用漏电感法诊断变压器线圈变形的研究

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1、用漏电感法诊断变压器线圈变形的研究1　前言随着电力系统的不断发展，变压器作为电力系统中的关键设备起着日益重要的作用，它的安全运行直接关系到整个电力系统运行的可靠性。变压器线圈变形是指线圈在受力后，发生的轴向、幅向尺寸变化、器身位移、线圈扭曲等情况。造成变压器线圈变形的主要原因有二个：一是变压器运行中难以避免地要受到外部短路故障冲击：二是变压器在运输吊装过程中发生意外碰撞。对于线圈来说，前者的冲击力往往要比后者大得多，应作为制造及运行维护的主要关注问题。尽管要求变压器具有承受短路的能力，但目前大多数变压器不进行突发短路试验，尤其是大型变压器还没有

2、条件进行试验，其动稳定强度只能靠设计和计算来保证，由于目前的制造水平所限，短路引起的事故是变压器损坏的一个重要原因。变压器线圈变形后，有的立即发生损坏事故：有的还可暂时运行，但绝缘有可能已有损伤，当再次遇到雷电过电压或短路事故时，则会发生损坏事故。这无疑是影响整个电力系统正常运行的不安定因素。变压器线圈变形诊断技术的目的在于寻找一种迅速、方便、准确检测变压器线圈变形的方法，研制出一套操作方便、性能稳定的测试系统并制定出行之有效的判断标准。这对防止变压器发生突发性损坏事故，确保电力系统的安全运行有十分重要的意义。2　漏电感测量原理国内诊断变压器经

3、短路或冲撞后，是否有线圈变形，仍主要采用常规的试验方法进行，并配合吊罩检查，要花费大量人力、物力和财力，还不一定能做出准确判断。近年来采用先进的频响法进行变形诊断取得了明显的效果。事实上，测量漏电感也是判断变压器线圈变形的简便有效的方法。变压器漏电感是和短路阻抗的电抗分量相对应的，其值是由变压器线圈的几何尺寸所决定的。根据变压器理论分析，漏电感Lx=W2Λ            (1)式中W是一次线圈匝数，Λ是漏磁路的磁导。如图1所示，漏磁通经过的磁路，在空间形成一个圆筒形。圆筒的平均直径等于一次及二次线圈的平均直径D，厚度等于两个线圈的厚度（

4、d1+d2）再加上线圈间隙d，圆筒的高度等于线圈的轴向高度h。这个漏磁路的磁导Λ，与圆筒的园周长和等效厚度的乘积成正比，与它的等效高度成反比。考虑到通过线圈截面的那部分磁通没有链着全部线圈匝数的影响，漏磁路的总磁导为：Λ=μ0πD[d+1/3(d1+d2)]/h'          (2)式中　　μ0是空气的导磁率：　　　　h'是线圈的等效高度。则式（1）有:LX=W2μ0πD[d+1/3(d1+d2)]/h'        (3)由此可见,当变压器一次及二次线圈发生变形或匝间有短路时,会影响漏磁通的磁路尺寸d1、d2、d及h'、D或改变线圈匝

5、数W，从而引起漏电感值LX的改变。3 漏电感的测量方法前述分析可知，变压器漏电感是与一次及二次线圈的几何位置密切相关的电气参数，通过漏电感的变化就可估算出变压器线圈的平均位移。变压器线圈变形的准确诊断要求漏电感的测量方法有较强的抗现场电磁干扰的能力，并且测量重复性好，工作稳定，具有较高灵敏度。为此，我们采用MAXWELL电桥来测量变压器漏电感，并且变压器结构不同，测量接线方式也有差异。其基本原理是将变压器的短路阻抗（即短路电阻和漏电抗）作为如图2所示的MAXWEL电桥的RX、LX桥臂。通过调节电阻R4和电容C使桥体平衡。此时，有：RX·R4=R

6、2·R3             (4)LX=C·R2·R3             (5)由此测量出变压器漏电感LX，并通过比较漏电感的变化来反映变压器线圈有无变形。至于线圈变形状况与漏感变化量间的关系，尚需通过理论推算和大量试验研究，积累经验数据后，才能定论。 采用MAXWELL电桥测量变压器漏电感时，无须对变压器励磁，克服了短路阻抗法所需大容量设备之缺点。此外，其抗干扰能力也优于低压脉冲法（LVI）。由于测量系统的关键设备是较简单的电桥，降低了测量系统的造价。此外，根据实际变压器漏电感情况，对电桥的测量范围、测量精度及抗干扰性能有特殊要求

7、。MAXWELL电桥原理简单，操作方便，且造价低廉，完善后的该诊断方法应在电力部门推广使用，并建议列入变压器预防性试验规程，这对指导制造厂提高变压器抗短路强度，确保变压器安全运行是有现实意义的。国外采用漏电感法作为判断变压器线圈变形的重要手段积累了一定的经验，并已纳入相应标准。在1993年柏林召开的国际大电网会议上，意大利同行介绍了他们十几年来采用测量变压器的漏电感变化来判断变压器线圈有否变形的成功经验。据介绍，采用便携式的MAXWELL电桥可以方便地用于现场，在4小时之内（2小时布线，2小时测量）完成对变压器漏电感的测量。因MAXWELL电桥

8、具有较高的可靠性、稳定性以及较好的抗干扰能力，能保证变压器在正常运行了10～20年后的漏感测量值与投运时的漏感值之差小于0.2%。意大利电力部门对10