變壓器繞組變形監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)的多維解析與創(chuàng)新發(fā)展一、引言1.1研究背景與意義在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，變壓器作為核心電氣設(shè)備，承擔(dān)著電壓變換、電能傳輸與分配的關(guān)鍵任務(wù)，其運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定與否直接關(guān)乎電力系統(tǒng)的安全、可靠與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和社會(huì)用電需求的持續(xù)增長(zhǎng)，電力系統(tǒng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，對(duì)變壓器的性能和可靠性提出了更高的要求。變壓器繞組作為變壓器的核心部件之一，在變壓器的正常運(yùn)行中起著至關(guān)重要的作用。然而，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，變壓器繞組可能會(huì)受到多種因素的影響而發(fā)生變形。其中，出口短路故障是導(dǎo)致繞組變形的最主要原因之一。當(dāng)變壓器發(fā)生出口短路時(shí)，短路電流會(huì)瞬間急劇增大，可達(dá)到額定電流的數(shù)十倍甚至更高。如此強(qiáng)大的短路電流與變壓器繞組自身產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)相互作用，會(huì)產(chǎn)生巨大的電動(dòng)力。這種電動(dòng)力在繞組的軸向和徑向上均有作用，可能導(dǎo)致繞組發(fā)生扭曲、傾斜、塌陷、鼓包以及位移等不同形式的永久失穩(wěn)變形。例如，在某些實(shí)際案例中，短路故障發(fā)生后，變壓器繞組的局部區(qū)域出現(xiàn)明顯的鼓包現(xiàn)象，使得繞組的幾何形狀發(fā)生改變，進(jìn)而影響變壓器的正常運(yùn)行。除了出口短路故障外，運(yùn)輸過(guò)程中的沖擊也是導(dǎo)致繞組變形的一個(gè)不可忽視的因素。在變壓器的運(yùn)輸過(guò)程中，由于路況不佳、運(yùn)輸工具的顛簸或碰撞等原因，變壓器可能會(huì)受到較大的沖擊力。這些沖擊力作用于變壓器繞組，可能導(dǎo)致繞組的位置發(fā)生偏移，或者使繞組的結(jié)構(gòu)受到破壞，從而引發(fā)繞組變形。例如，在長(zhǎng)途運(yùn)輸過(guò)程中，若變壓器未得到妥善的固定和保護(hù)，在經(jīng)過(guò)崎嶇路段時(shí)，就容易受到強(qiáng)烈的震動(dòng)和沖擊，進(jìn)而對(duì)繞組造成損害。此外，長(zhǎng)期的運(yùn)行老化以及制造工藝缺陷等因素，也會(huì)降低繞組的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性，增加繞組變形的風(fēng)險(xiǎn)。隨著變壓器運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，繞組的絕緣材料會(huì)逐漸老化，其機(jī)械性能和電氣性能都會(huì)下降。同時(shí)，若在變壓器的制造過(guò)程中存在工藝缺陷，如繞組的繞制不緊密、絕緣材料的質(zhì)量不佳或裝配不當(dāng)?shù)葐?wèn)題，在變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，這些薄弱環(huán)節(jié)在電動(dòng)力和機(jī)械力的作用下，就容易引發(fā)繞組變形。繞組變形對(duì)變壓器的安全運(yùn)行危害極大。一旦繞組發(fā)生變形，首先會(huì)改變變壓器的電氣參數(shù)，如繞組的電感、電容和電阻等參數(shù)都會(huì)發(fā)生變化。這些電氣參數(shù)的改變會(huì)直接影響變壓器的性能，導(dǎo)致變壓器的輸出電壓不穩(wěn)定，電能傳輸效率降低，甚至可能引發(fā)變壓器的保護(hù)裝置誤動(dòng)作。例如，當(dāng)繞組變形導(dǎo)致電感值發(fā)生變化時(shí)，變壓器的變比也會(huì)相應(yīng)改變，從而使得輸出電壓偏離正常范圍，影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。其次，繞組變形還會(huì)增加繞組的機(jī)械應(yīng)力。變形后的繞組在運(yùn)行過(guò)程中，由于受到電動(dòng)力和機(jī)械力的持續(xù)作用，機(jī)械應(yīng)力會(huì)不斷累積。當(dāng)機(jī)械應(yīng)力超過(guò)繞組的承受極限時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致繞組的絕緣損壞，進(jìn)而引發(fā)匝間短路、餅間擊穿、主絕緣放電或完全擊穿等嚴(yán)重故障。這些故障不僅會(huì)使變壓器自身遭受損壞，需要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的維修或更換，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還可能引發(fā)電力系統(tǒng)的大面積停電事故，對(duì)社會(huì)生產(chǎn)和人們的生活造成嚴(yán)重影響。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，因變壓器繞組變形引發(fā)的電力事故，每年都會(huì)給電力企業(yè)帶來(lái)數(shù)億元的直接經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也會(huì)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展造成間接的負(fù)面影響。再者，繞組變形還可能引發(fā)局部過(guò)熱現(xiàn)象。由于繞組變形導(dǎo)致電流分布不均勻，部分區(qū)域的電流密度會(huì)增大，從而產(chǎn)生更多的熱量。如果這些熱量不能及時(shí)散發(fā)出去，就會(huì)使繞組的溫度不斷升高，進(jìn)一步加速絕緣材料的老化和損壞，形成惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致變壓器故障的發(fā)生。綜上所述，變壓器繞組變形是影響變壓器安全運(yùn)行的一個(gè)重要問(wèn)題，其危害不容忽視。因此，開展對(duì)變壓器繞組變形監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)的研究具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。通過(guò)有效的監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器繞組的變形情況，準(zhǔn)確判斷變形的程度和位置，為變壓器的維護(hù)和檢修提供科學(xué)依據(jù)。這不僅能夠提高變壓器的運(yùn)行可靠性，降低故障發(fā)生的概率，保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，還能減少因變壓器故障而帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在變壓器繞組變形監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外學(xué)者和科研機(jī)構(gòu)展開了廣泛而深入的研究，取得了一系列具有重要價(jià)值的成果，推動(dòng)著該技術(shù)不斷向前發(fā)展。國(guó)外對(duì)變壓器繞組變形監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)的研究起步較早，在基礎(chǔ)理論和實(shí)際應(yīng)用方面都積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。早在20世紀(jì)70年代，一些發(fā)達(dá)國(guó)家就開始關(guān)注變壓器繞組變形問(wèn)題，并開展了相關(guān)研究工作。早期，主要采用低電壓短路阻抗法對(duì)變壓器繞組變形進(jìn)行檢測(cè)。這種方法通過(guò)測(cè)量變壓器在低電壓下的短路阻抗，來(lái)判斷繞組是否發(fā)生變形。其原理是基于變壓器繞組的幾何尺寸和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，短路阻抗也會(huì)相應(yīng)改變。經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐和發(fā)展，低電壓短路阻抗法在實(shí)際應(yīng)用中得到了廣泛的應(yīng)用，并逐漸形成了一套較為成熟的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和方法。然而，隨著研究的深入和實(shí)際應(yīng)用的需求，人們發(fā)現(xiàn)低電壓短路阻抗法對(duì)于一些輕微的繞組變形檢測(cè)靈敏度較低，難以準(zhǔn)確判斷繞組的細(xì)微變化。為了克服低電壓短路阻抗法的局限性，20世紀(jì)80年代末90年代初，頻率響應(yīng)分析法（FRA）應(yīng)運(yùn)而生。該方法通過(guò)測(cè)量變壓器繞組在不同頻率下的頻率響應(yīng)特性，來(lái)分析繞組的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)。其基本原理是利用繞組的電感、電容等參數(shù)會(huì)隨著繞組變形而發(fā)生變化，從而導(dǎo)致頻率響應(yīng)特性的改變。FRA方法具有較高的檢測(cè)靈敏度，能夠檢測(cè)出繞組的微小變形，并且可以通過(guò)對(duì)頻率響應(yīng)曲線的分析，初步判斷繞組變形的類型和位置。因此，F(xiàn)RA方法一經(jīng)提出，便迅速在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用和推廣，成為目前變壓器繞組變形檢測(cè)的主要方法之一。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)和傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展，國(guó)外在變壓器繞組變形監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)方面又取得了一些新的突破。例如，一些研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)開始采用基于人工智能的方法，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)等，對(duì)變壓器繞組變形進(jìn)行診斷。這些方法通過(guò)對(duì)大量的變壓器運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，建立起繞組變形與各種特征參數(shù)之間的映射關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)繞組變形的準(zhǔn)確診斷。此外，還有一些研究致力于開發(fā)新的檢測(cè)技術(shù)和方法，如振動(dòng)分析法、超聲波檢測(cè)法等。振動(dòng)分析法通過(guò)監(jiān)測(cè)變壓器運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)信號(hào)，來(lái)分析繞組的狀態(tài)；超聲波檢測(cè)法則利用超聲波在繞組中的傳播特性，來(lái)檢測(cè)繞組是否存在變形。這些新技術(shù)和方法為變壓器繞組變形監(jiān)測(cè)診斷提供了更多的選擇和思路，具有廣闊的應(yīng)用前景。國(guó)內(nèi)對(duì)變壓器繞組變形監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)的研究雖然起步相對(duì)較晚，但發(fā)展迅速，在借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)的實(shí)際情況，開展了大量的研究工作，并取得了顯著的成果。在低電壓短路阻抗法和頻率響應(yīng)分析法方面，國(guó)內(nèi)的研究和應(yīng)用也十分廣泛。許多電力科研機(jī)構(gòu)和高校對(duì)這兩種方法進(jìn)行了深入的研究，不斷完善檢測(cè)技術(shù)和分析方法，提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。同時(shí)，還制定了相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，為這兩種方法的推廣應(yīng)用提供了有力的支持。除了傳統(tǒng)的檢測(cè)方法外，國(guó)內(nèi)在新型檢測(cè)技術(shù)和方法的研究方面也取得了不少進(jìn)展。例如，一些研究人員提出了基于小波變換的變壓器繞組變形檢測(cè)方法。該方法利用小波變換對(duì)變壓器的振動(dòng)信號(hào)或電流信號(hào)進(jìn)行分析，提取出與繞組變形相關(guān)的特征信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)繞組變形的檢測(cè)和診斷。此外，還有一些研究將模糊理論、專家系統(tǒng)等智能技術(shù)應(yīng)用于變壓器繞組變形診斷中，取得了較好的效果。近年來(lái)，隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起，國(guó)內(nèi)在變壓器繞組變形在線監(jiān)測(cè)技術(shù)方面取得了重要突破。通過(guò)在變壓器上安裝各種傳感器，實(shí)時(shí)采集變壓器的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并利用大數(shù)據(jù)分析和云計(jì)算技術(shù)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變壓器繞組變形的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和診斷。例如，一些電力企業(yè)采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將分布在不同地區(qū)的變壓器連接成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變壓器運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。