(江苏省灌溉总渠管理处，江苏 淮安 223212)

变压器在使用过程中，有很多原因会引起变压器绕组变形，变压器的绕组一旦发生变形就会诱发多种变压器的故障。假如变压器绕组发生严重变形而没有被诊断出来仍然继续运行，极有可能引发事故，轻的会导致停电，重的可能会烧毁变压器。而变压器作为水电系统中不可或缺的组成部分，运行质量关乎水利工程运行的稳定和安全[1]。因此，如何完善变压器试验项目值得深入探究。

1 变压器绕组变形的定义

绕组变形是指电力变压器绕组在电动力或机械力作用下发生的，轴向或径向尺寸有所变化，一般情况下具体表现形式为：绕组发生鼓包、位置发生转移或局部扭曲等，其中最常见也是最典型的形式就是伴随着绝缘破坏而出现的绕组匝间短路、主绝缘放电或完全击穿[2]。

变压器在运输过程中遭受冲撞或遭受短路电流冲击的时候，都有可能发生绕组变形，直接影响变压器的正常运行，甚至整个电网的安全运行[3-4]。

2 变压器绕组变形形成的原因

2.1 变压器绕组在运行过程中受到来自短路故障电流的冲击

在运行过程中受到各种短路故障电流的冲击是不可避免的。尤其是在近距离短路和出口故障时，绕组会受到来自短路电流带来的非常大的冲击力，从而使得绕组温度升高，且变压器有关导线的机械强度削弱，最终变压器绕组在电动力的运作下会产生变形甚至完全报废。一般而言，变压器受到的电动力有两种，一种是径向(横向)力，一种是轴向(纵向)力。

2.1.1 径向(横向)力

电流的方向和线圈的相互位置决定径向力的作用，在双线圈变压器上，径向力的作用主要是起到压缩内部线圈、拉伸外部线圈的作用。那么如何增强整个线圈相对径向力的刚度呢？普遍的做法是：把撑条用绝缘筒支撑，然后绕上线圈，此时线圈要受到撑条所导致的弯曲力作用和压缩力作用。因此，假如弯曲力与压缩力的合力超过了线圈刚度的最大屈服点，就会造成线圈变形或者永久损坏，表现方式主要有：梅花状或鼓包状绕变形等。

2.1.2 轴向(纵向)力

变压器受轴向力的作用主要会使线匝和线段发生纵向弯曲，并且会使线段与线段之间的垫块产生压缩，部分甚至会传输到铁轭，而脱离芯柱。一般来讲，处于线圈两端位置的线段很容易发生最大的弯曲力，而处于线圈高度中心的垫块上很容易产生最大的压缩力。在磁势分布不均匀时或者线圈的高度不一样时，较之径向力而言，轴向力更容易发生变压器事故。

由此可见，一旦变压器在运行过程中受到诸如突发性的短路故障等而带来的电流冲击时，每一个线圈都会产生强大的径向力和轴向力的合力。

2.2 变压器绕组本身承受力有限

由于变压器绕组自身的承受能力有限，不能很好地承受变压器出现短路带来的短路电流冲击力，导致绕组发生变形。近几年的我国110kV的电力变压器事故统计的分析表明，变压器安全运行的最大的隐患在于变压器绕组变形，但是绕组变形在一定程度上是不可避免的，因此对于变压器绕组的检验工作就显得尤为重要。

2.3 保护系统存在一定的死区或者运作失灵

造成变压器绕组变形故障的另一个原因就是保护系统存在一定的死区或动作失灵，因为死区或动作失灵会使得变压器承受稳定短路电流作用的时间变长，最终导致绕组发生变形。根据数据统计可知，在受到外部的短路障碍时，因为没有及时跳闸而导致变压器损坏的大概占短路障碍的30%。

2.4 变压器绕组受外力的撞击导致变形

变压器在运输、安装过程中，避免不了受到外力的影响而产生变形，例如，在安装过程中受到机械或者其他物体的猛烈撞击导致变形。

3 短路阻抗测试原理

变压器短路阻抗是当负载阻抗为零时，变压器内部的等效阻抗、短路阻抗的电抗分量，即短路电抗，就是绕组的漏电抗，漏电抗是由绕组的几何尺寸所决定的，对于一台变压器，当绕组变形、几何尺寸变化时，其短路阻抗值会发生变化，如果变压器在运行中受到短路电流的冲击，为了检查其绕组是否变形，可以比较短路前后的短路阻抗值，如果变化较大，则可认为绕组有明显变形。

一般在运行现场对变压器进行低电压短路阻抗试验，可采用三相等效测试法或单相试验法。三相变压器的三相短路阻抗的平均值采用三相等效测试法直接计算，得出的平均值与铭牌或短路故障前所测值进行比较，就能够在无需掉罩情况下判断严重故障短路电流造成的绕组有无明显变形，若发现需要进一步检查每相的短路阻抗，则可采用单相测试法进行相间比较。

4 阻抗法测试变压器绕组变形试验实例

淮阴站变电所110kV2号主变型号为SS11-20000/110，额定电压(110±4×2.5%)/10.5/6.3kV。对此变压器进行短路阻抗试验，高对低时，高压侧加压，中压侧接地，低压侧悬空，测量结果见表1。从表1数据可以看出，铭牌高对低阻抗电压为17.77%，三相阻抗百分比为17.76%，而阻抗电压百分比和短路阻抗百分比数值上是相同的，这样就知道阻抗差百分数为-0.545%。试验测得的短路阻抗与变压器铭牌给出的数据基本接近，因此，可判断出该台变压器的绕组是正常的，未发生变形。

表1 短路阻抗法测量数据

5 结 语

变压器作为电力系统中的重要设备，吊芯周期一般为5～10年，短路阻抗法用来测试绕组是否变形十分准确，且可以和预防性试验同期进行，可及早对绕组是否变形作出准确判断，对水电系统安全运行意义重大。