变压器绕组变形的主要形式和特点

鼎创电科2024-07-01

变压器绕组变形中局部变形是指线圈的总高度没有变化,或者线圈的等效直径和厚度没有大面积变化;只是部分卷材的粒度分布均匀性发生了变化,或部分卷饼的当量直径变化不大。总电感量基本不变,因此故障相和正常相的频谱曲线会在低频段的每个谐振峰点处重叠。随着部分变形区域的大小,相应的后续共振峰将发生位移。

局部压缩和拉开变形:这种变形一般认为是由电磁力引起的。由于同向电流产生的斥力,当线圈的两端受压时,这种斥力会挤出个别焊盘,造成零件被挤压,零件被拉开。

这种变形一般在两端压钉不动的情况下不影响引线,这种变形一般只改变饼间的距离(轴向),反映的电容(饼间)在等效电路中的并联电感电容变化。在不拉出引线的情况下,频谱的高频部分变化很小。线圈整体并未被压缩,只有部分饼间距离拉开,部分饼间距离压缩。

从频谱图中可以看出,部分谐振峰向高频方向移动,峰值减小;而有部分谐振峰向低频方向移动,并伴随着峰值的增加。通过比较共振峰明显偏移的位置(峰数)和共振峰的偏移量,可以估计和分析变形区域和变形程度。当局部压缩和拉出变形影响引线时,频谱图的高频部分会发生变化。局部压缩和拉开变形程度较大时,低频与中频段有些谐振峰会重叠,个别峰会消失,有些谐振峰幅值升高。

匝间短路:如果线圈发生金属匝间短路,线圈的整体电感会显着降低,线圈对信号的阻碍也会大大降低。对应频谱图,低频段的谐振峰会明显向高频方向移动,同时由于障碍物的减少,频率响应曲线会向衰减减小的方向移动。

低频段,即曲线向上移动2ddB以上;此外,由于Q值的降低,光谱曲线上的共振峰与谷之间的差异也会减小。中、高频段的光谱曲线与普通线圈的光谱曲线一致。

金属异物:在正常线圈中,如果饼间有金属异物,虽然对低频总电感影响不大,但饼间电容会增大。频谱曲线低频部分的共振峰会向低频方向移动,曲线中高频部分的幅度会增大。

线圈断股:当线圈断股时,线圈的整体电感会略有增加。对应频谱图,低频段的谐振峰会稍微向低频方向移动,幅度上的衰减基本保持不变;中频和高频段的频谱曲线与正常线圈的频谱图重合。

引线位移:引线位移时不影响电感,所以频谱曲线的低频段应完全重叠,只有200~500kHz部分的曲线发生变化,主要是衰减幅度方面。当引线向外壳移动时,频谱曲线的高频部分向衰减增大的方向移动,曲线向下移动;当引线靠近线圈时,频谱曲线的高频部分向衰减减小的方向移动,曲线向上移动。

轴向扭曲:轴向扭曲是在电力的作用下,将线圈向两端推出。当它被两端挤压时,它被迫从中间变形。

如果原变压器的装配间隙较大或支架被迫移位,则线圈在轴向上扭成S形;这种变形只改变了部分饼间电容和部分对地电容,因为两端没有变化。饼间电容和对地电容会减小,所以频谱曲线上谐振峰会向高频移动,低频附近的谐振峰会略有下降,中频附近的谐振峰频率会上升略,300kHz~500kHz的频率会略有增加。

线圈辐向变形:在电动力的作用下,内部线圈一般向内收缩。由于内撑条的限制,线圈在振幅方向上可能会发生变形,其边缘会呈锯齿状。这种变形会使电感略有减小,对地电容也略有变化,因此整个频率范围内的谐振峰向高频方向略有移动。外线圈的幅度变形主要是向外扩张,变形线圈的总电感会增加,但内外线圈之间的距离会增加,线饼对地的电容会减小。所以频谱曲线上第一个谐振峰和谷将向低频方向移动,后面的各峰谷都将向高频方向移动。内线圈发生幅向收缩时,对应图谱曲线的第一谐振峰将向高频方向移动,并伴随着幅值升高。

变压器绕组变形测试仪

鼎创电科DCBR 变压器绕组变形测试仪

变压器绕组变形的主要原因

变压器绕组变形的原因复杂多样,归纳起来主要包括以下几个方面:

设计、制造原因

1)设计不合理:变压器设计时,如果短路强度不够、动稳定性较差,那么在运行过程中就容易出现绕组变形的问题。这主要是因为在短路电流的作用下,绕组会受到巨大的电动力冲击,如果设计不合理,就无法承受这种冲击。

2)制造缺陷:制造过程中存在的缺陷或不合理因素也是导致绕组变形的重要原因。例如,压紧件、支撑件的强度、刚度不够,装配时线圈的不同心、压紧不良等,都会使绕组在运行过程中容易发生变形。

出口短路

变压器在运行中发生出口短路事故是导致绕组变形的最重要和最主要的外部原因。当变压器出口发生短路时,短路电流会迅速增大,绕组受到的电动力也会急剧增加。如果变压器本身结构中有不合理的地方或机械强度不够,就容易引起绕组的变形或位移。此外,短路过程中绕组的复杂振动和动态力的变化也可能导致绝缘产生松弛、垫块错位、铁芯螺丝松动等问题,进一步加剧绕组变形。

运输中的冲击

变压器在运输过程中受到的冲击也是导致绕组变形的一个原因。运输中的冲击会形成巨大的动态力,这些力作用于绕组上,可能导致绕组的移位、变形。因此,在运输过程中需要采取适当的保护措施来减少冲击对绕组的影响。