变压器绕组变形测试仪工作原理是什么

去年夏天一台 110千伏主变低压侧出口短路，重合不成，保护动作切除。开关修好就想送电，班里老师傅拦住了，说先别急，绕组有没有被电动力推歪还没数。抬上变压器绕组变形测试仪扫了一遍，三相曲线一对，中间那相的中频段明显偏出去，吊罩检查果然是低压绕组局部鼓包。这东西隔着油箱凭什么能看出里头的形状，得从绕组本身说起。

变压器绕组变形测试仪

把绕组当成一张无源网络

1. 等效电路的由来：绕组不是一根纯导线，匝与匝之间有电容，匝对铁心、对油箱也有电容，再加上自身的电感和电阻，合起来就是一张由电感、电容、电阻搭成的无源网络。频段不同，起主导作用的元件不同，网络对外的传输特性也就跟着变。

2. 变形改了什么：绕组一旦位移、鼓包或者匝间短路，电感量、匝间电容、对地电容全都跟着动。参数一变，网络的传输特性必然变，这就是能隔着油箱判断绕组状态的物理根据，别的都只是手段。

扫频信号是怎么走进绕组的

1. 注入与回采：仪器在绕组一端注入幅值恒定、频率连续变化的正弦信号，在另一端把响应取回来，逐点算出响应与注入的幅值比，画成以频率为横轴、以分贝为纵轴的曲线。整个过程绕组不通电，全靠外部信号在里头走一趟。

2. 频段怎么划：扫频范围一般从几十赫兹一直到 1兆赫上下，宽一些的机型能扫到几兆赫。低端对应绕组整体电感，高端对应匝间、线段间的小电容，两头看的是不同的东西，缺一段判断就不完整。

幅频曲线上那几个拐点

1. 低频段看整体：1千赫到 100千赫这一段的形状主要由绕组电感和回路电容决定，反映的是绕组的整体结构。这一段对不上，多半是整体位移、压紧力松弛或者匝间短路这类大动作。

2. 中高频段看局部：100千赫往上，曲线的峰谷由线段间、匝间的分布电容摆布。局部鼓包、扭曲折弯会让峰谷位置横向漂移、幅度跟着变，这一段是判断局部变形最有价值的区间。

相关系数是怎么算出来的

1. 取点再归一：把两条曲线按同一频率序列取出若干点，先做归一化处理，再按标准给的统计公式算出两组数据的相关程度，得到一个无量纲的数。数越大说明两条曲线越贴合，数越小说明差异越明显，判断就落在这个数上。

2. 三段判据：低频段相关系数低于 2.0、中频段低于 1.0、高频段低于 0.6，通常被当作需要追查的信号，具体的分段频率与限值以现行标准条文为准。这三个数只当量级参考，不能脱离曲线形状单独下结论。

拿谁当参照物

1. 横向比对：同一台变压器三相绕组结构对称，同分接、同接线方式下测出的三条曲线应当高度相似。某一相明显偏离另外两相，嫌疑就落在那一相，这是现场最常用、也最快的一招。

2. 纵向比对：拿本次曲线与这台变压器出厂时或上一次试验留下的指纹曲线比，能看出缓慢累积的变化。投运前那一次测量一定要留好底子，丢了它，后面的纵向判断就少了一半依据。

短路阻抗法是另一条路

1. 测的是什么：把一侧绕组短路，另一侧加低压交流电流到额定值附近，测出电压与电流的比值，就是短路阻抗。绕组几何尺寸一变，漏磁通道跟着变，阻抗值必然动，这和扫频法是两条彼此独立的路径。

2. 判据的量级：短路阻抗相对出厂值的变化超过 2%，一般就要安排追查，三相之间的互差明显变大同样说明问题。这办法设备简单、对电源要求低，缺点是灵敏度不如扫频法，小变形容易从缝里漏过去。

曲线变了不等于已经报废

1. 与直阻对照：直流电阻能反映匝间短路、断股和分接开关接触不良。扫频曲线低频段异常而直阻正常，多半是几何位移；两者同时异常，匝间短路的可能性就大得多，两份报告要叠着看。

2. 与油色谱对照：油中乙炔、一氧化碳这些特征气体反映内部有没有放电和过热。变形本身不一定产气，但变形引起的局部放电会。色谱没动静而曲线变了，说明变形还在早期，正好是处理的窗口期。

常见问答

问：为什么分接位置换了曲线就不能比？

答：分接开关一动，接入的绕组匝数就变了，电感和分布电容随之改变，整条曲线会整体平移甚至变形。拿不同分接的曲线互相比，比出来的是分接差异，不是绕组状态。每次测量前把分接位置记清楚，与上一次保持一致，这一条最容易被忽略。

问：套管引线到底拆不拆？

答：能拆就拆。引线带着长距离的对地电容和邻近物体的耦合，主要污染高频段，让本该重合的曲线出现无谓的偏差。现场条件不允许拆时，也要把引线的摆放位置、与接地体的距离固定下来并在记录里写明，方便下一次比对时对上号。

问：注入的信号会不会伤到绕组？

答：不会。注入的是毫瓦级的低压小信号，绕组上承受的电压远低于它的绝缘水平，也不会让铁心励磁到饱和。仪器只是借绕组这条通道看它的传输特性，属于无损检测，做过之后再测直阻和绝缘都不会受影响，这一点可以放心。