應(yīng)用頻率響應(yīng)相關(guān)系數(shù)分析和判斷變壓器繞組變形的方法
1 前言
作為電力系統(tǒng)中重要的主設(shè)備，變壓器的健康狀況將嚴(yán)重影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行。變壓器在運(yùn)行中不可避免地要受到短路電流的沖擊，一旦短路故障發(fā)生在變壓器出口附近，變壓器將承受巨大的、不均勻的軸向和徑向應(yīng)力作用，變壓器繞組可能失去穩(wěn)定性，導(dǎo)致局部扭曲、鼓包或移位等永久變形現(xiàn)象，嚴(yán)重時將直接造成突發(fā)性損壞事故。
變壓器繞組發(fā)生局部變形以后，有的會立即發(fā)生損壞事故，更多的仍能繼續(xù)運(yùn)行一段時間，運(yùn)行時間長短取決于變形程度和部位。絕緣距離發(fā)生改變或絕緣受到損傷會導(dǎo)致局部放電發(fā)生，遇到過電壓作用時有可能發(fā)生匝間、餅間擊穿，導(dǎo)致突發(fā)性絕緣事故，甚至在正常運(yùn)行電壓下，因局部放電的長期作用造成絕緣擊穿；繞組機(jī)械性能下降，抗短路能力降低，再次遭受故障短路電流沖擊時，繞組的變形現(xiàn)象加劇，甚至因承受不住巨大的電動力作用而發(fā)生損壞。
2 頻率響應(yīng)法原理
變壓器繞組在較高頻率的電壓作用下，每個繞組均可視為一個由線性電阻、電感（互感）、電容等分布參數(shù)構(gòu)成的無源線性雙口網(wǎng)絡(luò)。如果繞組發(fā)生變形，繞組內(nèi)部的分布電感、電容等參數(shù)必然改變，導(dǎo)致其等效網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)H(jω)的零點和極點發(fā)生變化，從而使網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)特性發(fā)生變化。
變壓器繞組的幅頻響應(yīng)特性采用掃頻檢測方式獲得，如圖1所示。連續(xù)改變外施正弦波激勵源Vs的頻率f(角頻率ω=2πf)，測量在不同頻率下的響應(yīng)端電壓V2和激勵端電壓V1的信號幅值之比，獲得指定激勵端和響應(yīng)端情況下的繞組幅頻響應(yīng)特性。測得的幅頻響應(yīng)特性曲線常用對數(shù)形式表示，即對電壓幅值之比進(jìn)行如下處理：H（f）=20Log[V2(f )/V1(f )] 式中：H（f）為頻率f時傳遞函數(shù)的模│H(jω)│；V2(f )和V1(f )為頻率為 f 時響應(yīng)端和激勵端電壓的峰值或有效值│V2(jω)│和│V1(jω)│。
當(dāng)變壓器發(fā)生變形或位移等現(xiàn)象時，其變形位置所在的線匝對地電容或?qū)ζ渌€匝的電容以及自身的電感也會發(fā)生變化，其頻率響應(yīng)特性也隨之改變，即頻率響應(yīng)發(fā)生幅度變化和諧振頻率發(fā)生改變。因此，可以通過比較變壓器繞組的頻響特性來診斷變壓器繞組是否變形。經(jīng)驗及理論分析表明，幅頻響應(yīng)特性曲線中的波峰或波谷分布位置及分布數(shù)量的變化，是分析變壓器繞組變形程度的重要依據(jù)。掃描頻率由低向高變化時，感抗和容抗起的作用也不相同，由電感起主要作用逐漸向電容起主要作用過渡。幅頻響應(yīng)特性曲線低頻段（1kHz—100kHz）的波峰或波谷位置發(fā)生明顯變化，通常預(yù)示著繞組的電感改變，可能存在匝間或餅間短路情況。幅頻響應(yīng)特性曲線中頻段（100kHz—600kHz）的波峰或波谷位置發(fā)生明顯變化，通常預(yù)示著繞組發(fā)生扭曲和鼓包等局部變形現(xiàn)象。幅頻響應(yīng)特性曲線高頻段（>600kHz）的波峰或波谷位置發(fā)生明顯變化，通常預(yù)示著繞組的對地電容改變，可能存在線圈整體移位或引線位移等情況[1]。頻率較高時，繞組的感抗較大，容抗較小，由于繞組的餅間電容遠(yuǎn)大于對地電容，波峰和波谷分布位置主要以對地電容的影響為主。