同時(shí)，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)大量的變壓器運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分析，建立起變壓器繞組變形的預(yù)測(cè)模型，提前預(yù)測(cè)繞組變形的發(fā)生，為變壓器的維護(hù)和檢修提供了科學(xué)依據(jù)?？傮w而言，國(guó)內(nèi)外在變壓器繞組變形監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)領(lǐng)域的研究都取得了豐碩的成果，各種檢測(cè)方法和技術(shù)不斷涌現(xiàn)，檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性也在不斷提高。然而，目前的技術(shù)仍存在一些不足之處，如部分檢測(cè)方法對(duì)繞組變形的類型和程度判斷不夠準(zhǔn)確，在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的穩(wěn)定性和可靠性有待進(jìn)一步提高等。因此，未來(lái)的研究仍需圍繞這些問(wèn)題展開，不斷探索新的檢測(cè)技術(shù)和方法，完善監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)，以提高變壓器繞組變形監(jiān)測(cè)診斷的水平，保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。1.3研究?jī)?nèi)容與方法1.3.1研究?jī)?nèi)容本文主要圍繞變壓器繞組變形監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)展開多方面的研究，旨在全面、深入地了解這一技術(shù)領(lǐng)域，為電力系統(tǒng)中變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供有力的技術(shù)支持。首先，深入剖析各類監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)的基本原理。對(duì)于低電壓短路阻抗法，詳細(xì)研究其通過(guò)測(cè)量變壓器在低電壓下的短路阻抗，來(lái)判斷繞組是否發(fā)生變形的原理，以及短路阻抗與繞組幾何尺寸和結(jié)構(gòu)變化之間的內(nèi)在關(guān)系。對(duì)于頻率響應(yīng)分析法，探究其基于繞組電感、電容等參數(shù)隨繞組變形而改變，進(jìn)而導(dǎo)致頻率響應(yīng)特性變化的原理，以及如何通過(guò)對(duì)頻率響應(yīng)曲線的分析來(lái)判斷繞組變形情況。此外，還對(duì)振動(dòng)分析法、超聲波檢測(cè)法等新型檢測(cè)技術(shù)的原理進(jìn)行深入研究，了解它們?nèi)绾瓮ㄟ^(guò)監(jiān)測(cè)變壓器運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)信號(hào)或利用超聲波在繞組中的傳播特性來(lái)檢測(cè)繞組變形。其次，對(duì)各類監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用情況進(jìn)行研究。分析低電壓短路阻抗法在實(shí)際應(yīng)用中的操作流程、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)以及其在不同類型變壓器上的應(yīng)用效果。研究頻率響應(yīng)分析法在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中的具體實(shí)施方法，如測(cè)試設(shè)備的選擇、測(cè)試點(diǎn)的布置以及如何對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確分析和判斷。同時(shí)，關(guān)注振動(dòng)分析法、超聲波檢測(cè)法等新型技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的案例，總結(jié)它們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中所面臨的問(wèn)題和挑戰(zhàn)，以及解決這些問(wèn)題的方法和經(jīng)驗(yàn)。再者，探討影響監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)準(zhǔn)確性和可靠性的各種因素。在低電壓短路阻抗法中，分析測(cè)試電壓的穩(wěn)定性、測(cè)試設(shè)備的精度以及變壓器自身的負(fù)載情況等因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。對(duì)于頻率響應(yīng)分析法，研究干擾信號(hào)的存在、測(cè)試電纜的長(zhǎng)度和質(zhì)量以及變壓器繞組的溫度變化等因素對(duì)頻率響應(yīng)曲線的影響，進(jìn)而影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外，還考慮變壓器的運(yùn)行環(huán)境、繞組的老化程度以及制造工藝等因素對(duì)各類監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)的綜合影響。最后，對(duì)變壓器繞組變形監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望。結(jié)合當(dāng)前電力系統(tǒng)的發(fā)展需求以及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，探討未來(lái)監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)在智能化、在線化和多技術(shù)融合等方面的發(fā)展方向。研究如何利用人工智能、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)提高監(jiān)測(cè)診斷的準(zhǔn)確性和效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器繞組變形的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警。探討不同監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)之間的融合應(yīng)用，以充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，提高檢測(cè)的可靠性和全面性。1.3.2研究方法本文綜合運(yùn)用多種研究方法，以確保對(duì)變壓器繞組變形監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)的研究全面、深入且具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。一是文獻(xiàn)研究法。廣泛查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)的學(xué)術(shù)期刊論文、學(xué)位論文、研究報(bào)告、專利文獻(xiàn)以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等資料，全面了解變壓器繞組變形監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)的研究現(xiàn)狀、發(fā)展歷程、各類檢測(cè)方法的原理和應(yīng)用情況，以及存在的問(wèn)題和挑戰(zhàn)。通過(guò)對(duì)這些文獻(xiàn)的梳理和分析，總結(jié)前人的研究成果和經(jīng)驗(yàn)，為本研究提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和研究思路。二是案例分析法。收集和整理實(shí)際電力系統(tǒng)中變壓器繞組變形的案例，包括故障發(fā)生的背景、檢測(cè)過(guò)程、診斷結(jié)果以及處理措施等信息。通過(guò)對(duì)這些案例的深入分析，研究不同監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的效果和局限性，總結(jié)實(shí)際應(yīng)用中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為改進(jìn)和完善監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)提供實(shí)際依據(jù)。三是對(duì)比分析法。對(duì)低電壓短路阻抗法、頻率響應(yīng)分析法、振動(dòng)分析法、超聲波檢測(cè)法等多種監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)進(jìn)行對(duì)比分析。從檢測(cè)原理、檢測(cè)靈敏度、適用范圍、操作復(fù)雜性、成本等多個(gè)方面進(jìn)行比較，明確各種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，為在實(shí)際工程中根據(jù)不同的需求和條件選擇合適的檢測(cè)方法提供參考。四是實(shí)驗(yàn)研究法。設(shè)計(jì)并開展相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，模擬變壓器繞組變形的情況，對(duì)各種監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲取實(shí)際的數(shù)據(jù)和結(jié)果，進(jìn)一步深入研究不同檢測(cè)技術(shù)的性能和特點(diǎn)，以及影響檢測(cè)結(jié)果的因素。同時(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)還可以對(duì)一些新的檢測(cè)方法和技術(shù)進(jìn)行探索和驗(yàn)證，為技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展提供實(shí)驗(yàn)支持。二、變壓器繞組變形概述2.1變壓器繞組結(jié)構(gòu)與功能變壓器繞組作為變壓器的核心電路部分，其結(jié)構(gòu)和功能對(duì)于變壓器的正常運(yùn)行起著決定性作用。從結(jié)構(gòu)上看，繞組主要由高電導(dǎo)率的銅導(dǎo)線或鋁導(dǎo)線繞制而成，并套裝在變壓器的鐵芯柱上。根據(jù)繞組的繞制方式和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可將其分為多種類型。常見的有層式繞組和餅式繞組。層式繞組的線匝沿其軸向依次排列連續(xù)繞制，每層呈筒狀。例如，由兩層組成的繞組稱為雙層圓筒式繞組，其結(jié)構(gòu)緊湊，生產(chǎn)效率較高，在一些對(duì)空間要求較為嚴(yán)格的小型變壓器中應(yīng)用廣泛。而多層圓筒式繞組則由多層組成，適用于一些電壓等級(jí)較高、容量較大的變壓器。層式繞組在沖擊性能方面表現(xiàn)較好，能夠承受一定程度的電壓沖擊，但機(jī)械強(qiáng)度相對(duì)較弱。餅式繞組的線匝沿其徑向連續(xù)繞制成一餅（段）狀，再由許多餅沿軸向排列組成。它包括連續(xù)式、插入電容式和糾結(jié)式等多種形式。連續(xù)式繞組具有較好的散熱性能和機(jī)械強(qiáng)度，在大型電力變壓器中應(yīng)用較多。插入電容式繞組則通過(guò)在繞組中插入電容來(lái)改善繞組的電氣性能，提高其承受過(guò)電壓的能力。糾結(jié)式繞組的特點(diǎn)是將繞組的線匝進(jìn)行特殊的連接，使其在遭受短路電流沖擊時(shí)，能夠更好地承受電動(dòng)力的作用，提高繞組的抗短路能力。餅式繞組的適用范圍廣泛，但其沖擊性能相對(duì)較差。除了上述兩種常見的繞組類型外，還有箔式繞組和螺旋式繞組等。箔式繞組形式也如筒狀，線匝是在軸向連續(xù)繞制的，一般情況下一匝就是一層，可屬于層式繞組。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、電流分布均勻等優(yōu)點(diǎn)，常用于一些小型電源變壓器中。螺旋式繞組一般為每餅一匝，或兩餅、四餅一匝，而各匝又沿軸向連續(xù)繞制，但形式是由各餅組成，可屬餅式繞組。螺旋式繞組適用于大電流變壓器，能夠滿足大電流傳輸?shù)男枨?。變壓器繞組在電力系統(tǒng)中承擔(dān)著電壓變換、電能傳輸與分配等重要功能。當(dāng)一次繞組接入交變電流時(shí)，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，繞組會(huì)產(chǎn)生交變磁通，該磁通通過(guò)鐵芯與二次繞組相互耦合。由于一、二次繞組的匝數(shù)不同，從而實(shí)現(xiàn)了電壓的變換。例如，在降壓變壓器中，一次繞組匝數(shù)較多，二次繞組匝數(shù)較少，通過(guò)電磁感應(yīng)，將高電壓轉(zhuǎn)換為低電壓，滿足用戶的用電需求；而在升壓變壓器中，則反之，將低電壓轉(zhuǎn)換為高電壓，以便進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，減少能量在傳輸過(guò)程中的線路損耗。在電能傳輸與分配方面，繞組起到了橋梁的作用。一次繞組接收來(lái)自電源的電能，通過(guò)電磁感應(yīng)將電能傳遞給二次繞組，二次繞組再將電能輸送給負(fù)載，實(shí)現(xiàn)了電能從發(fā)電端到用電端的傳輸。同時(shí)，變壓器繞組還可以根據(jù)不同的需求，設(shè)計(jì)成多繞組結(jié)構(gòu)，如三繞組變壓器，它有高壓、中壓、低壓三個(gè)繞組，可滿足不同電壓等級(jí)的電力系統(tǒng)或用戶的供電需求。在一些特殊場(chǎng)合，還會(huì)使用自耦變壓器，其繞組具有公共部分，通過(guò)改變繞組的抽頭位置，可以實(shí)現(xiàn)電壓的連續(xù)調(diào)節(jié)，提高了電能分配的靈活性。變壓器繞組的結(jié)構(gòu)和功能緊密相關(guān)，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠確保繞組在實(shí)現(xiàn)電壓變換、電能傳輸與分配等功能時(shí)，具備良好的電氣性能、機(jī)械強(qiáng)度和耐熱能力，從而保證變壓器的安全、可靠運(yùn)行，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)的保障。2.2繞組變形的原因分析2.2.1短路電流沖擊在變壓器的運(yùn)行過(guò)程中，短路故障是導(dǎo)致繞組變形的主要原因之一。