无明显变形； 同前次比较变化在2％～3％，表明绕组有轻微变形；同前次比较变化大于3％，表明绕组有明显变形。如某电站2号主变， 型号为OSFPS7－150000／220，2006年6月低电压短路阻抗测试结果，实测值与铭牌值的偏差： 高对低为－4．41％， 高对中为3．01％，中对低为－7．61％。同年12月，该变压器运回原制造厂解体检修， 发现高压绕组未见明显变形；中压绕组三相均有不同程度的变形，低压绕组A相严重变形。

5 基于相关试验结果的变压器绕组变形判断

   5．1 基于频响分析法的变压器绕组变形判断用频率响应分析法判断变压器绕组变形，主要是比较绕组频率响应特性的变化情况，包括纵向比较法、横向比较法等。（1）纵向比较法。 是指对同一台变压器、同一绕组、同一分接开关位置及不同时期的频率响应特性进行比较，根据频率响应特性的变化分析绕组变形的程度。 该方法具有较高的检测灵敏度和判断准确（2）横向比较法。是指对变压器同一电压等级的三相绕组的频率响应特性进行比较， 必要时借鉴同一制造厂在同一时期制造的同类型号变压器的频率响应特性分析绕组的变形程度。 该方法具有一定的局限性。（3）频率响应波形特点分析。典型的变压器绕组频率响应特性曲线， 通常包含多个明显的波峰和波谷。经验及理论分析表明，频率响应特性曲线中的波峰或波谷分布位置及分布数量的变化， 是分析变压器绕组变形程度的重要依据。频率响应特性曲线低频段(1kHz～l00kHz)的波峰或波谷位置发生明显变化， 通常预示着绕组的电感变化。频率较低时，绕组的对地电容及饼间电容所形成的容抗较大，而感抗较小。如果绕组的电感发生变化， 会导致其频响特性曲线低频部分的波峰或波谷位置移动。对绝大多数变压器来说，其三相绕组低频段的响应特性曲线较为一致， 如果发现不一致的情况，应慎重对待。频率响应特性曲线中频段(l00kHz～600kHz)的波峰或波谷位置发生明显变化时， 通常预示着绕组发生扭曲和鼓包等局部变形。 某变压器短路前后35kV侧的频响曲线在中频段的波谷频率发生了约20kHz的变化，如图1所示。在中频范围内的频率响应特性曲线具有较多的波峰和波谷， 能够较灵敏地反映出绕组分布电感和电容的变化。频率响应特性曲线高频段(＞600kHz)的波峰或波谷位置发生明显变化时， 通常预示着绕组的对地电容改变。 频率较高时，绕组的感抗较大，基本被饼间分布电容所旁路， 由于绕组的饼间电容远大于对地电容， 波峰和波谷分布位置主要以对地电容的影响为主。（4）相关系数判断。通过相关系数可以定量描述出两条波形曲线之间的相似程度， 通常可作为辅助手段用于分析变压器绕组变形情况。 相关系数是描述曲线之间相似程度的数学表达方式，也是判断变压器绕组变形的重要依据。 曲线之间的相关系数越大，说明曲线的相似程度也就越好。5．2 基于绕组电容的变压器变形判断变压器出厂后，其各绕组的电容量基本上是一定的。 只要变压器没有受过短路冲击，即使在有温度、湿度影响的情况下，其电容量变化也很小。 当变压器遭受短路冲击后，若各级绕组无变形或变形轻微，其电容变化量也较小。 经验表明：（1）遭受过出口短路的变压器，若绕组电容量变化很大，说明绕组已经变形；若电容量变化不大，说明变压器没有变形。 没有遭受过短路冲击的变压器，一般情况下，绕组的电容量变化较小，但应注意，如果与之相邻的绕组发生了变形，引起绕组间相对位置发生了变化，该绕组的电容量也会发生明显变化。（2）如果变压器绕组电容量的变化超过15％(除平衡绕组外)，变压器绕组变形可能已经比较严重。（3）如果变压器绕组的电容量变化在10％左右，则绕组有可能是中度偏轻变形。（4）如果变压器绕组的电容变化量在5％以下，表明该变压器绕组状况良好。5．3 基于空载电流和空载损耗的变形判断变压器空载电流I0和空载损耗P0的测量既可作为判断绕组动稳定状态的辅助性检测, 又可独立判断铁心状态。按Q／GDW168－2008 《输变电设备状态检修试验规程》的规定，对单相变压器相间或三相变压器的二个边相，空载电流的偏差大于10％时应引起注意。5．4 基于变压器绕组电阻的变形判断不满足下述任一条，均说明变压器绕组直流电阻测试异常。（1）1．6MVA以上变压器，直流电阻不平衡率相（有中性点引出时）为2％，线（无中性点引出时）为1％。（2）1．6MVA及以下的变压器，直流电阻不平衡率相为4％，线为2％。（3）与以前相同部位、相同温度测得的值比较，其变化不应大于2％。5．5 基于变压器油中含气的色谱分析的变形判断满足下述任一条， 均说明变压器色谱分析异常。（1）运行设备的油中H2与烃类气体含量(体积分数)超过下列任何一项值时应引起注意：总烃含量大于150×10－6；H2含量大于150×10－6；C2H2含量大于5×10－6(500kV变压器为1×10－6)。（2）烃类气体总和的产气速率大于0．25mL／h(开放式) 和0．5mL／h (密封式)， 或相对产气速率大于10％／月，则认为设备有异常。5．6 基于局部放电的变形判断局部放电量测量可参考GB／T1094．3 和 DL／T417， 但要注意耐受电压值和测量电压值的区别。运行中的变压器， 在线端电压为1．3Um／3姨 时，局部放电量通常不超过300pC。