相關(guān)系數(shù)是表明兩條曲線波峰或波谷分布位置及分布數(shù)量變化的量化參數(shù)，直觀地描述了頻響曲線之間的相似程度。數(shù)值越大表明兩條曲線重合度越好，越小表明重合度越差，它是判斷繞組是否變形的主要數(shù)值判據(jù)。變壓器繞組變形測試儀對相關(guān)系數(shù)的規(guī)定見表1，在實際應(yīng)用中我們發(fā)現(xiàn)其高頻段相關(guān)系數(shù)受外界影響較大，高頻段相關(guān)系數(shù)僅供參考。
近年來，頻率響應(yīng)分析技術(shù)在對遭受短路沖擊、突發(fā)事故和碰撞的變壓器繞組變形測試方面得到了廣泛應(yīng)用，并取得了良好效果。鑒于目前尚無統(tǒng)一的判據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)，在判斷繞組是否變形時，與歷史曲線比較就顯得尤為重要。因此，對新安裝和已運(yùn)行變壓器普查建立原始的繞組變形頻率響應(yīng)特性檔案對以后判斷結(jié)論的準(zhǔn)確性有極大的幫助。
湖北省宜昌供電公司于2002年5月開始進(jìn)行原始頻響曲線的建檔工作，到目前為止，使用變壓器繞組變形測試儀測試了110KV及以上電壓等級80臺次變壓器，Y繞組接線方式是：中性點激勵，繞組線端分別響應(yīng)；D繞組接線方式是：a、b、c激勵，b、c、a分別響應(yīng)。對組別為YN，yn0,d11的變壓器原始“指紋”曲線進(jìn)行分析，有以下幾個特點和結(jié)論：
1) 中低頻部分（10—600KHz）的頻響曲線具有較豐富的諧振點，這些諧振點的變化可以靈敏地反映了變壓器繞組斷股、鼓包、扭曲、餅間錯位等變形情況，而高頻部分（600KHz以上）雖能反映出變壓器繞組位移，但受雜散電容影響和干擾較大[1]。在分析判斷時，應(yīng)重點注意中、低頻部分，高頻部分僅作參考。
2) 電壓等級越高，匝數(shù)越多，頻響曲線吻合得越好。在兩網(wǎng)改造無載調(diào)壓改為有載調(diào)壓中，有許多老變壓器加裝了調(diào)壓變，調(diào)壓變的三相頻響曲線差別較大。
3) 頻響曲線波峰波谷的位置取決于分布電感與分布電容，繞組電阻影響較小，繞組三相電阻不平衡對相關(guān)系數(shù)影響不大。直流電阻測試前后，磁路中的剩磁對頻響曲線有一定的影響，但影響不大。
4) 對原始頻響曲線相關(guān)系數(shù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)有一部分110KV變壓器三相頻響曲線并不完全吻合，三相頻響曲線存在差異的原因主要有兩點：一是繞組本身固有分布參數(shù)的差異，每相繞組電抗值一定，但分布電容值不一定相同（如繞組與相鄰繞組距離不等，與油箱壁距離不等，雜散電容不等），導(dǎo)致無源線性雙口網(wǎng)絡(luò)不一致；二是繞組變形測試時變電站電磁場干擾，三相套管端子處感應(yīng)電幅值和相位不同，感應(yīng)電壓值遠(yuǎn)大于儀器輸出電壓值，使得三相繞組頻響曲線不一致。如果按正常變壓器低頻相關(guān)系數(shù)應(yīng)大于2，中頻相關(guān)系數(shù)應(yīng)大于1 的頻響曲線相關(guān)系數(shù)的判據(jù)來衡量，有許多110KV電壓等級的新變壓器都要下出已變形的結(jié)論，所以在實際運(yùn)用中我們不能以橫向比較來判定變壓器已經(jīng)變形。