當(dāng)變壓器發(fā)生短路時(shí)，短路電流會(huì)瞬間急劇增大，可達(dá)到額定電流的數(shù)十倍甚至更高。根據(jù)安培力定律，短路電流與變壓器繞組自身產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)相互作用，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的電動(dòng)力。這種電動(dòng)力在繞組的軸向和徑向上均有作用，可能導(dǎo)致繞組發(fā)生扭曲、傾斜、塌陷、鼓包以及位移等不同形式的永久失穩(wěn)變形。從電動(dòng)力的產(chǎn)生原理來(lái)看，短路電流在繞組中流動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與電流方向垂直的磁場(chǎng)。這個(gè)磁場(chǎng)與繞組自身的漏磁場(chǎng)相互作用，就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)力。在徑向方向上，外部繞組受到向外的張力，內(nèi)部繞組受到向內(nèi)的壓縮力。當(dāng)這些力超過(guò)繞組的承受能力時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致繞組的徑向尺寸發(fā)生變化，如外部繞組導(dǎo)線伸長(zhǎng)、內(nèi)繞組直徑變小等。在軸向方向上，繞組會(huì)受到壓縮力或拉伸力，可能導(dǎo)致繞組的軸向尺寸發(fā)生變化，如繞組的壓縮、坍塌或拉伸等。短路故障的類型多種多樣，不同類型的短路故障對(duì)繞組變形的影響程度也有所不同。例如，三相短路是一種較為嚴(yán)重的短路故障，其短路電流通常較大，對(duì)繞組產(chǎn)生的電動(dòng)力也較強(qiáng)，容易導(dǎo)致繞組發(fā)生嚴(yán)重的變形。而單相短路的短路電流相對(duì)較小，但如果發(fā)生在變壓器的出口附近，也會(huì)對(duì)繞組造成較大的沖擊。此外，短路故障的持續(xù)時(shí)間也會(huì)影響繞組變形的程度。短路持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，繞組受到的電動(dòng)力作用時(shí)間就越長(zhǎng)，變形的可能性和程度也就越大。在實(shí)際運(yùn)行中，有許多因短路電流沖擊導(dǎo)致繞組變形的案例。例如，某變電站的一臺(tái)變壓器在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生了出口短路故障，短路電流瞬間達(dá)到了額定電流的50倍。故障發(fā)生后，對(duì)變壓器進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，繞組出現(xiàn)了明顯的鼓包和扭曲現(xiàn)象，部分繞組的絕緣也受到了損壞。又如，另一臺(tái)變壓器在經(jīng)歷了一次三相短路故障后，繞組的軸向和徑向尺寸均發(fā)生了變化，導(dǎo)致變壓器的電氣性能下降，無(wú)法正常運(yùn)行。這些案例充分說(shuō)明了短路電流沖擊對(duì)變壓器繞組變形的嚴(yán)重影響。2.2.2機(jī)械振動(dòng)與外力作用機(jī)械振動(dòng)和外力作用也是導(dǎo)致變壓器繞組變形的重要因素。在變壓器的運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)受到各種機(jī)械振動(dòng)的影響，如變壓器自身的電磁振動(dòng)、周圍環(huán)境的振動(dòng)以及電力系統(tǒng)中的諧波引起的振動(dòng)等。這些振動(dòng)會(huì)使繞組產(chǎn)生周期性的應(yīng)力，長(zhǎng)期作用下可能導(dǎo)致繞組的結(jié)構(gòu)松動(dòng)，進(jìn)而引發(fā)變形。變壓器自身的電磁振動(dòng)是由于繞組中的交變電流產(chǎn)生的電磁力引起的。這種振動(dòng)的頻率與電流的頻率相同，通常在50Hz或60Hz左右。雖然電磁振動(dòng)的幅值相對(duì)較小，但長(zhǎng)期作用下也會(huì)對(duì)繞組的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響。周圍環(huán)境的振動(dòng)，如附近工廠的機(jī)器設(shè)備運(yùn)行、交通車輛的行駛等，也可能通過(guò)基礎(chǔ)傳遞到變壓器上，使繞組受到額外的振動(dòng)應(yīng)力。此外，電力系統(tǒng)中的諧波會(huì)導(dǎo)致變壓器繞組中的電流波形發(fā)生畸變，產(chǎn)生額外的電磁力，從而加劇繞組的振動(dòng)。在變壓器的運(yùn)輸和安裝過(guò)程中，也可能受到外力的沖擊，如碰撞、跌落等，這些外力作用可能直接導(dǎo)致繞組的變形。在運(yùn)輸過(guò)程中，如果變壓器沒有得到妥善的固定和保護(hù)，在經(jīng)過(guò)崎嶇路段或發(fā)生交通事故時(shí)，就容易受到強(qiáng)烈的沖擊，使繞組發(fā)生位移或損壞。在安裝過(guò)程中，如果操作不當(dāng)，如吊裝時(shí)的晃動(dòng)、安裝位置的不準(zhǔn)確等，也可能對(duì)繞組造成損傷。曾經(jīng)有一起變壓器在運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生的事故。由于運(yùn)輸車輛在行駛過(guò)程中發(fā)生了碰撞，導(dǎo)致變壓器受到了強(qiáng)烈的沖擊。事后檢查發(fā)現(xiàn)，變壓器的繞組出現(xiàn)了明顯的移位和變形，部分繞組的絕緣也受到了破壞，使得變壓器無(wú)法正常投入使用。這一案例充分說(shuō)明了外力作用對(duì)變壓器繞組變形的嚴(yán)重影響。2.2.3溫度變化與絕緣老化溫度變化和絕緣老化是導(dǎo)致變壓器繞組變形的又一重要原因。在變壓器的運(yùn)行過(guò)程中，繞組會(huì)因?yàn)殡娏鞯臒嵝?yīng)而發(fā)熱，同時(shí)也會(huì)受到周圍環(huán)境溫度的影響。當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，繞組會(huì)產(chǎn)生熱脹冷縮現(xiàn)象。如果溫度變化頻繁或幅度較大，繞組內(nèi)部的應(yīng)力就會(huì)不斷變化，長(zhǎng)期作用下可能導(dǎo)致繞組的結(jié)構(gòu)發(fā)生變形。當(dāng)繞組溫度升高時(shí)，繞組的材料會(huì)膨脹，而當(dāng)溫度降低時(shí)，繞組又會(huì)收縮。這種反復(fù)的熱脹冷縮會(huì)使繞組內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力集中，特別是在繞組的接頭、焊點(diǎn)等部位，更容易出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。如果應(yīng)力超過(guò)了繞組材料的屈服強(qiáng)度，就會(huì)導(dǎo)致繞組發(fā)生塑性變形，如導(dǎo)線的伸長(zhǎng)、彎曲等。此外，溫度變化還可能導(dǎo)致繞組的絕緣材料性能下降，進(jìn)一步影響繞組的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性。隨著變壓器運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，繞組的絕緣材料會(huì)逐漸老化。絕緣老化會(huì)導(dǎo)致絕緣材料的機(jī)械性能下降，如硬度增加、脆性增大等，從而降低繞組的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性。在電動(dòng)力和機(jī)械力的作用下，老化的絕緣材料更容易發(fā)生破裂、脫落等現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致繞組變形。絕緣老化還會(huì)使絕緣材料的電氣性能下降，容易引發(fā)局部放電等問(wèn)題，進(jìn)一步加速繞組的損壞。絕緣老化的原因主要包括熱老化、電老化和環(huán)境老化等。熱老化是由于長(zhǎng)期的高溫作用，使絕緣材料的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致性能下降。電老化是由于電場(chǎng)的長(zhǎng)期作用，使絕緣材料內(nèi)部產(chǎn)生局部放電，逐漸破壞絕緣結(jié)構(gòu)。環(huán)境老化則是由于周圍環(huán)境中的濕度、氧氣、化學(xué)物質(zhì)等因素的影響，使絕緣材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，性能變差。在實(shí)際運(yùn)行中，這些老化因素往往相互作用，加速了絕緣材料的老化進(jìn)程。2.3繞組變形的危害變壓器繞組變形會(huì)對(duì)變壓器乃至整個(gè)電力系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重危害，這主要體現(xiàn)在電氣性能、絕緣性能以及電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性等方面。在電氣性能方面，繞組變形會(huì)改變變壓器的電氣參數(shù)。變壓器繞組的電感、電容和電阻等參數(shù)是其正常運(yùn)行的關(guān)鍵指標(biāo)，而繞組變形會(huì)導(dǎo)致這些參數(shù)發(fā)生變化。例如，當(dāng)繞組發(fā)生徑向變形時(shí)，繞組間的距離改變，互感和漏感隨之變化，進(jìn)而影響變壓器的變比。變比的改變會(huì)使得變壓器輸出電壓不穩(wěn)定，無(wú)法滿足電力系統(tǒng)對(duì)電壓質(zhì)量的嚴(yán)格要求，影響電力設(shè)備的正常運(yùn)行。在某些精密電子設(shè)備的供電系統(tǒng)中，如果變壓器輸出電壓不穩(wěn)定，可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障，甚至損壞設(shè)備。同時(shí)，繞組變形還會(huì)引發(fā)諧波問(wèn)題。由于繞組變形導(dǎo)致電流分布不均勻，會(huì)產(chǎn)生高次諧波。這些諧波不僅會(huì)增加變壓器自身的損耗，還會(huì)注入電力系統(tǒng)，影響其他電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。諧波可能會(huì)使電機(jī)產(chǎn)生額外的振動(dòng)和噪聲，降低電機(jī)的效率，甚至損壞電機(jī)。諧波還會(huì)對(duì)通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，影響通信質(zhì)量。在絕緣性能方面，繞組變形對(duì)變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)造成破壞，極大地增加了絕緣故障的風(fēng)險(xiǎn)。繞組變形會(huì)使絕緣材料受到機(jī)械應(yīng)力，導(dǎo)致絕緣材料出現(xiàn)裂紋、破損等問(wèn)題。絕緣材料的損壞會(huì)削弱其絕緣性能，使得繞組間或繞組與鐵芯之間的絕緣強(qiáng)度降低。在正常運(yùn)行電壓或過(guò)電壓的作用下，就容易發(fā)生局部放電現(xiàn)象。局部放電會(huì)進(jìn)一步腐蝕絕緣材料，加速絕緣老化，最終可能導(dǎo)致絕緣擊穿，引發(fā)短路等嚴(yán)重故障。此外，繞組變形還會(huì)使繞組間的絕緣距離發(fā)生改變。當(dāng)繞組發(fā)生軸向或徑向變形時(shí)，繞組間的距離可能會(huì)變小，導(dǎo)致電場(chǎng)強(qiáng)度集中。在高電場(chǎng)強(qiáng)度的作用下，絕緣材料更容易發(fā)生擊穿，從而引發(fā)電氣事故。某變電站的一臺(tái)變壓器，由于繞組變形導(dǎo)致絕緣距離減小，在一次過(guò)電壓過(guò)程中，發(fā)生了繞組間的絕緣擊穿事故，造成了該變電站的部分停電，給電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來(lái)了嚴(yán)重影響。在電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性方面，變壓器繞組變形引發(fā)的事故會(huì)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。變壓器作為電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，一旦發(fā)生故障，可能會(huì)引發(fā)連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致電力系統(tǒng)的局部甚至大面積停電。在一些大型電力系統(tǒng)中，當(dāng)一臺(tái)重要變壓器因繞組變形發(fā)生故障時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致電力潮流的重新分布，使其他變壓器和輸電線路過(guò)載，進(jìn)而引發(fā)更多的設(shè)備故障，最終導(dǎo)致大面積停電事故。變壓器繞組變形還會(huì)影響電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置的正常工作。繞組變形導(dǎo)致的電氣參數(shù)變化，可能會(huì)使繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)作或拒動(dòng)作。如果繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)作，會(huì)導(dǎo)致正常運(yùn)行的設(shè)備被錯(cuò)誤切除，影響電力系統(tǒng)的供電可靠性；如果繼電保護(hù)裝置拒動(dòng)作，當(dāng)變壓器發(fā)生故障時(shí)，不能及時(shí)切斷故障設(shè)備，會(huì)使故障范圍擴(kuò)大，進(jìn)一步威脅電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。三、變壓器繞組變形監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)原理3.1頻率響應(yīng)分析法3.1.1基本原理頻率響應(yīng)分析法（FrequencyResponseAnalysis，F(xiàn)RA）是目前變壓器繞組變形監(jiān)測(cè)診斷中應(yīng)用較為廣泛的一種方法，其基本原理基于變壓器繞組的分布參數(shù)特性。在高頻段，變壓器繞組可被視為一個(gè)復(fù)雜的分布參數(shù)網(wǎng)絡(luò)，其中包含電阻、電感、電容等多種參數(shù)。