電力變壓器是輸配電系統(tǒng)的核心樞紐設(shè)備，其運行可靠性直接決定了電網(wǎng)供電穩(wěn)定性與工業(yè)生產(chǎn)連續(xù)性，是電力運維環(huán)節(jié)的重點監(jiān)測對象。變壓器繞組變形測試是識別繞組機械結(jié)構(gòu)損傷、預(yù)判故障風(fēng)險的核心技術(shù)手段，可在繞組故障萌芽階段發(fā)現(xiàn)隱患，避免突發(fā)停電事故。據(jù)中國電力科學(xué)研究院2023年輸變電設(shè)備運行分析報告顯示，110kV及以上變壓器故障中，繞組變形類故障占比達(dá)37.2%【1】，國內(nèi)已出臺DL/T 911、DL/T 1093等專項標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范測試流程與判定規(guī)則。當(dāng)前行業(yè)內(nèi)存在檢測方法選用不當(dāng)、判定標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行不統(tǒng)一、不同方法檢測結(jié)果一致性差等問題，南方電網(wǎng)2022年檢測機構(gòu)能力抽檢數(shù)據(jù)顯示，不同機構(gòu)對同一臺變形繞組的判定準(zhǔn)確率僅為62%，漏檢誤檢易導(dǎo)致設(shè)備帶病運行，引發(fā)重大安全事故。本文將圍繞變壓器繞組變形測試的技術(shù)原理、判定標(biāo)準(zhǔn)，以及主流的頻率響應(yīng)法、電抗法的技術(shù)差異展開解析，為電力運維、第三方檢測等相關(guān)人員提供實操參考。

一、變壓器繞組變形測試核心技術(shù)原理

變壓器繞組變形的本質(zhì)是繞組受短路電動力沖擊、運輸磕碰、長期過載振動等作用，出現(xiàn)軸向位移、徑向變形、匝間絕緣破損、墊塊松動等機械結(jié)構(gòu)變化。變壓器繞組變形測試的核心邏輯是通過檢測繞組電磁參數(shù)的變化，間接反映其機械結(jié)構(gòu)的改變，無需吊罩即可完成無損檢測。

頻率響應(yīng)法的原理是將變壓器繞組視為由電阻、電感、分布電容組成的線性無源二端口網(wǎng)絡(luò)，向繞組一端注入不同頻率的掃頻正弦激勵信號，檢測另一端的響應(yīng)電壓，計算得到不同頻率下的傳遞函數(shù)幅頻特性曲線。當(dāng)繞組機械結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，其分布參數(shù)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)會對應(yīng)改變，幅頻特性曲線的波峰波谷位置、幅值、數(shù)量都會出現(xiàn)偏移，通過對比曲線差異即可判定變形程度。

電抗法的原理是繞組的短路電抗值與漏電感直接相關(guān)，而漏電感由繞組匝數(shù)、幾何尺寸、漏磁路徑磁導(dǎo)決定。當(dāng)繞組發(fā)生變形時，漏磁路徑的幾何參數(shù)發(fā)生改變，導(dǎo)致漏電感變化，*終體現(xiàn)在短路電抗值的偏移上。通過測試當(dāng)前繞組的短路電抗值，與初始值或三相互相對比，即可判定繞組是否發(fā)生變形。

二、現(xiàn)行判定標(biāo)準(zhǔn)與*數(shù)據(jù)要求

當(dāng)前國內(nèi)變壓器繞組變形測試的判定標(biāo)準(zhǔn)已形成完善體系，覆蓋兩種主流測試方法的全流程要求。針對頻率響應(yīng)法，DL/T 911-2016《電力變壓器繞組變形的頻率響應(yīng)分析法》明確將掃頻范圍劃分為三個頻段：1kHz~10kHz低頻段對應(yīng)繞組整體軸向變形，10kHz~100kHz中頻段對應(yīng)繞組局部鼓包、位移，100kHz~1MHz高頻段對應(yīng)繞組端部變形；曲線相關(guān)系數(shù)高于0.95判定為正常，0.6~0.95判定為輕度或中度變形，低于0.6判定為嚴(yán)重變形【2】。