5) 套管端子上的測試線夾與激勵（響應(yīng)）元件之間的引線長短對測試影響較大[2]，引線長短是影響分析結(jié)果的關(guān)鍵所在，為了保證測試環(huán)境的一致性，有必要對試驗引線的布置方式和信號源的位置做出約定，我們現(xiàn)在規(guī)定激勵（響應(yīng)）元件盒一律懸于套管第三片（從上往下數(shù)）瓷裙處，這樣就保證了每次測試時引線長度的一致性。還發(fā)現(xiàn)變電站電源諧波分量太高，試驗電壓不穩(wěn)，地網(wǎng)零序電流干擾，變電站強(qiáng)電暈，儀器附近有高諧振蕩（電焊機(jī)等）等也會對曲線產(chǎn)生影響，筆者曾做過一次試驗，三十米內(nèi)有電焊機(jī)工作的話，得出的頻響曲線是一條有許多毛刺的直線，沒有明顯的波峰和波谷。
6) 電抗變化對相關(guān)系數(shù)的影響：筆者曾做過一次試驗，夜明珠#1變，型號為SFZ9-20000/110±8*1.25%/11，表2為分接開關(guān)處于1，2，3檔時的A相頻響曲線相關(guān)系數(shù)。
7) 同型號同廠家變壓器頻響曲線相關(guān)系數(shù)分析：對宜昌電網(wǎng)中5種型號的10臺變壓器（其中220KV變壓器2臺，110KV變壓器8臺）相關(guān)系數(shù)分析，發(fā)現(xiàn)同型號變壓器低壓側(cè)對應(yīng)繞組頻響曲線一致性明顯好于中高壓側(cè)繞組，高壓側(cè)一致性最差。具體數(shù)據(jù)見表3，原因在于：一，高壓套管位置較高，受感應(yīng)電壓影響較大；二是引線與套管之間的雜散電容的影響。因此在實際判斷繞組有無變形時，若無原始曲線需要與同廠同型同期變壓器測試結(jié)果相比較時，應(yīng)對高中低三側(cè)繞組區(qū)別對待，高壓側(cè)繞組頻響曲線僅有參考價值。
根據(jù)測試數(shù)據(jù)對變壓器繞組變形進(jìn)行判斷時一定要慎重，應(yīng)反復(fù)多次在相同的條件下進(jìn)行比較，并與原始頻率響應(yīng)曲線比較的結(jié)果為主要依據(jù)。沒有原始數(shù)據(jù)時，若三相頻響曲線一致性好，可認(rèn)為繞組沒有變形；若三相頻響曲線一致性不好，不能輕易認(rèn)為繞組發(fā)生了變形，變壓器是否存在變形則須作進(jìn)一步分析。因為繞組本身固有分布參數(shù)的差異也會造成相間頻率響應(yīng)曲線一定程度的不一致。
應(yīng)用頻響分析法判斷變壓器的變形狀況是一門新技術(shù)，實際應(yīng)用沿需積累更多的經(jīng)驗，是否變形應(yīng)結(jié)合相關(guān)測試手段并參考相關(guān)信息進(jìn)行分析。相關(guān)測試手段包括電氣試驗，短路阻抗測量，空載損耗，油質(zhì)色譜分析等，必要時吊罩進(jìn)行檢查。相關(guān)信息包括變壓器短路電流的大小，繼電保護(hù)是否靈敏動作，故障錄波圖分析。
頻響法可快速測量短路阻抗0.2%—0.3%的變化，但如何從量值上判斷結(jié)果并與短路阻抗的變化統(tǒng)一起來，需積累經(jīng)驗。頻響法進(jìn)行變形分析判斷目前尚無一個公認(rèn)的分析判斷指標(biāo)，再加上測試儀器靈敏度高，受外界因素影響較大，在實際工作中往往易引起誤判斷。筆者曾多次組織短路后繞組變形的診斷，在這里結(jié)合自己的實際工作經(jīng)驗僅舉三個例子以闡述如何避免誤判斷。
1) 2003年7月9日，雨天， 220KV白家沖變電所10KV白寶線白803開關(guān)線路故障，造成白803開關(guān)柜出線電纜短路，白家沖2#主變10KV限流電抗器速斷動作，主變?nèi)齻?cè)開關(guān)跳閘。高中低三側(cè)繞組頻響曲線吻合性相當(dāng)好，波峰、波谷分布相當(dāng)一致，三側(cè)繞組相關(guān)系數(shù)滿足表1正常繞組的規(guī)定，我們認(rèn)為該變壓器未出現(xiàn)變形。