這些參數(shù)的分布并非均勻，而是隨著繞組的結(jié)構(gòu)、匝數(shù)、線徑以及絕緣材料等因素的變化而變化。當(dāng)一個(gè)頻率范圍較寬的掃頻信號(hào)施加到變壓器繞組的一端時(shí)，繞組會(huì)對(duì)不同頻率的信號(hào)產(chǎn)生不同的響應(yīng)。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，繞組中的電感會(huì)對(duì)高頻信號(hào)呈現(xiàn)出較大的阻抗，而電容則對(duì)低頻信號(hào)的影響更為顯著。在低頻段，繞組的電感起主導(dǎo)作用，信號(hào)主要通過(guò)電感進(jìn)行傳輸；隨著頻率的升高，電容的影響逐漸增大，信號(hào)在繞組中的傳輸路徑和方式也會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)繞組發(fā)生變形時(shí)，其內(nèi)部的電感、電容等參數(shù)會(huì)發(fā)生改變。例如，繞組的扭曲、位移會(huì)導(dǎo)致繞組間的距離和相對(duì)位置發(fā)生變化，從而改變繞組的互感和自感；繞組的壓縮或拉伸會(huì)使電容值發(fā)生改變。這些參數(shù)的變化將直接影響繞組對(duì)不同頻率信號(hào)的響應(yīng)特性，表現(xiàn)為頻率響應(yīng)曲線的變化。通過(guò)檢測(cè)變壓器繞組在不同頻率下的頻率響應(yīng)特性，即測(cè)量施加信號(hào)的頻率與繞組輸出信號(hào)的幅值和相位之間的關(guān)系，得到繞組的幅頻響應(yīng)特性曲線和相頻響應(yīng)特性曲線。將測(cè)試得到的頻率響應(yīng)特性曲線與正常狀態(tài)下的參考曲線進(jìn)行對(duì)比分析，就可以判斷繞組是否發(fā)生變形以及變形的程度和位置。如果兩條曲線之間存在明顯的差異，如幅值的變化、諧振頻率的偏移等，則說(shuō)明繞組可能發(fā)生了變形。3.1.2測(cè)試方法與步驟頻率響應(yīng)分析法的測(cè)試方法主要包括線性掃頻和分段掃頻兩種。線性掃頻是指在一定的頻率范圍內(nèi)，以均勻的頻率間隔對(duì)變壓器繞組施加掃頻信號(hào)，測(cè)量其頻率響應(yīng)特性。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠全面地覆蓋整個(gè)頻率范圍，獲取較為完整的頻率響應(yīng)信息，但測(cè)試時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。分段掃頻則是將整個(gè)頻率范圍劃分為若干個(gè)頻段，在每個(gè)頻段內(nèi)分別進(jìn)行掃頻測(cè)試。這種方法可以根據(jù)實(shí)際需要，對(duì)重點(diǎn)關(guān)注的頻段進(jìn)行更詳細(xì)的測(cè)試，提高測(cè)試效率，同時(shí)也可以減少測(cè)試過(guò)程中的干擾。在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中，需要遵循以下步驟：接線：首先，將變壓器從電力系統(tǒng)中隔離出來(lái)，并將所有套管上的母線拆開，以減少隨變壓器安裝位置的不同及不平衡母線電容的影響。然后，用適當(dāng)長(zhǎng)度的電阻為50Ω的同軸電纜將頻響儀和變壓器連接起來(lái)，確保所有電纜都匹配到它們的特性阻抗，以減少反射。對(duì)于星形接線的變壓器，頻響儀的輸出電壓加在高壓繞組中性點(diǎn)與箱殼接地線之間，測(cè)量任一高壓繞組端子對(duì)地電壓與輸出電壓之比得到響應(yīng)；對(duì)于三角形接線的變壓器，則頻響儀的輸出電壓施加在任意線端上。參數(shù)設(shè)置：根據(jù)變壓器的類型、額定電壓、額定容量等參數(shù)，設(shè)置頻響儀的測(cè)試參數(shù)，如掃頻范圍、頻率間隔、采樣點(diǎn)數(shù)等。一般來(lái)說(shuō)，掃頻范圍以10kHz-1MHz為宜，高于1MHz時(shí)，分布網(wǎng)絡(luò)參數(shù)主要由電容決定，進(jìn)入線性范圍。測(cè)量：?jiǎn)?dòng)頻響儀，使其輸出一系列頻率的正弦波電壓，加到被試變壓器上。同時(shí)，讓雙通道分析單元分析、處理輸入信號(hào)Ui和輸出信號(hào)Uo，并將數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)存貯起來(lái)。在測(cè)量過(guò)程中，要確保測(cè)試環(huán)境的穩(wěn)定性，避免外界干擾對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。分析：待試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集完畢后，計(jì)算機(jī)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，繪制出變壓器繞組的頻率響應(yīng)特性曲線。將測(cè)試得到的曲線與正常狀態(tài)下的參考曲線進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)分析曲線的形狀、幅值、諧振頻率等特征，判斷變壓器繞組是否發(fā)生變形以及變形的程度和位置。3.1.3案例分析以某110kV變電站的一臺(tái)主變壓器為例，該變壓器在運(yùn)行過(guò)程中遭受了一次出口短路故障。故障發(fā)生后，為了判斷變壓器繞組是否發(fā)生變形，采用頻率響應(yīng)分析法對(duì)其進(jìn)行了檢測(cè)。首先，按照上述測(cè)試方法和步驟，對(duì)變壓器的高壓繞組進(jìn)行了頻率響應(yīng)測(cè)試。在測(cè)試過(guò)程中，選擇了線性掃頻方式，掃頻范圍為10kHz-1MHz，頻率間隔為100Hz。測(cè)試完成后，得到了變壓器高壓繞組A相、B相、C相的頻率響應(yīng)特性曲線。將測(cè)試得到的曲線與該變壓器正常狀態(tài)下的參考曲線進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)A相繞組的頻率響應(yīng)曲線在多個(gè)頻率點(diǎn)上與參考曲線存在明顯差異。具體表現(xiàn)為，在某些頻率段，幅值明顯增大或減小，諧振頻率也發(fā)生了偏移。而B相和C相繞組的頻率響應(yīng)曲線與參考曲線基本一致，沒有明顯的變化。根據(jù)頻率響應(yīng)曲線的對(duì)比結(jié)果，初步判斷A相繞組發(fā)生了變形。為了進(jìn)一步驗(yàn)證判斷結(jié)果，對(duì)變壓器進(jìn)行了吊芯檢查。吊芯檢查發(fā)現(xiàn)，A相繞組的部分線段出現(xiàn)了明顯的扭曲和位移現(xiàn)象，而B相和C相繞組則未發(fā)現(xiàn)明顯的異常。通過(guò)這個(gè)案例可以看出，頻率響應(yīng)分析法能夠有效地檢測(cè)出變壓器繞組的變形情況，通過(guò)對(duì)頻率響應(yīng)曲線的分析，可以準(zhǔn)確地判斷出變形的繞組以及變形的程度和位置。這為變壓器的故障診斷和維修提供了重要的依據(jù)，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理變壓器的潛在問(wèn)題，保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。3.2低電壓短路阻抗法3.2.1基本原理低電壓短路阻抗法是判斷變壓器繞組變形的傳統(tǒng)且重要的方法，其基本原理基于變壓器繞組結(jié)構(gòu)與短路阻抗之間的緊密聯(lián)系。變壓器的短路阻抗是指當(dāng)變壓器的負(fù)荷阻抗為零時(shí)，其輸入端的等效阻抗，它由電阻分量和電抗分量組成。在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于110kV及以上的大型變壓器，由于感抗很大，電阻分量在短路阻抗中所占的比例非常小，短路阻抗值主要由電抗分量決定。而變壓器繞組的漏電抗又可細(xì)分為縱向漏電抗和橫向漏電抗，通常橫向漏電抗所占比例較小，縱向漏電抗起主要作用。變壓器繞組的漏電抗值主要由繞組的幾何尺寸所決定，包括繞組的匝數(shù)、線徑、繞組間的距離以及繞組與鐵芯之間的距離等因素。當(dāng)變壓器繞組發(fā)生變形時(shí)，例如繞組的扭曲、鼓包、位移等，會(huì)導(dǎo)致繞組的幾何尺寸和結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。這種改變會(huì)直接影響繞組的漏電抗，進(jìn)而引起變壓器短路阻抗數(shù)值的變化。根據(jù)變壓器的阻抗公式Z=R+jX（其中Z為阻抗，R為電阻，X為電抗，j是虛數(shù)單位），當(dāng)繞組變形導(dǎo)致電抗X發(fā)生變化時(shí)，短路阻抗Z也會(huì)相應(yīng)改變。在理想情況下，對(duì)于電阻為0的純感抗或容抗元件，阻抗強(qiáng)度就是電抗的大小，即|Z|=\sqrt{R^2+X^2}。通過(guò)測(cè)量變壓器的短路阻抗，并與變壓器的銘牌值或出廠值進(jìn)行對(duì)比分析，就可以判斷繞組是否發(fā)生變形以及變形的程度。如果短路阻抗的變化超過(guò)了一定的允許范圍，就說(shuō)明繞組可能發(fā)生了較為嚴(yán)重的變形，需要進(jìn)一步檢查和處理。3.2.2測(cè)試方法與步驟低電壓短路阻抗法的測(cè)試采用伏安法，該方法適用于單相和三相變壓器。在測(cè)試前，需要將變壓器的一側(cè)出線短接，短接用的導(dǎo)線必須具有足夠的截面積，以確保能夠承受短路電流，并且要保持各出線端子接觸良好，從而減小引線的回路電阻。變壓器的另一側(cè)施加試驗(yàn)電壓，這樣就會(huì)產(chǎn)生流經(jīng)阻抗的電流，同時(shí)測(cè)量加在阻抗上的電流和電壓，此電壓、電流的基波分量的比值就是被試變壓器的短路阻抗。在實(shí)際測(cè)試中，通常在變壓器的高壓繞組側(cè)加壓，在低壓繞組側(cè)短路。為保證測(cè)試精度，電壓測(cè)量回路應(yīng)直接接在被試變壓器的出線端子上，以免引入電流引線上的電壓降。試驗(yàn)用調(diào)壓器的額定電流不能小于10A，試驗(yàn)時(shí)流經(jīng)被試變壓器繞組的試驗(yàn)電流以在其額定電流的0.5％～0.1％的數(shù)量級(jí)上或2～10A為宜，試驗(yàn)電流不能太大，否則由于電源的過(guò)載使試驗(yàn)電壓波形嚴(yán)重畸變，影響測(cè)試精度。具體的測(cè)試步驟如下：準(zhǔn)備工作：記錄試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境溫度、濕度。將變壓器短路阻抗測(cè)試儀接地，確保接線牢固可靠。接線：進(jìn)行高壓繞組對(duì)低壓繞組短路阻抗試驗(yàn)時(shí)，測(cè)試儀UA、IA引出的測(cè)試線夾子接高壓套管A，UX、IX引出的測(cè)試線夾子接中性點(diǎn)套管Ao，低壓繞組a、x短接不接地，中壓套管Am懸空。高壓繞組對(duì)中壓繞組、中壓繞組對(duì)低壓繞組短路阻抗試驗(yàn)接線與之類似。進(jìn)行高壓繞組對(duì)中壓繞組、中壓繞組對(duì)低壓繞組短路阻抗試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)分別在最小分接位置、額定分接位置和最大分接位置下進(jìn)行。檢查與確認(rèn)：試驗(yàn)接線完成后，試驗(yàn)負(fù)責(zé)人復(fù)查接線并確認(rèn)變壓器上無(wú)人工作后方可進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)操作人員應(yīng)站在絕緣墊上，試驗(yàn)過(guò)程注意大聲呼唱。測(cè)試：變壓器短路阻抗測(cè)試儀開機(jī)自檢，選擇合適的試驗(yàn)電流進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)電流可用額定電流，也可低于額定值，但不宜小于5A。數(shù)據(jù)記錄與分析：記錄短路阻抗數(shù)值，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，得出結(jié)論。一般來(lái)說(shuō)，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)驗(yàn)，短路電抗的變化量如果超過(guò)一定的百分比（如《2000年中國(guó)供電國(guó)際會(huì)議》中規(guī)定超過(guò)±3%的短路變化應(yīng)視為顯著變化），就應(yīng)引起關(guān)注，可能意味著繞組發(fā)生了變形。后續(xù)工作：關(guān)閉電源，使用放電棒進(jìn)行放電并接地。調(diào)擋或改接線完成所有短路阻抗試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)束，拆除試驗(yàn)接線，恢復(fù)分接開關(guān)擋位至初始擋位，清理現(xiàn)場(chǎng)。3.2.3案例分析以某35kV變電站的一臺(tái)主變壓器為例，該變壓器在運(yùn)行過(guò)程中遭受了一次外部短路故障。故障發(fā)生后，為了判斷變壓器繞組是否發(fā)生變形，采用低電壓短路阻抗法對(duì)其進(jìn)行了檢測(cè)。在檢測(cè)過(guò)程中，按照上述測(cè)試方法和步驟，首先對(duì)變壓器的高壓繞組對(duì)低壓繞組進(jìn)行了短路阻抗測(cè)試。在額定分接位置下，選擇試驗(yàn)電流為5A，分別測(cè)量了A相、B相、C相的短路阻抗值。測(cè)試結(jié)果顯示，A相的短路阻抗值為4.2Ω，B相的短路阻抗值為4.0Ω，C相的短路阻抗值為4.1Ω。將這些測(cè)試值與該變壓器的出廠值（A相4.0Ω，B相4.0Ω，C相4.0Ω）進(jìn)行對(duì)比分析。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，A相的短路阻抗值與出廠值相比，變化了0.2Ω，變化率為5%，超過(guò)了一般認(rèn)為的正常允許變化范圍（±3%）。而B相和C相的短路阻抗值與出廠值相比，變化較小，均在正常范圍內(nèi)。根據(jù)短路阻抗的變化情況，初步判斷A相繞組可能發(fā)生了變形。為了進(jìn)一步驗(yàn)證判斷結(jié)果，對(duì)變壓器進(jìn)行了吊芯檢查。吊芯檢查發(fā)現(xiàn)，A相繞組的部分線段出現(xiàn)了輕微的扭曲和位移現(xiàn)象，而B相和C相繞組則未發(fā)現(xiàn)明顯的異常。通過(guò)這個(gè)案例可以看出，低電壓短路阻抗法能夠有效地檢測(cè)出變壓器繞組的變形情況。通過(guò)對(duì)短路阻抗值的測(cè)量和與出廠值或歷史數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，可以初步判斷繞組是否發(fā)生變形以及變形的相別。然而，該方法對(duì)于一些輕微的繞組變形檢測(cè)靈敏度相對(duì)較低，對(duì)于變形的具體位置和程度判斷也不夠精確，需要結(jié)合其他檢測(cè)方法進(jìn)行綜合判斷。