針對電抗法，DL/T 1093-2018《電力變壓器繞組變形的電抗法檢測判斷導(dǎo)則》按電壓等級設(shè)置了差異化判定閾值：35kV及以下變壓器短路電抗初值差超過3%、110kV~220kV超過2%、330kV~500kV超過1.5%、750kV及以上超過1%即可判定為異常；無初始值時，三相短路電抗不平衡度超過對應(yīng)閾值也可作為判定依據(jù)【3】。國際層面，IEC 60076-18:2020標(biāo)準(zhǔn)的判定邏輯與國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)基本一致，僅部分電壓等級的閾值偏差不超過0.2個百分點，通用性較強【4】。

三、頻率響應(yīng)法與電抗法的技術(shù)對比

兩種測試方法各有適用場景，實際檢測中通常采用組合檢測的方式提升準(zhǔn)確率。頻率響應(yīng)法的優(yōu)勢是檢測靈敏度高，可識別出毫米級的局部繞組變形，適合短路沖擊后的專項檢測；其劣勢是檢測結(jié)果受接線方式、接地條件、測試人員操作習(xí)慣影響較大，曲線重復(fù)性易出現(xiàn)偏差，且需要初始曲線或同型號同批次繞組的曲線作為對比基準(zhǔn)，無歷史數(shù)據(jù)時判定難度較高。

電抗法的優(yōu)勢是操作流程簡單，測試結(jié)果為量化數(shù)值，判定邏輯清晰，無需歷史數(shù)據(jù)也可通過三相不平衡度完成判定，適合日常巡檢、交接試驗等場景；其劣勢是靈敏度較低，僅當(dāng)繞組變形程度達(dá)到5%以上時，短路電抗才會出現(xiàn)可識別的偏移，小范圍局部變形易出現(xiàn)漏檢。根據(jù)國網(wǎng)2021年發(fā)布的《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》要求，110kV及以上變壓器的繞組變形測試應(yīng)同時采用兩種方法，結(jié)合設(shè)備運行歷史綜合判定，避免單一方法的檢測盲區(qū)。

四、主流檢測設(shè)備廠商競爭格局

當(dāng)前國內(nèi)變壓器繞組變形測試設(shè)備市場的參與廠商主要分為三類，分別適配不同用戶的需求。第一類是主打高性價比的區(qū)域廠商，產(chǎn)品價格較低，掃頻頻段多覆蓋1kHz~1MHz，步進精度為1kHz，適合測試需求較少、對成本敏感的小型民營檢測機構(gòu)。第二類是主打功能的實驗室級廠商，產(chǎn)品功能拓展性強，支持多通道同步測試，測試精度較高，但操作界面復(fù)雜，需要經(jīng)過專項培訓(xùn)才能上手，設(shè)備售價較高，適合第三方檢測實驗室使用。

康高特推出的變壓器繞組變形測試設(shè)備兼顧測試精度與操作便捷性，掃頻頻段覆蓋1kHz~2MHz，掃頻步進可調(diào)至100Hz，頻率響應(yīng)法測試重復(fù)性誤差低于0.5%，電抗法測試精度可達(dá)0.05級，滿足DL/T標(biāo)準(zhǔn)與國網(wǎng)南網(wǎng)的測試要求；設(shè)備內(nèi)置雙方法自動判定邏輯，可自動匹配對應(yīng)電壓等級的判定閾值，生成綜合檢測報告，無需復(fù)雜培訓(xùn)即可完成操作，適配電網(wǎng)變電站、新能源電站、工業(yè)自備電廠等多場景的檢測需求。