2) 2004年6月14日，雨天，110KV伍家崗變電站10KV宜12開關(guān)線路因樹障產(chǎn)生鐵磁諧振過電壓造成2#主變10KV側(cè)開關(guān)相間閃絡(luò)并發(fā)生爆炸，保護(hù)正確動作跳2#主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。該變壓器2003年11月曾做過繞組變形試驗，留存了原始頻響曲線，因此可以做縱向分析。中低壓繞組低段段相關(guān)系數(shù)都大于2，中頻段都大于1，認(rèn)為中低壓繞組未出現(xiàn)變形。高壓繞組高頻部分相關(guān)系數(shù)大于2，但中頻相關(guān)系數(shù)小于1，分別為0.42、0.44、0.41，圖2為A相頻響圖。如果僅從相關(guān)系數(shù)上來判斷，就會得出高壓繞組已出現(xiàn)明顯變形的結(jié)論。中頻段波分布電感和分布電容的變化都會使波峰和波谷出現(xiàn)位移。為了確認(rèn)我們的結(jié)論，加做了短路阻抗試驗，因試驗容量不夠，我們未做中壓對低壓短路阻抗值，高壓對低壓繞組的三相電抗值和高壓對中壓繞組的三相電抗值分別相差0.6%、0.12%，短路阻抗與銘牌值也無大的變化，相差分別為0.2%、0.99%，短路阻抗的結(jié)果顯示未出現(xiàn)變形，這與我們頻響曲線分析的結(jié)果互相矛盾。如果高壓繞組出現(xiàn)明顯變形，會導(dǎo)致中壓繞組的分布電容出現(xiàn)一定的變化，中壓繞組的頻響曲線也會與原始曲線出現(xiàn)一定的差異，而中壓繞組頻響曲線吻合性相當(dāng)好，這也從另一個方面否定了高壓繞組明顯變形的可能。又對高壓三相繞組頻響曲線進(jìn)行橫向分析：2003年11月的高壓繞組三相頻響曲線中頻段相關(guān)系數(shù)分別為2.08、1.99、1.89，短路后三相繞組中頻段相關(guān)系數(shù)為1.68、1.75、1.45，一致性也相當(dāng)好（圖3為三相橫向比較頻響圖），這也使我們更加堅信高壓繞組未出現(xiàn)變形，畢竟三相同時出現(xiàn)變形的機(jī)率太小。這三點分析都認(rèn)為高壓繞組未出現(xiàn)變形，再考慮到短路后三相差動保護(hù)動作，電氣試驗情況良好，色譜數(shù)據(jù)正常，因此下出了高壓繞組未出現(xiàn)變形的結(jié)論。該變壓器投運(yùn)后安全運(yùn)行至今，多次的色譜追蹤也顯示該變壓器無異常，這說明當(dāng)初的分析和判斷是正確的。
1) 若三相頻響曲線橫向比較一致性好，可認(rèn)為繞組沒有變形；若三相頻響曲線一致性不好，不能認(rèn)為繞組發(fā)生了變形，變壓器是否存在變形則需作進(jìn)一步分析。
2) 在實際判斷繞組有無變形時，若無原始曲線需要與同廠同型同期變壓器測試結(jié)果相比較時，應(yīng)對高中低三側(cè)繞組區(qū)別對待，高壓側(cè)繞組頻響曲線僅有參考價值。
3) 在用頻率響應(yīng)法判斷繞組是否存在變形時，以頻響曲線與歷史曲線縱向比較為主要依據(jù)，相關(guān)系數(shù)好（波峰和波波谷無位移）說明繞組未變形，如果相關(guān)系數(shù)不好，必須輔以阻抗電壓法加以驗證，并參考三相繞組頻響曲線進(jìn)行橫向比較。在阻抗電壓變化高于4%時，表明變壓器繞組已發(fā)生嚴(yán)重變形，應(yīng)該立即退出運(yùn)行；阻抗電壓變化高于2%時應(yīng)引起足夠的重視。
4) 頻響法靈敏度高，易受外界干擾的影響，引線長短、感應(yīng)電壓、雜散電容等因素影響程度較大，在現(xiàn)場試驗時要引起重視，避免誤判。