3.3振動(dòng)檢測(cè)法3.3.1基本原理振動(dòng)檢測(cè)法的原理基于變壓器繞組振動(dòng)與變壓器箱體振動(dòng)之間的緊密關(guān)聯(lián)。在變壓器正常運(yùn)行時(shí)，繞組會(huì)因電磁力的作用而產(chǎn)生振動(dòng)，這種振動(dòng)會(huì)通過(guò)變壓器油、鐵芯以及箱壁等部件傳遞到變壓器箱體表面。當(dāng)繞組發(fā)生變形時(shí)，其自身的機(jī)械結(jié)構(gòu)和剛度會(huì)發(fā)生改變，從而導(dǎo)致繞組的振動(dòng)特性發(fā)生變化。例如，繞組的扭曲、鼓包或位移等變形情況會(huì)使繞組的固有頻率發(fā)生偏移，同時(shí)也會(huì)改變繞組振動(dòng)的幅值和相位。這些變化會(huì)通過(guò)變壓器的結(jié)構(gòu)傳遞到箱體表面，使得箱體的振動(dòng)信號(hào)特征也隨之改變。通過(guò)在變壓器箱體表面安裝振動(dòng)傳感器，采集箱體的振動(dòng)信號(hào)，并對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行分析處理，就可以提取出與繞組狀態(tài)相關(guān)的特征信息。例如，通過(guò)傅里葉變換、小波變換等信號(hào)處理技術(shù)，將振動(dòng)信號(hào)從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域，分析信號(hào)在不同頻率下的幅值和相位分布情況。如果在某些特定頻率上，振動(dòng)信號(hào)的幅值或相位與正常狀態(tài)下的信號(hào)存在明顯差異，就可能表明繞組發(fā)生了變形。此外，還可以利用振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域特征，如振動(dòng)的峰值、均值、方差等，來(lái)判斷繞組的狀態(tài)。這些時(shí)域特征能夠反映振動(dòng)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，當(dāng)繞組發(fā)生變形時(shí)，這些時(shí)域特征也會(huì)相應(yīng)改變。3.3.2測(cè)試方法與步驟振動(dòng)檢測(cè)法的測(cè)試方法主要是在變壓器外殼安裝傳感器來(lái)采集振動(dòng)信號(hào)。常用的傳感器有加速度傳感器和位移傳感器，加速度傳感器基于牛頓第二定律，通過(guò)測(cè)量物體上的加速度來(lái)判斷振動(dòng)的強(qiáng)度和頻率；位移傳感器則根據(jù)物體振動(dòng)時(shí)的位置變化來(lái)判斷振動(dòng)的幅度和頻率。在安裝傳感器時(shí)，需要選擇合適的位置，一般會(huì)在變壓器的頂部、側(cè)面等多個(gè)部位進(jìn)行布置，以全面獲取變壓器的振動(dòng)信息。具體的測(cè)試步驟如下：傳感器安裝：根據(jù)變壓器的結(jié)構(gòu)和測(cè)試要求，選擇合適類型的振動(dòng)傳感器，如加速度傳感器或位移傳感器。將傳感器安裝在變壓器箱體表面的關(guān)鍵位置，如變壓器的頂部、側(cè)面、底部等，確保傳感器能夠準(zhǔn)確地采集到變壓器的振動(dòng)信號(hào)。使用專用的安裝工具和固定裝置，將傳感器牢固地安裝在箱體表面，避免因安裝不牢固而導(dǎo)致信號(hào)采集不準(zhǔn)確。同時(shí)，要注意傳感器的安裝方向，使其能夠敏感地檢測(cè)到所需方向的振動(dòng)。信號(hào)采集：連接好傳感器與數(shù)據(jù)采集設(shè)備，確保信號(hào)傳輸線路的穩(wěn)定性和可靠性。啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備，設(shè)置合適的采樣頻率和采樣時(shí)間，以獲取足夠的振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)。一般來(lái)說(shuō)，采樣頻率應(yīng)根據(jù)變壓器的振動(dòng)頻率范圍進(jìn)行合理選擇，以確保能夠準(zhǔn)確地捕捉到振動(dòng)信號(hào)的特征。在采集過(guò)程中，要注意觀察數(shù)據(jù)采集設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，確保數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和完整性。信號(hào)分析：將采集到的振動(dòng)信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)或?qū)Ｓ玫男盘?hào)分析設(shè)備中，利用信號(hào)處理軟件對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析。首先，對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，去除噪聲和干擾信號(hào)，提高信號(hào)的質(zhì)量。然后，采用合適的信號(hào)分析方法，如傅里葉變換、小波變換、短時(shí)傅里葉變換等，將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)，分析信號(hào)在不同頻率下的幅值和相位分布情況。通過(guò)與正常狀態(tài)下的振動(dòng)信號(hào)特征進(jìn)行對(duì)比，判斷繞組是否發(fā)生變形。如果發(fā)現(xiàn)信號(hào)特征存在明顯差異，還可以進(jìn)一步分析差異的具體表現(xiàn)，如特定頻率處的幅值變化、相位偏移等，以初步判斷繞組變形的類型和程度。結(jié)果判斷：根據(jù)信號(hào)分析的結(jié)果，結(jié)合變壓器的運(yùn)行歷史和其他檢測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)繞組的狀態(tài)進(jìn)行綜合判斷。如果振動(dòng)信號(hào)特征與正常狀態(tài)相比沒有明顯變化，則可以認(rèn)為繞組處于正常狀態(tài)；如果信號(hào)特征存在異常變化，則需要進(jìn)一步檢查和分析，確定繞組是否發(fā)生變形以及變形的程度和位置。在判斷過(guò)程中，還可以參考相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)驗(yàn)，制定合理的判斷準(zhǔn)則，提高判斷的準(zhǔn)確性和可靠性。3.3.3案例分析某變電站的一臺(tái)110kV變壓器在運(yùn)行過(guò)程中，運(yùn)維人員發(fā)現(xiàn)變壓器的聲音異常，懷疑變壓器內(nèi)部存在故障。為了判斷變壓器繞組是否發(fā)生變形，采用振動(dòng)檢測(cè)法對(duì)其進(jìn)行了檢測(cè)。首先，在變壓器的頂部、側(cè)面和底部等多個(gè)位置安裝了加速度傳感器，共布置了8個(gè)傳感器，以全面采集變壓器的振動(dòng)信號(hào)。然后，使用數(shù)據(jù)采集設(shè)備以10kHz的采樣頻率采集振動(dòng)信號(hào)，采集時(shí)間為10分鐘。采集完成后，將振動(dòng)信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，利用信號(hào)處理軟件對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析。通過(guò)傅里葉變換將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)，發(fā)現(xiàn)變壓器在100Hz、200Hz和300Hz等頻率處的振動(dòng)幅值明顯增大，且相位也發(fā)生了變化。與該變壓器正常運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)信號(hào)特征進(jìn)行對(duì)比，這些頻率處的幅值和相位差異較為顯著。根據(jù)振動(dòng)信號(hào)的分析結(jié)果，初步判斷變壓器繞組可能發(fā)生了變形。為了進(jìn)一步驗(yàn)證判斷結(jié)果，對(duì)變壓器進(jìn)行了停電檢修，并進(jìn)行了吊芯檢查。吊芯檢查發(fā)現(xiàn)，變壓器繞組的部分線段出現(xiàn)了扭曲和位移現(xiàn)象，與振動(dòng)檢測(cè)法的判斷結(jié)果相符。通過(guò)這個(gè)案例可以看出，振動(dòng)檢測(cè)法能夠有效地檢測(cè)出變壓器繞組的變形情況。通過(guò)對(duì)變壓器箱體振動(dòng)信號(hào)的采集和分析，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)繞組的異常狀態(tài)，為變壓器的故障診斷和維修提供重要的依據(jù)。然而，振動(dòng)檢測(cè)法也存在一定的局限性，例如，它容易受到外界環(huán)境振動(dòng)的干擾，對(duì)繞組變形的具體位置和程度判斷不夠準(zhǔn)確，需要結(jié)合其他檢測(cè)方法進(jìn)行綜合判斷。3.4其他監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)除了上述幾種常見的監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)外，還有聲音測(cè)試法、視覺檢查法、中性點(diǎn)電壓法、位移檢測(cè)法、紅外熱像檢測(cè)法、管線監(jiān)測(cè)法等技術(shù)，它們?cè)谧儔浩骼@組變形監(jiān)測(cè)診斷中也發(fā)揮著一定的作用。聲音測(cè)試法基于變壓器正常運(yùn)行時(shí)發(fā)出的聲音具有一定的規(guī)律性和穩(wěn)定性，當(dāng)繞組發(fā)生變形時(shí)，會(huì)引起變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化，從而導(dǎo)致聲音特征發(fā)生改變。例如，繞組變形可能使變壓器內(nèi)部的電磁力分布不均勻，產(chǎn)生異常的電磁振動(dòng)，進(jìn)而發(fā)出異常的聲音。通過(guò)使用聲學(xué)傳感器，如麥克風(fēng)等，采集變壓器運(yùn)行時(shí)的聲音信號(hào)，并利用聲音分析技術(shù)，如頻譜分析、特征提取等，對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行處理和分析。將分析結(jié)果與正常狀態(tài)下的聲音特征進(jìn)行對(duì)比，就可以判斷繞組是否發(fā)生變形。在一些小型變壓器的監(jiān)測(cè)中，運(yùn)維人員可以通過(guò)經(jīng)驗(yàn)判斷聲音是否異常，輔助判斷繞組狀態(tài)。然而，該方法容易受到環(huán)境噪聲的干擾，準(zhǔn)確性相對(duì)較低。視覺檢查法是一種較為直觀的檢測(cè)方法，通過(guò)直接觀察變壓器的外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，來(lái)判斷繞組是否發(fā)生變形。在變壓器停電檢修時(shí)，打開變壓器的油箱，檢查繞組的外觀，觀察是否存在繞組鼓包、位移、絕緣破損等明顯的變形跡象。還可以檢查繞組的支撐結(jié)構(gòu)、壓緊裝置等是否完好，這些部件的損壞也可能間接反映出繞組發(fā)生了變形。對(duì)于一些因外力沖擊導(dǎo)致的繞組變形，通過(guò)視覺檢查往往能直接發(fā)現(xiàn)明顯的變形部位。但這種方法只能檢測(cè)到表面可見的變形，對(duì)于內(nèi)部的細(xì)微變形難以察覺，且需要停電進(jìn)行，操作相對(duì)復(fù)雜。中性點(diǎn)電壓法的原理是基于變壓器繞組發(fā)生變形時(shí)，會(huì)導(dǎo)致繞組的電感、電容等參數(shù)發(fā)生變化，進(jìn)而引起中性點(diǎn)電壓的改變。在變壓器正常運(yùn)行時(shí)，中性點(diǎn)電壓通常較低且穩(wěn)定。當(dāng)繞組發(fā)生變形時(shí)，繞組的參數(shù)變化會(huì)使中性點(diǎn)電壓的幅值、相位等發(fā)生變化。通過(guò)在變壓器中性點(diǎn)安裝電壓傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中性點(diǎn)電壓的變化情況，并與正常運(yùn)行時(shí)的中性點(diǎn)電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。如果中性點(diǎn)電壓出現(xiàn)異常變化，如幅值突然增大或相位發(fā)生明顯偏移，就可能表明繞組發(fā)生了變形。該方法對(duì)一些繞組變形引起的電氣參數(shù)變化較為敏感，但需要在變壓器中性點(diǎn)安裝專門的監(jiān)測(cè)設(shè)備，應(yīng)用范圍相對(duì)較窄。位移檢測(cè)法主要通過(guò)在變壓器繞組上安裝位移傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)繞組的位移情況。當(dāng)繞組受到電動(dòng)力、機(jī)械力等作用發(fā)生變形時(shí)，會(huì)產(chǎn)生位移。位移傳感器可以將繞組的位移變化轉(zhuǎn)化為電信號(hào)或其他可測(cè)量的信號(hào)。通過(guò)對(duì)這些信號(hào)的分析，就可以判斷繞組是否發(fā)生變形以及變形的程度。例如，當(dāng)檢測(cè)到繞組的位移超過(guò)了正常允許范圍時(shí)，就說(shuō)明繞組可能發(fā)生了較為嚴(yán)重的變形。這種方法能夠直接測(cè)量繞組的位移，對(duì)于判斷繞組變形較為直觀，但位移傳感器的安裝和維護(hù)相對(duì)復(fù)雜，且對(duì)傳感器的精度要求較高。紅外熱像檢測(cè)法利用變壓器繞組發(fā)生變形時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致局部電阻增大，從而引起局部過(guò)熱的原理。通過(guò)使用紅外熱像儀，對(duì)變壓器進(jìn)行非接觸式的溫度測(cè)量，獲取變壓器表面的溫度分布圖像。正常情況下，變壓器繞組的溫度分布相對(duì)均勻。當(dāng)繞組發(fā)生變形時(shí)，變形部位的電阻增大，電流通過(guò)時(shí)會(huì)產(chǎn)生更多的熱量，導(dǎo)致該部位的溫度升高。在紅外熱像圖中，溫度升高的部位會(huì)呈現(xiàn)出明顯的熱異常區(qū)域。通過(guò)對(duì)紅外熱像圖的分析，就可以發(fā)現(xiàn)繞組的熱異常情況，進(jìn)而判斷繞組是否發(fā)生變形。該方法具有非接觸、快速檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，能夠在不停電的情況下對(duì)變壓器進(jìn)行檢測(cè)，但對(duì)于一些輕微的繞組變形，可能由于產(chǎn)生的熱量較少，難以準(zhǔn)確檢測(cè)出來(lái)。