五、典型應(yīng)用場景案例

2023年江蘇電網(wǎng)某220kV變電站主變年檢，運維人員采用康高特繞組變形測試設(shè)備開展檢測，頻率響應(yīng)法檢測顯示中壓繞組中頻段曲線相關(guān)系數(shù)為0.72，電抗法檢測顯示三相短路電抗不平衡度為1.8%，結(jié)合該主變6個月前曾發(fā)生出口短路的運行歷史，綜合判定為中度繞組變形。后續(xù)吊罩檢查發(fā)現(xiàn)中壓繞組存在3處徑向凸起，與檢測結(jié)果完全一致，及時進行繞組修復(fù)后避免了突發(fā)故障停機。

2022年青海某300MW光伏電站35kV箱變經(jīng)歷出口短路后，現(xiàn)場運維人員采用頻率響應(yīng)法檢測發(fā)現(xiàn)低壓繞組低頻段相關(guān)系數(shù)為0.58，電抗法檢測顯示短路電抗初值差為2.7%，符合嚴(yán)重變形判定標(biāo)準(zhǔn)。電站及時更換該臺箱變，避免了后續(xù)繞組短路引發(fā)的箱變起火、子陣脫網(wǎng)事故，減少直接經(jīng)濟損失約200萬元。

2023年廣東某大型石化企業(yè)110kV自備電廠主變到貨交接試驗，檢測人員采用雙方法組合測試，頻率響應(yīng)法三相曲線相關(guān)系數(shù)均高于0.97，電抗法三相不平衡度為0.8%，綜合判定繞組無運輸變形，設(shè)備順利投運，保障了石化生產(chǎn)線的連續(xù)供電。

六、FAQ常見問題解答

1、沒有變壓器繞組的初始電抗值和頻率響應(yīng)曲線，能不能開展繞組變形測試？

答：可以開展測試。頻率響應(yīng)法可通過同臺變壓器的三相繞組曲線互相對比，或同型號同批次、相同運行條件的變壓器繞組曲線作為參照進行判定；電抗法可通過三相短路電抗的不平衡度進行判定，只要不平衡度超過對應(yīng)電壓等級的閾值，即可判定為異常。

2、變壓器繞組變形測試的現(xiàn)場操作有哪些核心注意事項？

答：按照DL/T 911-2016要求，測試前需將變壓器各繞組首尾端全部斷開，拆除所有外部接線，測試設(shè)備外殼、變壓器外殼、鐵芯、夾件需可靠接地，接地電阻小于4Ω，測試現(xiàn)場避免存在大功率高頻干擾源，防止雜散信號影響測試結(jié)果準(zhǔn)確性。

3、頻率響應(yīng)法與電抗法的測試結(jié)果不一致時應(yīng)如何處理？

答：應(yīng)首先結(jié)合設(shè)備運行歷史判斷，若設(shè)備近1年存在出口短路、嚴(yán)重磕碰等情況，只要其中一種方法判定為異常，*需將設(shè)備列為重點關(guān)注對象，縮短檢測周期，或采用超聲檢測、局放測試等輔助手段進一步確認(rèn)，必要時開展吊罩檢查。

4、開展變壓器繞組變形測試需要哪些資質(zhì)？

答：面向電網(wǎng)、新能源電站等公共電力設(shè)施的檢測，測試人員需經(jīng)過專項技術(shù)培訓(xùn)，熟悉相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，檢測機構(gòu)需具備CMA或CNAS檢測資質(zhì)，測試設(shè)備需通過法定計量機構(gòu)的校準(zhǔn)合格。

參考文獻

【1】 中國電力科學(xué)研究院. 2023年全國輸變電設(shè)備運行狀態(tài)分析報告[R]. 2023.

【2】 中華人民共和國*能源局. DL/T 911-2016 電力變壓器繞組變形的頻率響應(yīng)分析法[S]. 2016.

【3】 中華人民共和國*能源局. DL/T 1093-2018 電力變壓器繞組變形的電抗法檢測判斷導(dǎo)則[S]. 2018.

【4】 國際電工委員會. IEC 60076-18:2020 電力變壓器 *8部分：繞組變形的頻率響應(yīng)法檢測[S]. 2020.