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作為電力系統(tǒng)中重要的主設(shè)備，變壓器的健康狀況將嚴(yán)重影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行。變壓器在運(yùn)行中不可避免地要受到短路電流的沖擊，一旦短路故障發(fā)生在變壓器出口附近，變壓器將承受巨大的、不均勻的軸向和徑向應(yīng)力作用，變壓器繞組可能失去穩(wěn)定性，導(dǎo)致局部扭曲、鼓包或移位等永久變形現(xiàn)象，嚴(yán)重時將直接造成突發(fā)性損壞事故。
變壓器繞組發(fā)生局部變形以后，有的會立即發(fā)生損壞事故，更多的仍能繼續(xù)運(yùn)行一段時間，運(yùn)行時間長短取決于變形程度和部位。絕緣距離發(fā)生改變或絕緣受到損傷會導(dǎo)致局部放電發(fā)生，遇到過電壓作用時有可能發(fā)生匝間、餅間擊穿，導(dǎo)致突發(fā)性絕緣事故，甚至在正常運(yùn)行電壓下，因局部放電的長期作用造成絕緣擊穿；繞組機(jī)械性能下降，抗短路能力降低，再次遭受故障短路電流沖擊時，繞組的變形現(xiàn)象加劇，甚至因承受不住巨大的電動力作用而發(fā)生損壞。
2 頻率響應(yīng)法原理
變壓器繞組在較高頻率的電壓作用下，每個繞組均可視為一個由線性電阻、電感（互感）、電容等分布參數(shù)構(gòu)成的無源線性雙口網(wǎng)絡(luò)。如果繞組發(fā)生變形，繞組內(nèi)部的分布電感、電容等參數(shù)必然改變，導(dǎo)致其等效網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)H(jω)的零點和極點發(fā)生變化，從而使網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)特性發(fā)生變化。
變壓器繞組的幅頻響應(yīng)特性采用掃頻檢測方式獲得，如圖1所示。連續(xù)改變外施正弦波激勵源Vs的頻率f(角頻率ω=2πf)，測量在不同頻率下的響應(yīng)端電壓V2和激勵端電壓V1的信號幅值之比，獲得指定激勵端和響應(yīng)端情況下的繞組幅頻響應(yīng)特性。測得的幅頻響應(yīng)特性曲線常用對數(shù)形式表示，即對電壓幅值之比進(jìn)行如下處理：H（f）=20Log[V2(f )/V1(f )] 式中：H（f）為頻率f時傳遞函數(shù)的模│H(jω)│；V2(f )和V1(f )為頻率為 f 時響應(yīng)端和激勵端電壓的峰值或有效值│V2(jω)│和│V1(jω)│。
圖1 頻率響應(yīng)分析法的基本檢測回路
當(dāng)變壓器發(fā)生變形或位移等現(xiàn)象時，其變形位置所在的線匝對地電容或?qū)ζ渌€匝的電容以及自身的電感也會發(fā)生變化，其頻率響應(yīng)特性也隨之改變，即頻率響應(yīng)發(fā)生幅度變化和諧振頻率發(fā)生改變。因此，可以通過比較變壓器繞組的頻響特性來診斷變壓器繞組是否變形。經(jīng)驗及理論分析表明，幅頻響應(yīng)特性曲線中的波峰或波谷分布位置及分布數(shù)量的變化，是分析變壓器繞組變形程度的重要依據(jù)。掃描頻率由低向高變化時，感抗和容抗起的作用也不相同，由電感起主要作用逐漸向電容起主要作用過渡。幅頻響應(yīng)特性曲線低頻段（1kHz—100kHz）的波峰或波谷位置發(fā)生明顯變化，通常預(yù)示著繞組的電感改變，可能存在匝間或餅間短路情況。幅頻響應(yīng)特性曲線中頻段（100kHz—600kHz）的波峰或波谷位置發(fā)生明顯變化，通常預(yù)示著繞組發(fā)生扭曲和鼓包等局部變形現(xiàn)象。幅頻響應(yīng)特性曲線高頻段（>600kHz）的波峰或波谷位置發(fā)生明顯變化，通常預(yù)示著繞組的對地電容改變，可能存在線圈整體移位或引線位移等情況[1]。頻率較高時，繞組的感抗較大，容抗較小，由于繞組的餅間電容遠(yuǎn)大于對地電容，波峰和波谷分布位置主要以對地電容的影響為主。