管線監(jiān)測(cè)法是通過(guò)監(jiān)測(cè)變壓器內(nèi)部冷卻管線的壓力、流量等參數(shù)，來(lái)間接判斷繞組的狀態(tài)。當(dāng)繞組發(fā)生變形時(shí)，可能會(huì)對(duì)冷卻管線造成擠壓、堵塞等影響，從而導(dǎo)致管線內(nèi)的壓力、流量發(fā)生變化。在變壓器的冷卻系統(tǒng)管線上安裝壓力傳感器、流量傳感器等監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管線內(nèi)的壓力和流量。將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與正常運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。如果發(fā)現(xiàn)壓力、流量出現(xiàn)異常變化，如壓力突然升高、流量突然減小等，就可能表明繞組發(fā)生了變形，影響了冷卻系統(tǒng)的正常運(yùn)行。這種方法主要適用于具有冷卻系統(tǒng)的大型變壓器，通過(guò)監(jiān)測(cè)冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)輔助判斷繞組變形情況，但不能直接檢測(cè)繞組的變形，準(zhǔn)確性相對(duì)較低。四、變壓器繞組變形監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)踐4.1不同電壓等級(jí)變壓器的應(yīng)用特點(diǎn)在電力系統(tǒng)中，變壓器的電壓等級(jí)涵蓋范圍廣泛，從幾十千伏到超高壓的數(shù)百千伏不等，不同電壓等級(jí)的變壓器在繞組結(jié)構(gòu)、運(yùn)行環(huán)境等方面存在顯著差異，這也使得監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)在應(yīng)用時(shí)具有不同的針對(duì)性。從繞組結(jié)構(gòu)來(lái)看，低電壓等級(jí)的變壓器，如10kV、35kV變壓器，其繞組相對(duì)較為簡(jiǎn)單。以10kV配電變壓器為例，常見的繞組形式有層式繞組和餅式繞組，層式繞組的線匝沿軸向依次排列繞制，每層呈筒狀；餅式繞組則是線匝沿徑向連續(xù)繞制成餅狀，再由多餅沿軸向排列組成。這些繞組的匝數(shù)相對(duì)較少，絕緣要求相對(duì)較低，制造工藝也相對(duì)簡(jiǎn)單。在應(yīng)用監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)時(shí)，對(duì)于低電壓等級(jí)變壓器的繞組變形檢測(cè)，重點(diǎn)關(guān)注繞組的局部變形情況。由于其繞組結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，一些較為直觀的檢測(cè)方法，如視覺檢查法，在停電檢修時(shí)可以直接觀察繞組是否有明顯的鼓包、位移等變形跡象。低電壓短路阻抗法對(duì)于檢測(cè)低電壓等級(jí)變壓器繞組的整體變形也具有一定的有效性，通過(guò)測(cè)量短路阻抗的變化，能夠初步判斷繞組是否發(fā)生變形。隨著電壓等級(jí)的升高，如110kV、220kV變壓器，繞組結(jié)構(gòu)變得更為復(fù)雜。這類變壓器通常采用多繞組結(jié)構(gòu)，如三繞組變壓器，有高壓、中壓、低壓三個(gè)繞組，各繞組之間的電磁耦合關(guān)系更加復(fù)雜。在繞組繞制工藝上，為了滿足高電壓、大容量的要求，采用了更為精細(xì)的工藝，如糾結(jié)式繞組，通過(guò)特殊的線匝連接方式，提高繞組的抗短路能力。在絕緣結(jié)構(gòu)方面，采用了多層絕緣材料和復(fù)雜的絕緣結(jié)構(gòu)，以保證在高電壓下的絕緣性能。對(duì)于這類高電壓等級(jí)變壓器，頻率響應(yīng)分析法是一種常用且有效的監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)。由于其繞組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電磁參數(shù)對(duì)繞組變形較為敏感，頻率響應(yīng)分析法能夠通過(guò)檢測(cè)繞組在不同頻率下的響應(yīng)特性，準(zhǔn)確地判斷繞組是否發(fā)生變形以及變形的位置和程度。振動(dòng)檢測(cè)法也具有一定的應(yīng)用價(jià)值，通過(guò)監(jiān)測(cè)變壓器箱體的振動(dòng)信號(hào)，能夠間接反映繞組的運(yùn)行狀態(tài)。但由于高電壓等級(jí)變壓器的運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，振動(dòng)信號(hào)容易受到干擾，需要采用更加先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)來(lái)提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性。在超高壓等級(jí)的變壓器，如500kV、750kV變壓器中，繞組結(jié)構(gòu)和絕緣設(shè)計(jì)達(dá)到了更高的復(fù)雜程度。這些變壓器的繞組采用了更為先進(jìn)的材料和制造工藝，以承受更高的電壓和更大的短路電流。在絕緣方面，采用了油浸紙絕緣、SF6氣體絕緣等多種先進(jìn)的絕緣技術(shù)，確保在超高壓環(huán)境下的絕緣可靠性。由于超高壓變壓器在電力系統(tǒng)中的重要性，對(duì)其繞組變形的監(jiān)測(cè)診斷要求更加嚴(yán)格。除了綜合應(yīng)用頻率響應(yīng)分析法、振動(dòng)檢測(cè)法等常規(guī)技術(shù)外，還需要結(jié)合在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器繞組運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。利用光纖傳感器等新型傳感器，能夠?qū)崟r(shí)采集變壓器繞組的溫度、應(yīng)變等參數(shù)，通過(guò)對(duì)這些參數(shù)的分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)繞組的潛在變形風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，借助大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)，對(duì)大量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，建立更加準(zhǔn)確的繞組變形預(yù)測(cè)模型，提前預(yù)警繞組變形故障的發(fā)生。不同電壓等級(jí)變壓器的運(yùn)行環(huán)境也存在差異，這同樣影響著監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)的應(yīng)用。低電壓等級(jí)變壓器通常分布在城市配電網(wǎng)、工廠內(nèi)部等環(huán)境，運(yùn)行環(huán)境相對(duì)較為復(fù)雜，可能會(huì)受到周圍電磁干擾、機(jī)械振動(dòng)等因素的影響。在應(yīng)用監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)時(shí)，需要采取相應(yīng)的抗干擾措施，確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。而高電壓等級(jí)變壓器多位于變電站等專門的場(chǎng)所，運(yùn)行環(huán)境相對(duì)較為穩(wěn)定，但對(duì)設(shè)備的可靠性和安全性要求更高。在選擇監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)時(shí)，更注重技術(shù)的穩(wěn)定性和可靠性，以保障變壓器的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。4.2現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試案例分析4.2.1某110kV變壓器繞組變形監(jiān)測(cè)某110kV變電站中的一臺(tái)主變壓器，型號(hào)為SFSZ10-50000/110，額定容量50000kVA，在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，多次遭受10kV側(cè)母線近區(qū)短路故障的沖擊。為了及時(shí)掌握變壓器繞組的運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)維人員采用多種監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)對(duì)其進(jìn)行了檢測(cè)。首先，采用頻率響應(yīng)分析法進(jìn)行檢測(cè)。按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，使用專業(yè)的頻率響應(yīng)分析儀對(duì)變壓器的高、中、低壓繞組分別進(jìn)行測(cè)試。在測(cè)試過(guò)程中，選擇了線性掃頻方式，掃頻范圍設(shè)定為10kHz-1MHz，頻率間隔為100Hz。測(cè)試完成后，得到了各繞組的頻率響應(yīng)特性曲線。將測(cè)試得到的曲線與該變壓器出廠時(shí)的參考曲線以及歷史測(cè)試曲線進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，低壓繞組的頻率響應(yīng)曲線在多個(gè)頻率段出現(xiàn)了明顯的偏移和畸變，幅值變化較大，部分諧振頻率也發(fā)生了改變。例如，在100kHz-300kHz頻段，低壓繞組A相的頻率響應(yīng)曲線幅值比參考曲線降低了約10dB，且諧振頻率從原來(lái)的200kHz偏移到了220kHz。而高壓繞組和中壓繞組的頻率響應(yīng)曲線與參考曲線相比，雖然也有一些細(xì)微的變化，但基本趨勢(shì)一致，變化相對(duì)較小。為了進(jìn)一步驗(yàn)證頻率響應(yīng)分析法的檢測(cè)結(jié)果，采用低電壓短路阻抗法對(duì)變壓器進(jìn)行了檢測(cè)。按照低電壓短路阻抗法的測(cè)試步驟，在變壓器的高壓繞組側(cè)施加低電壓，在低壓繞組側(cè)短路，使用專業(yè)的短路阻抗測(cè)試儀測(cè)量短路阻抗值。分別測(cè)量了高-低、高-中、中-低三側(cè)繞組的短路阻抗，并與變壓器的銘牌值和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。測(cè)量結(jié)果顯示，高-低繞組的短路阻抗值與銘牌值相比，變化了約5%，超過(guò)了一般認(rèn)為的正常允許變化范圍（±3%）。其中，A相的短路阻抗變化最為明顯，比銘牌值增加了6%。而高-中、中-低繞組的短路阻抗變化相對(duì)較小，均在正常范圍內(nèi)。綜合頻率響應(yīng)分析法和低電壓短路阻抗法的檢測(cè)結(jié)果，初步判斷該110kV變壓器的低壓繞組發(fā)生了較為嚴(yán)重的變形，而高壓繞組和中壓繞組雖有輕微變化，但暫未發(fā)現(xiàn)明顯的變形跡象。針對(duì)低壓繞組變形的情況，對(duì)故障原因進(jìn)行了深入分析。通過(guò)查閱變壓器的運(yùn)行記錄和事故報(bào)告，發(fā)現(xiàn)該變壓器在過(guò)去的幾年中，多次遭受10kV側(cè)母線近區(qū)短路故障的沖擊，短路電流峰值高達(dá)數(shù)十千安。這些強(qiáng)大的短路電流產(chǎn)生的電動(dòng)力作用在低壓繞組上，導(dǎo)致繞組的結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，從而引發(fā)了繞組變形。此外，變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中的振動(dòng)和溫度變化，也可能對(duì)繞組的機(jī)械強(qiáng)度產(chǎn)生一定的影響，加速了繞組變形的進(jìn)程。為了解決變壓器繞組變形問(wèn)題，采取了相應(yīng)的處理措施。首先，對(duì)變壓器進(jìn)行了停電檢修，將低壓繞組從變壓器中吊出，進(jìn)行詳細(xì)的檢查和修復(fù)。在檢查過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)低壓繞組的部分線段出現(xiàn)了明顯的扭曲和位移現(xiàn)象，部分絕緣材料也受到了損壞。對(duì)于變形較輕的線段，采用專業(yè)的工具進(jìn)行了校正和修復(fù)；對(duì)于變形嚴(yán)重且絕緣損壞的線段，則進(jìn)行了更換。同時(shí)，對(duì)繞組的支撐結(jié)構(gòu)和壓緊裝置進(jìn)行了檢查和加固，確保繞組在運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定性。修復(fù)完成后，再次采用頻率響應(yīng)分析法和低電壓短路阻抗法對(duì)變壓器進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果顯示，低壓繞組的頻率響應(yīng)曲線和短路阻抗值基本恢復(fù)正常，與參考曲線和銘牌值的差異在正常范圍內(nèi)。隨后，將變壓器重新投入運(yùn)行，并加強(qiáng)了對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，定期進(jìn)行繞組變形檢測(cè)，確保變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行。4.2.2某220kV變壓器繞組變形診斷某220kV變電站的一臺(tái)主變壓器，型號(hào)為SFPZ9-120000/220，額定容量120000kVA。在一次系統(tǒng)故障中，該變壓器遭受了嚴(yán)重的短路沖擊。為了準(zhǔn)確判斷變壓器繞組的變形情況，采用了綜合運(yùn)用多種技術(shù)進(jìn)行診斷。在事故發(fā)生后，首先采用頻率響應(yīng)分析法對(duì)變壓器進(jìn)行檢測(cè)。使用高精度的頻率響應(yīng)分析儀，對(duì)變壓器的高、中、低壓繞組進(jìn)行了全面的測(cè)試。測(cè)試過(guò)程中，采用分段掃頻方式，將掃頻范圍劃分為多個(gè)頻段，對(duì)重點(diǎn)關(guān)注的頻段進(jìn)行了更細(xì)致的測(cè)試。通過(guò)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的處理和分析，得到了各繞組的頻率響應(yīng)特性曲線。