6 基于变压器短路电流和抗短路能力的变形判断

   对于承受过短路冲击的变压器来说， 其绕组是否变形与变压器短路时实际承受的电流值的大小及变压器能承受的短路电流值大小有关。 变压器短路时实际承受的电流值可通过故障录波图或给定系统运行方式下的短路电流计算得到， 变压器能承受的短路电流值则可以通过变压器的动稳定能力校核、计算得到。 只有变压器短路时实际承受的电流值接近或大于变压器能承受的短路电流值时， 变压器绕组才有可能产生明显变形。

7 基于变压器短路电流和抗短路能力的变形可信度判断

   短路阻抗测试等变压器绕组变形试验简单有效，可查出大量有问题的变压器，为电网安全稳定运行作出了巨大贡献。但变压器绕组变形测试，皆基于变压器电气参数的变化来反映变压器的结构变化情况。由于测试的偏差，有可能出现变压器结构无变化但变形测试结果有异常等情况。如果没有历史数据，试验结论准确性不高，容易误判断，即把正常的变压器误认为存在绕组变形，结果返厂解体，造成很大经济损失。为{zd0}限度地提高变压器变形测试判断的准确性，需对变形结论的可信度进行分析。变压器绕组变形结论的可信度分为高、中、低三级， 以各影响因素的{zg}等级作为变压器绕组变形结论的可信度等级。基于短路阻抗法的变压器绕组变形结论的可信度，应考虑以下几方面的因素。（1）基于相关试验的变压器绕组变形判断结果。（2）变压器的抗短路能力。（3）变压器实际承受的短路次数及峰值电流。可信度等级分为高、中、低三级，与各因素的关系可参考表1。

8 结束语

   在变压器承受短路电流冲击以后，检查绕组变形和垫块松动的惯用办法是吊罩检查，但此方法存在明显的缺点，有时往往难以实施，为了变压器的安全和经济运行，有必要寻求一种新的试验方法并建立一套完整的判断方法，来判定承受过短路冲击的变压器绕组是否变形。通过对不同变压器绕组变形试验方法的对比，认为短路试验法在实测中有比较统一的接线方式，并具有一定的灵敏度， 该方法能较好地再现评估结果，判断简单，可作为变压器绕组变形判断的主状态量。为{zd0}限度地提高变压器变形测试判断的准确性，在相关试验结果、变压器的抗短路能力、变压器实际承受的短路次数及峰值电流的基础上， 建立了一套基于多状态量的变压器绕组变形分析判断策略。