相關(guān)系數(shù)是表明兩條曲線波峰或波谷分布位置及分布數(shù)量變化的量化參數(shù)，直觀地描述了頻響曲線之間的相似程度。數(shù)值越大表明兩條曲線重合度越好，越小表明重合度越差，它是判斷繞組是否變形的主要數(shù)值判據(jù)。變壓器繞組變形測試儀對相關(guān)系數(shù)的規(guī)定見表1，在實際應(yīng)用中我們發(fā)現(xiàn)其高頻段相關(guān)系數(shù)受外界影響較大，高頻段相關(guān)系數(shù)僅供參考。
近年來，頻率響應(yīng)分析技術(shù)在對遭受短路沖擊、突發(fā)事故和碰撞的變壓器繞組變形測試方面得到了廣泛應(yīng)用，并取得了良好效果。鑒于目前尚無統(tǒng)一的判據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)，在判斷繞組是否變形時，與歷史曲線比較就顯得尤為重要。因此，對新安裝和已運(yùn)行變壓器普查建立原始的繞組變形頻率響應(yīng)特性檔案對以后判斷結(jié)論的準(zhǔn)確性有極大的幫助。
湖北省宜昌供電公司于2002年5月開始進(jìn)行原始頻響曲線的建檔工作，到目前為止，使用變壓器繞組變形測試儀測試了110KV及以上電壓等級80臺次變壓器，Y繞組接線方式是：中性點激勵，繞組線端分別響應(yīng)；D繞組接線方式是：a、b、c激勵，b、c、a分別響應(yīng)。對組別為YN，yn0,d11的變壓器原始“指紋”曲線進(jìn)行分析，有以下幾個特點和結(jié)論：
1) 中低頻部分（10—600KHz）的頻響曲線具有較豐富的諧振點，這些諧振點的變化可以靈敏地反映了變壓器繞組斷股、鼓包、扭曲、餅間錯位等變形情況，而高頻部分（600KHz以上）雖能反映出變壓器繞組位移，但受雜散電容影響和干擾較大[1]。在分析判斷時，應(yīng)重點注意中、低頻部分，高頻部分僅作參考。
2) 電壓等級越高，匝數(shù)越多，頻響曲線吻合得越好。在兩網(wǎng)改造無載調(diào)壓改為有載調(diào)壓中，有許多老變壓器加裝了調(diào)壓變，調(diào)壓變的三相頻響曲線差別較大。
3) 頻響曲線波峰波谷的位置取決于分布電感與分布電容，繞組電阻影響較小，繞組三相電阻不平衡對相關(guān)系數(shù)影響不大。直流電阻測試前后，磁路中的剩磁對頻響曲線有一定的影響，但影響不大。
4) 對原始頻響曲線相關(guān)系數(shù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)有一部分110KV變壓器三相頻響曲線并不完全吻合，三相頻響曲線存在差異的原因主要有兩點：一是繞組本身固有分布參數(shù)的差異，每相繞組電抗值一定，但分布電容值不一定相同（如繞組與相鄰繞組距離不等，與油箱壁距離不等，雜散電容不等），導(dǎo)致無源線性雙口網(wǎng)絡(luò)不一致；二是繞組變形測試時變電站電磁場干擾，三相套管端子處感應(yīng)電幅值和相位不同，感應(yīng)電壓值遠(yuǎn)大于儀器輸出電壓值，使得三相繞組頻響曲線不一致。如果按正常變壓器低頻相關(guān)系數(shù)應(yīng)大于2，中頻相關(guān)系數(shù)應(yīng)大于1 的頻響曲線相關(guān)系數(shù)的判據(jù)來衡量，有許多110KV電壓等級的新變壓器都要下出已變形的結(jié)論，所以在實際運(yùn)用中我們不能以橫向比較來判定變壓器已經(jīng)變形。