將這些曲線與變壓器正常運(yùn)行時(shí)的參考曲線進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)高壓繞組和中壓繞組的頻率響應(yīng)曲線在多個(gè)頻段出現(xiàn)了明顯的異常。例如，在50kHz-200kHz頻段，高壓繞組A相的頻率響應(yīng)曲線與參考曲線相比，幅值變化超過(guò)了15dB，且諧振頻率發(fā)生了較大的偏移。中壓繞組也有類似的情況，在某些頻段的幅值和相位與參考曲線存在顯著差異。而低壓繞組的頻率響應(yīng)曲線相對(duì)較為穩(wěn)定，與參考曲線的差異較小。為了進(jìn)一步確定繞組的變形情況，采用低電壓短路阻抗法進(jìn)行驗(yàn)證。按照標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試流程，在變壓器的高壓繞組側(cè)施加試驗(yàn)電壓，在低壓繞組側(cè)短路，測(cè)量短路阻抗值。分別測(cè)量了高-低、高-中、中-低三側(cè)繞組的短路阻抗，并與變壓器的出廠值和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。測(cè)量結(jié)果表明，高-中繞組的短路阻抗值與出廠值相比，變化了約4.5%，超出了正常允許范圍。其中，B相的短路阻抗變化最為顯著，增加了約5.5%。這進(jìn)一步驗(yàn)證了頻率響應(yīng)分析法的檢測(cè)結(jié)果，說(shuō)明高壓繞組和中壓繞組發(fā)生了一定程度的變形。為了更全面地了解變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，還采用了振動(dòng)檢測(cè)法。在變壓器的箱體表面多個(gè)位置安裝了高精度的加速度傳感器，采集變壓器運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)信號(hào)。通過(guò)對(duì)振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域和頻域分析，發(fā)現(xiàn)變壓器在某些特定頻率下的振動(dòng)幅值明顯增大，且振動(dòng)信號(hào)的相位也發(fā)生了變化。這些異常的振動(dòng)特征與繞組變形引起的振動(dòng)變化相符合，進(jìn)一步佐證了繞組變形的判斷。綜合以上三種檢測(cè)技術(shù)的結(jié)果，確定該220kV變壓器的高壓繞組和中壓繞組發(fā)生了變形。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，制定了詳細(xì)的維修方案。首先，對(duì)變壓器進(jìn)行了停電檢修，將變壓器的器身吊出，對(duì)繞組進(jìn)行全面檢查。發(fā)現(xiàn)高壓繞組和中壓繞組的部分線段出現(xiàn)了扭曲、位移和絕緣損壞的情況。對(duì)于變形較輕的線段，采用專業(yè)的校正工具進(jìn)行修復(fù)，并對(duì)絕緣進(jìn)行加強(qiáng)處理。對(duì)于變形嚴(yán)重且無(wú)法修復(fù)的線段，進(jìn)行了更換。同時(shí)，對(duì)繞組的支撐結(jié)構(gòu)和壓緊裝置進(jìn)行了全面檢查和加固，確保繞組在運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定性。維修完成后，再次采用頻率響應(yīng)分析法、低電壓短路阻抗法和振動(dòng)檢測(cè)法對(duì)變壓器進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果顯示，各繞組的頻率響應(yīng)曲線和短路阻抗值基本恢復(fù)正常，振動(dòng)信號(hào)也恢復(fù)到正常范圍。隨后，將變壓器重新投入運(yùn)行，并在運(yùn)行過(guò)程中持續(xù)監(jiān)測(cè)其運(yùn)行狀態(tài)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行監(jiān)測(cè)，變壓器各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)正常，證明維修方案有效，成功解決了變壓器繞組變形問(wèn)題，保障了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。4.3監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)的應(yīng)用效果評(píng)估從準(zhǔn)確性、可靠性、及時(shí)性等方面評(píng)估技術(shù)應(yīng)用效果，分析存在的問(wèn)題及改進(jìn)方向。在準(zhǔn)確性方面，各類監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中展現(xiàn)出不同的表現(xiàn)。頻率響應(yīng)分析法能夠較為準(zhǔn)確地檢測(cè)出繞組的變形情況，通過(guò)對(duì)頻率響應(yīng)曲線的細(xì)致分析，可以判斷繞組變形的類型、程度以及位置。在某110kV變壓器繞組變形監(jiān)測(cè)案例中，該方法成功檢測(cè)出低壓繞組的變形，并且通過(guò)曲線特征準(zhǔn)確判斷出變形的相別和大致位置。然而，該方法也存在一定局限性，其準(zhǔn)確性容易受到測(cè)試環(huán)境和測(cè)試設(shè)備的影響。例如，測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾、測(cè)試電纜的長(zhǎng)度和質(zhì)量等因素，都可能導(dǎo)致頻率響應(yīng)曲線出現(xiàn)偏差，從而影響對(duì)繞組變形的準(zhǔn)確判斷。低電壓短路阻抗法對(duì)于判斷繞組的整體變形具有一定的準(zhǔn)確性。通過(guò)測(cè)量短路阻抗的變化，并與變壓器的銘牌值或歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，可以初步判斷繞組是否發(fā)生變形。在某35kV變壓器的檢測(cè)案例中，該方法準(zhǔn)確檢測(cè)出A相繞組短路阻抗的變化，從而判斷出A相繞組可能發(fā)生了變形。但該方法對(duì)于一些輕微的繞組變形檢測(cè)靈敏度相對(duì)較低，對(duì)于變形的具體位置和程度判斷不夠精確。振動(dòng)檢測(cè)法通過(guò)監(jiān)測(cè)變壓器箱體的振動(dòng)信號(hào)來(lái)間接判斷繞組的狀態(tài)，在一些案例中也取得了較好的效果。在某110kV變壓器的檢測(cè)中，通過(guò)對(duì)振動(dòng)信號(hào)的分析，成功發(fā)現(xiàn)了繞組的異常狀態(tài)。然而，該方法容易受到外界環(huán)境振動(dòng)的干擾，對(duì)繞組變形的具體位置和程度判斷不夠準(zhǔn)確，需要結(jié)合其他檢測(cè)方法進(jìn)行綜合判斷。在可靠性方面，頻率響應(yīng)分析法和低電壓短路阻抗法經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐應(yīng)用，具有較高的可靠性。這些方法已經(jīng)形成了相對(duì)成熟的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和操作流程，在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用。但在實(shí)際應(yīng)用中，仍需要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)操作流程進(jìn)行檢測(cè)，以確保檢測(cè)結(jié)果的可靠性。例如，在進(jìn)行頻率響應(yīng)分析法測(cè)試時(shí)，要確保測(cè)試設(shè)備的精度和穩(wěn)定性，避免因設(shè)備故障導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)偏差。振動(dòng)檢測(cè)法和聲音測(cè)試法等技術(shù)的可靠性相對(duì)較低，因?yàn)樗鼈內(nèi)菀资艿酵饨绛h(huán)境因素的干擾。在實(shí)際應(yīng)用中，需要采取相應(yīng)的抗干擾措施，提高檢測(cè)結(jié)果的可靠性。例如，在安裝振動(dòng)傳感器時(shí)，要選擇合適的位置，避免傳感器受到其他設(shè)備振動(dòng)的影響。同時(shí)，還可以采用多個(gè)傳感器進(jìn)行冗余測(cè)量，提高檢測(cè)結(jié)果的可靠性。在及時(shí)性方面，在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展使得對(duì)變壓器繞組變形的監(jiān)測(cè)更加及時(shí)。通過(guò)在變壓器上安裝各種傳感器，實(shí)時(shí)采集變壓器的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并利用大數(shù)據(jù)分析和云計(jì)算技術(shù)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)繞組變形的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警。這使得運(yùn)維人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)繞組變形的跡象，采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理，避免故障的擴(kuò)大。然而，目前的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)仍存在一些問(wèn)題，如傳感器的穩(wěn)定性和可靠性有待提高，數(shù)據(jù)傳輸和處理的速度還不能完全滿足實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的需求。此外，對(duì)于一些潛在的繞組變形風(fēng)險(xiǎn)，目前的監(jiān)測(cè)技術(shù)還難以做到提前預(yù)警。針對(duì)以上存在的問(wèn)題，未來(lái)的改進(jìn)方向主要包括以下幾個(gè)方面。一是進(jìn)一步優(yōu)化監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)的算法和模型，提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。例如，利用人工智能技術(shù)對(duì)大量的變壓器運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，建立更加準(zhǔn)確的繞組變形預(yù)測(cè)模型，提高對(duì)繞組變形的檢測(cè)精度和提前預(yù)警能力。二是加強(qiáng)傳感器技術(shù)的研發(fā)，提高傳感器的穩(wěn)定性和可靠性，降低外界環(huán)境因素對(duì)傳感器的影響。同時(shí)，研發(fā)新型的傳感器，如光纖傳感器、微機(jī)電傳感器等，以滿足不同的監(jiān)測(cè)需求。三是完善在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，提高數(shù)據(jù)傳輸和處理的速度，實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器繞組變形的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和快速診斷。此外，還需要加強(qiáng)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的管理和分析，建立完善的數(shù)據(jù)庫(kù)，為變壓器的運(yùn)行維護(hù)提供有力的支持。五、變壓器繞組變形監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)的影響因素與應(yīng)對(duì)策略5.1環(huán)境因素的影響環(huán)境因素對(duì)變壓器繞組變形監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)的準(zhǔn)確性和可靠性有著不容忽視的影響，其中溫度、濕度和電磁干擾是較為關(guān)鍵的因素。溫度變化對(duì)監(jiān)測(cè)診斷結(jié)果有著顯著的影響。在變壓器的運(yùn)行過(guò)程中，繞組的溫度會(huì)隨著負(fù)載的變化、環(huán)境溫度的波動(dòng)以及散熱條件的不同而發(fā)生改變。繞組的電阻、電感和電容等參數(shù)與溫度密切相關(guān)，當(dāng)溫度升高時(shí)，繞組的電阻會(huì)增大，電感和電容也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。在頻率響應(yīng)分析法中，溫度的變化可能導(dǎo)致繞組的頻率響應(yīng)特性曲線發(fā)生偏移，從而影響對(duì)繞組變形的判斷。例如，某變壓器在不同溫度下進(jìn)行頻率響應(yīng)測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)隨著溫度的升高，頻率響應(yīng)曲線的諧振頻率向低頻方向移動(dòng)，幅值也發(fā)生了變化。這是因?yàn)闇囟壬呤沟美@組的電感增大，電容減小，從而改變了繞組的頻率響應(yīng)特性。為了應(yīng)對(duì)溫度變化的影響，可采取溫度補(bǔ)償措施。在測(cè)試前，需要準(zhǔn)確測(cè)量變壓器繞組的溫度，并記錄下來(lái)。在數(shù)據(jù)分析階段，根據(jù)繞組參數(shù)與溫度的關(guān)系，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，以消除溫度對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響?？梢越⒗@組參數(shù)與溫度的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)測(cè)量得到的溫度值，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。還可以采用恒溫測(cè)試環(huán)境，在測(cè)試過(guò)程中保持變壓器繞組的溫度恒定，從而提高測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。例如，在一些實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，會(huì)將變壓器放置在恒溫箱中，控制溫度在一定范圍內(nèi)，以確保測(cè)試結(jié)果不受溫度變化的干擾。濕度對(duì)監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)的影響主要體現(xiàn)在對(duì)絕緣性能的改變上。