5) 套管端子上的測試線夾與激勵（響應(yīng)）元件之間的引線長短對測試影響較大[2]，引線長短是影響分析結(jié)果的關(guān)鍵所在，為了保證測試環(huán)境的一致性，有必要對試驗引線的布置方式和信號源的位置做出約定，我們現(xiàn)在規(guī)定激勵（響應(yīng)）元件盒一律懸于套管第三片（從上往下數(shù)）瓷裙處，這樣就保證了每次測試時引線長度的一致性。還發(fā)現(xiàn)變電站電源諧波分量太高，試驗電壓不穩(wěn)，地網(wǎng)零序電流干擾，變電站強(qiáng)電暈，儀器附近有高諧振蕩（電焊機(jī)等）等也會對曲線產(chǎn)生影響，筆者曾做過一次試驗，三十米內(nèi)有電焊機(jī)工作的話，得出的頻響曲線是一條有許多毛刺的直線，沒有明顯的波峰和波谷。
6) 電抗變化對相關(guān)系數(shù)的影響：筆者曾做過一次試驗，夜明珠#1變，型號為SFZ9-20000/110±8*1.25%/11，表2為分接開關(guān)處于1，2，3檔時的A相頻響曲線相關(guān)系數(shù)。
7) 同型號同廠家變壓器頻響曲線相關(guān)系數(shù)分析：對宜昌電網(wǎng)中5種型號的10臺變壓器（其中220KV變壓器2臺，110KV變壓器8臺）相關(guān)系數(shù)分析，發(fā)現(xiàn)同型號變壓器低壓側(cè)對應(yīng)繞組頻響曲線一致性明顯好于中高壓側(cè)繞組，高壓側(cè)一致性最差。具體數(shù)據(jù)見表3，原因在于：一，高壓套管位置較高，受感應(yīng)電壓影響較大；二是引線與套管之間的雜散電容的影響。因此在實際判斷繞組有無變形時，若無原始曲線需要與同廠同型同期變壓器測試結(jié)果相比較時，應(yīng)對高中低三側(cè)繞組區(qū)別對待，高壓側(cè)繞組頻響曲線僅有參考價值。
根據(jù)測試數(shù)據(jù)對變壓器繞組變形進(jìn)行判斷時一定要慎重，應(yīng)反復(fù)多次在相同的條件下進(jìn)行比較，并與原始頻率響應(yīng)曲線比較的結(jié)果為主要依據(jù)。沒有原始數(shù)據(jù)時，若三相頻響曲線一致性好，可認(rèn)為繞組沒有變形；若三相頻響曲線一致性不好，不能輕易認(rèn)為繞組發(fā)生了變形，變壓器是否存在變形則須作進(jìn)一步分析。因為繞組本身固有分布參數(shù)的差異也會造成相間頻率響應(yīng)曲線一定程度的不一致。
應(yīng)用頻響分析法判斷變壓器的變形狀況是一門新技術(shù)，實際應(yīng)用沿需積累更多的經(jīng)驗，是否變形應(yīng)結(jié)合相關(guān)測試手段并參考相關(guān)信息進(jìn)行分析。相關(guān)測試手段包括電氣試驗，短路阻抗測量，空載損耗，油質(zhì)色譜分析等，必要時吊罩進(jìn)行檢查。相關(guān)信息包括變壓器短路電流的大小，繼電保護(hù)是否靈敏動作，故障錄波圖分析。
頻響法可快速測量短路阻抗0.2%—0.3%的變化，但如何從量值上判斷結(jié)果并與短路阻抗的變化統(tǒng)一起來，需積累經(jīng)驗。頻響法進(jìn)行變形分析判斷目前尚無一個公認(rèn)的分析判斷指標(biāo)，再加上測試儀器靈敏度高，受外界因素影響較大，在實際工作中往往易引起誤判斷。筆者曾多次組織短路后繞組變形的診斷，在這里結(jié)合自己的實際工作經(jīng)驗僅舉三個例子以闡述如何避免誤判斷。
1) 2003年7月9日，雨天， 220KV白家沖變電所10KV白寶線白803開關(guān)線路故障，造成白803開關(guān)柜出線電纜短路，白家沖2#主變10KV限流電抗器速斷動作，主變?nèi)齻?cè)開關(guān)跳閘。高中低三側(cè)繞組頻響曲線吻合性相當(dāng)好，波峰、波谷分布相當(dāng)一致，三側(cè)繞組相關(guān)系數(shù)滿足表1正常繞組的規(guī)定，我們認(rèn)為該變壓器未出現(xiàn)變形。