當(dāng)環(huán)境濕度較高時(shí)，變壓器繞組的絕緣材料會(huì)吸收水分，導(dǎo)致絕緣性能下降。這可能會(huì)引起繞組間的電容變化，進(jìn)而影響頻率響應(yīng)特性曲線。濕度還可能導(dǎo)致繞組表面出現(xiàn)凝露，增加了繞組短路的風(fēng)險(xiǎn)。在低電壓短路阻抗法中，濕度的變化可能會(huì)影響測(cè)試回路的電阻和電容，從而導(dǎo)致短路阻抗測(cè)量值的不準(zhǔn)確。某變電站在濕度較大的環(huán)境下進(jìn)行低電壓短路阻抗測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)短路阻抗測(cè)量值比正常情況下偏大，經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)是由于繞組表面受潮，導(dǎo)致測(cè)試回路的電阻增大。為了降低濕度的影響，應(yīng)加強(qiáng)變壓器的防潮措施。在變壓器的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，應(yīng)選用防潮性能好的絕緣材料，并采取有效的密封措施，防止水分進(jìn)入變壓器內(nèi)部。在運(yùn)行過(guò)程中，可安裝除濕設(shè)備，保持變壓器內(nèi)部環(huán)境的干燥。在測(cè)試前，應(yīng)對(duì)變壓器繞組進(jìn)行干燥處理，確保繞組表面干燥無(wú)水分。還可以在測(cè)試設(shè)備上采取防潮措施，如使用防潮型的測(cè)試電纜和連接器，避免測(cè)試設(shè)備受潮影響測(cè)試結(jié)果。電磁干擾是影響監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)的另一個(gè)重要環(huán)境因素。在電力系統(tǒng)中，存在著各種復(fù)雜的電磁干擾源，如附近的高壓輸電線路、變電站的電氣設(shè)備、通信設(shè)備等。這些干擾源產(chǎn)生的電磁信號(hào)可能會(huì)耦合到監(jiān)測(cè)診斷設(shè)備中，導(dǎo)致測(cè)試信號(hào)失真，影響對(duì)繞組變形的判斷。在頻率響應(yīng)分析法中，電磁干擾可能會(huì)使頻率響應(yīng)曲線出現(xiàn)毛刺、畸變等異?，F(xiàn)象，干擾對(duì)繞組變形的分析。某變電站在進(jìn)行頻率響應(yīng)測(cè)試時(shí)，由于附近有一臺(tái)高壓電抗器正在運(yùn)行，產(chǎn)生的電磁干擾使得頻率響應(yīng)曲線出現(xiàn)了大量的毛刺，無(wú)法準(zhǔn)確判斷繞組是否發(fā)生變形。為了減少電磁干擾的影響，可采取屏蔽措施。在監(jiān)測(cè)診斷設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，應(yīng)采用屏蔽技術(shù)，如使用屏蔽外殼、屏蔽電纜等，減少外界電磁干擾對(duì)設(shè)備的影響。在測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離干擾源，選擇合適的測(cè)試位置。還可以采用濾波技術(shù)，對(duì)測(cè)試信號(hào)進(jìn)行濾波處理，去除干擾信號(hào)。例如，在測(cè)試設(shè)備中安裝低通濾波器、高通濾波器或帶通濾波器，根據(jù)測(cè)試信號(hào)的頻率范圍，選擇合適的濾波器，去除高頻或低頻干擾信號(hào)。同時(shí)，還可以采用信號(hào)增強(qiáng)技術(shù)，如采用放大器對(duì)測(cè)試信號(hào)進(jìn)行放大，提高信號(hào)的強(qiáng)度，增強(qiáng)信號(hào)的抗干擾能力。5.2變壓器自身因素的影響變壓器自身的諸多因素對(duì)繞組變形監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)有著不可忽視的影響，其中運(yùn)行狀態(tài)、負(fù)載變化以及分接開關(guān)位置是較為關(guān)鍵的方面。變壓器的運(yùn)行狀態(tài)復(fù)雜多變，其對(duì)監(jiān)測(cè)診斷結(jié)果的影響具有多樣性。在變壓器的長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，繞組會(huì)逐漸老化，這會(huì)導(dǎo)致繞組的機(jī)械性能下降。隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，繞組的絕緣材料會(huì)逐漸變脆，其抗壓、抗拉強(qiáng)度降低，在電動(dòng)力和機(jī)械力的作用下更容易發(fā)生變形。這種老化現(xiàn)象會(huì)改變繞組的固有頻率，從而影響振動(dòng)檢測(cè)法和頻率響應(yīng)分析法的檢測(cè)結(jié)果。在振動(dòng)檢測(cè)中，老化后的繞組振動(dòng)特性發(fā)生變化，使得采集到的振動(dòng)信號(hào)特征與正常狀態(tài)下有所不同，可能導(dǎo)致對(duì)繞組變形的誤判。在頻率響應(yīng)分析中，繞組老化引起的參數(shù)變化會(huì)使頻率響應(yīng)曲線發(fā)生偏移，干擾對(duì)繞組變形的準(zhǔn)確判斷。變壓器的負(fù)載變化也是影響監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)的重要因素。當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，繞組中的電流會(huì)相應(yīng)改變。電流的變化會(huì)導(dǎo)致繞組產(chǎn)生的電磁力發(fā)生變化，進(jìn)而影響繞組的振動(dòng)特性。在輕載情況下，繞組中的電流較小，電磁力也相對(duì)較小，繞組的振動(dòng)幅度和頻率較低；而在重載情況下，電流增大，電磁力增強(qiáng)，繞組的振動(dòng)幅度和頻率會(huì)相應(yīng)增加。這種振動(dòng)特性的變化會(huì)對(duì)振動(dòng)檢測(cè)法的檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響。如果在不同負(fù)載條件下進(jìn)行振動(dòng)檢測(cè)，由于繞組振動(dòng)特性的差異，可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)繞組變形的判斷出現(xiàn)偏差。負(fù)載變化還會(huì)引起繞組溫度的變化，如前文所述，溫度變化會(huì)影響繞組的電阻、電感和電容等參數(shù)，進(jìn)而影響頻率響應(yīng)分析法和低電壓短路阻抗法的檢測(cè)結(jié)果。分接開關(guān)位置的改變會(huì)對(duì)變壓器的繞組結(jié)構(gòu)和電氣參數(shù)產(chǎn)生影響，從而影響監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)的準(zhǔn)確性。分接開關(guān)用于調(diào)節(jié)變壓器的電壓比，通過(guò)改變分接開關(guān)的位置，可以改變繞組的匝數(shù)。不同的分接開關(guān)位置會(huì)導(dǎo)致繞組的電感、電容等參數(shù)發(fā)生變化，進(jìn)而影響頻率響應(yīng)特性曲線和短路阻抗值。當(dāng)分接開關(guān)處于不同位置時(shí)，頻率響應(yīng)曲線的諧振頻率和幅值會(huì)發(fā)生改變。在某變壓器的檢測(cè)中，當(dāng)分接開關(guān)從額定位置調(diào)整到其他位置時(shí)，頻率響應(yīng)曲線在某些頻段的幅值變化達(dá)到了10dB以上，諧振頻率也發(fā)生了明顯的偏移。同樣，分接開關(guān)位置的變化也會(huì)導(dǎo)致短路阻抗值的改變。這就要求在進(jìn)行監(jiān)測(cè)診斷時(shí)，必須明確分接開關(guān)的位置，并在分析檢測(cè)結(jié)果時(shí)考慮分接開關(guān)位置對(duì)電氣參數(shù)的影響。為了應(yīng)對(duì)這些變壓器自身因素的影響，需要采取一系列有效的措施。在運(yùn)行狀態(tài)方面，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)變壓器運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和評(píng)估，定期對(duì)變壓器進(jìn)行全面的檢測(cè)和維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)繞組老化等潛在問(wèn)題。建立變壓器運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，記錄變壓器的運(yùn)行時(shí)間、負(fù)載情況、故障記錄等信息，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析，預(yù)測(cè)繞組的老化趨勢(shì)，為監(jiān)測(cè)診斷提供參考。針對(duì)負(fù)載變化的影響，在進(jìn)行監(jiān)測(cè)診斷時(shí)，應(yīng)盡量保持變壓器的負(fù)載穩(wěn)定。如果無(wú)法避免負(fù)載變化，應(yīng)在檢測(cè)過(guò)程中同時(shí)記錄負(fù)載情況，并在數(shù)據(jù)分析階段考慮負(fù)載對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響?？梢越⒇?fù)載與繞組參數(shù)變化的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)測(cè)量得到的負(fù)載數(shù)據(jù)，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正。對(duì)于分接開關(guān)位置的影響，在進(jìn)行監(jiān)測(cè)診斷前，必須準(zhǔn)確記錄分接開關(guān)的位置。在分析檢測(cè)結(jié)果時(shí)，應(yīng)根據(jù)分接開關(guān)位置對(duì)應(yīng)的繞組參數(shù)變化規(guī)律，對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。可以制定不同分接開關(guān)位置下的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和分析方法，提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。5.3測(cè)試設(shè)備與方法的影響測(cè)試設(shè)備的精度和穩(wěn)定性以及測(cè)試方法的選擇和應(yīng)用，對(duì)變壓器繞組變形監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)的可靠性有著至關(guān)重要的影響。測(cè)試設(shè)備的精度直接關(guān)系到監(jiān)測(cè)診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性。例如，頻率響應(yīng)分析儀的測(cè)量精度決定了其對(duì)繞組頻率響應(yīng)特性曲線的測(cè)量準(zhǔn)確性。如果分析儀的精度不足，可能會(huì)導(dǎo)致測(cè)量得到的幅值和相位與實(shí)際值存在偏差，從而影響對(duì)繞組變形的判斷。某型號(hào)的頻率響應(yīng)分析儀在測(cè)量頻率響應(yīng)曲線時(shí)，由于其幅值測(cè)量精度只能達(dá)到±0.5dB，當(dāng)繞組發(fā)生輕微變形時(shí)，頻率響應(yīng)曲線的幅值變化可能在這個(gè)誤差范圍內(nèi)，導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確判斷繞組是否變形。設(shè)備的穩(wěn)定性也是影響監(jiān)測(cè)診斷結(jié)果的關(guān)鍵因素。在測(cè)試過(guò)程中，如果設(shè)備出現(xiàn)故障或性能不穩(wěn)定，可能會(huì)導(dǎo)致測(cè)試數(shù)據(jù)的波動(dòng)和異常。低電壓短路阻抗測(cè)試儀在測(cè)試過(guò)程中，若電源不穩(wěn)定，會(huì)導(dǎo)致施加的試驗(yàn)電壓波動(dòng)，從而使測(cè)量得到的短路阻抗值不準(zhǔn)確。某變電站在使用低電壓短路阻抗測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試時(shí)，由于現(xiàn)場(chǎng)電源受到其他設(shè)備的干擾，導(dǎo)致測(cè)試儀的輸出電壓波動(dòng)較大，測(cè)量得到的短路阻抗值偏差超過(guò)了10%，無(wú)法準(zhǔn)確判斷繞組的變形情況。為了確保測(cè)試設(shè)備的精度和穩(wěn)定性，需要定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)和維護(hù)。校準(zhǔn)過(guò)程中，使用標(biāo)準(zhǔn)的校準(zhǔn)源對(duì)設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)，調(diào)整設(shè)備的參數(shù)，使其測(cè)量精度和穩(wěn)定性滿足要求。同時(shí)，在設(shè)備的使用過(guò)程中，要注意設(shè)備的存放環(huán)境，避免設(shè)備受到潮濕、高溫、強(qiáng)電磁干擾等因素的影響。對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期的檢查和維護(hù)，及時(shí)更換老化的部件，確保設(shè)備的正常運(yùn)行。測(cè)試方法的局限性也會(huì)對(duì)監(jiān)測(cè)診斷結(jié)果產(chǎn)生影響。頻率響應(yīng)分析法雖然對(duì)繞組變形的檢測(cè)靈敏度較高，但它也存在一些局限性。該方法需要將變壓器從電力系統(tǒng)中隔離出來(lái)進(jìn)行測(cè)試，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器繞組的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。而且，頻率響應(yīng)分析法對(duì)測(cè)試人員的技術(shù)水平要求較高，測(cè)試過(guò)程中的操作不當(dāng)，如接線不牢固、參數(shù)設(shè)置不合理等，都可能導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果的不準(zhǔn)確。低電壓短路阻抗法雖然操作相對(duì)簡(jiǎn)單，但對(duì)于一些輕微的繞組變形檢測(cè)靈敏度較低