2) 2004年6月14日，雨天，110KV伍家崗變電站10KV宜12開關(guān)線路因樹障產(chǎn)生鐵磁諧振過電壓造成2#主變10KV側(cè)開關(guān)相間閃絡(luò)并發(fā)生爆炸，保護(hù)正確動作跳2#主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。該變壓器2003年11月曾做過繞組變形試驗，留存了原始頻響曲線，因此可以做縱向分析。中低壓繞組低段段相關(guān)系數(shù)都大于2，中頻段都大于1，認(rèn)為中低壓繞組未出現(xiàn)變形。高壓繞組高頻部分相關(guān)系數(shù)大于2，但中頻相關(guān)系數(shù)小于1，分別為0.42、0.44、0.41，圖2為A相頻響圖。如果僅從相關(guān)系數(shù)上來判斷，就會得出高壓繞組已出現(xiàn)明顯變形的結(jié)論。中頻段波分布電感和分布電容的變化都會使波峰和波谷出現(xiàn)位移。為了確認(rèn)我們的結(jié)論，加做了短路阻抗試驗，因試驗容量不夠，我們未做中壓對低壓短路阻抗值，高壓對低壓繞組的三相電抗值和高壓對中壓繞組的三相電抗值分別相差0.6%、0.12%，短路阻抗與銘牌值也無大的變化，相差分別為0.2%、0.99%，短路阻抗的結(jié)果顯示未出現(xiàn)變形，這與我們頻響曲線分析的結(jié)果互相矛盾。如果高壓繞組出現(xiàn)明顯變形，會導(dǎo)致中壓繞組的分布電容出現(xiàn)一定的變化，中壓繞組的頻響曲線也會與原始曲線出現(xiàn)一定的差異，而中壓繞組頻響曲線吻合性相當(dāng)好，這也從另一個方面否定了高壓繞組明顯變形的可能。又對高壓三相繞組頻響曲線進(jìn)行橫向分析：2003年11月的高壓繞組三相頻響曲線中頻段相關(guān)系數(shù)分別為2.08、1.99、1.89，短路后三相繞組中頻段相關(guān)系數(shù)為1.68、1.75、1.45，一致性也相當(dāng)好（圖3為三相橫向比較頻響圖），這也使我們更加堅信高壓繞組未出現(xiàn)變形，畢竟三相同時出現(xiàn)變形的機(jī)率太小。這三點分析都認(rèn)為高壓繞組未出現(xiàn)變形，再考慮到短路后三相差動保護(hù)動作，電氣試驗情況良好，色譜數(shù)據(jù)正常，因此下出了高壓繞組未出現(xiàn)變形的結(jié)論。該變壓器投運(yùn)后安全運(yùn)行至今，多次的色譜追蹤也顯示該變壓器無異常，這說明當(dāng)初的分析和判斷是正確的。
1) 若三相頻響曲線橫向比較一致性好，可認(rèn)為繞組沒有變形；若三相頻響曲線一致性不好，不能認(rèn)為繞組發(fā)生了變形，變壓器是否存在變形則需作進(jìn)一步分析。
2) 在實際判斷繞組有無變形時，若無原始曲線需要與同廠同型同期變壓器測試結(jié)果相比較時，應(yīng)對高中低三側(cè)繞組區(qū)別對待，高壓側(cè)繞組頻響曲線僅有參考價值。
3) 在用頻率響應(yīng)法判斷繞組是否存在變形時，以頻響曲線與歷史曲線縱向比較為主要依據(jù)，相關(guān)系數(shù)好（波峰和波波谷無位移）說明繞組未變形，如果相關(guān)系數(shù)不好，必須輔以阻抗電壓法加以驗證，并參考三相繞組頻響曲線進(jìn)行橫向比較。在阻抗電壓變化高于4%時，表明變壓器繞組已發(fā)生嚴(yán)重變形，應(yīng)該立即退出運(yùn)行；阻抗電壓變化高于2%時應(yīng)引起足夠的重視。
4) 頻響法靈敏度高，易受外界干擾的影響，引線長短、感應(yīng)電壓、雜散電容等因素影響程度較大，在現(xiàn)場試驗時要引起重視，避免誤判。
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