突发短路后应做哪些检测？

—绕组变形测试（FRA法）操作流程

变压器作为电力系统的核心设备，其安全稳定运行至关重要。当变压器经历突发短路故障后，绕组可能发生肉眼不可见的机械变形，这些潜在损伤如不及时检测，将导致绝缘性能下降、局部放电增加，最终可能引发灾难性故障。根据国际电工委员会(IEC)标准和国家电网公司统计数据显示，绕组变形是短路后变压器故障的主要原因之一。本文将详细介绍如何通过频率响应分析法(FRA)这一国际公认的检测手段，科学评估绕组状态，为后续维修决策提供可靠依据。

1.突发短路对变压器绕组的影响机制

● 短路电动力作用原理

当变压器发生短路时（尤其是三相短路），绕组中会瞬间通过高达额定电流10-25倍的短路电流。根据安培力定律(F=BIL)，这些电流在漏磁场作用下会产生巨大的机械应力。具体可分为径向力和轴向力两大类：

•径向力：使内外绕组分别受到向内压缩和向外扩张的作用

•轴向力：导致绕组上下端部产生挤压或拉伸变形

这些力的瞬时峰值可达数十吨，远超绕组设计强度，导致以下典型变形模式：

● 绕组变形的发展过程

短路后的绕组变形通常经历三个阶段：

1.瞬时弹性变形：短路瞬间的可恢复形变，测试时可能不显现。

2.塑性变形阶段：超过材料屈服点后的永久形变。

3.累积损伤效应：多次短路后变形叠加，最终导致绝缘失效。

国际大电网会议(CIGRE)研究表明，约68%的变压器在经历严重短路后存在可测量的绕组变形，其中30%会在后续运行中发展为严重故障。

2.FRA法检测绕组变形的技术原理

● 频率响应分析的基本概念

频率响应分析法通过测量变压器绕组在不同频率下的阻抗特性变化来评估其机械状态。其理论依据是：

绕组可等效为由电感(L)、电容(C)和电阻(R)组成的分布式网络，其频率响应函数H(f)可表示为：

H(f) = Vout(f)/Vin = Zw/[Zs+Zw]

其中Zw为绕组阻抗，Zs为信号源阻抗

当绕组发生物理变形时，分布参数L、C发生改变，导致响应曲线特征频率点产生偏移。通过对比历史数据和相间数据，可精确定位变形位置和程度。

● FRA法的技术优势

与传统方法相比，FRA具有以下突出优点：

1.高灵敏度：可检测0.1%级别的微小电容变化

2.非破坏性：测试电压通常<10V，不影响设备绝缘

3.全频段分析：覆盖1kHz-1MHz范围，反映不同深度信息

4.量化评估：通过相关系数(CC)和均方差(MSE)等指标实现客观评价

根据IEEE Std C57.156-2016标准，FRA法对绕组变形的检测准确率可达95%以上，已成为欧美电力公司的强制性检测项目。

3.FRA测试标准化操作流程（符合IEC 60076-18）

● 核心准备工作

安全隔离执行Lockout-Tagout（LOTO）程序，确保变压器完全断电并接地放电（残余电压<50V）。拆除所有外部连接线，重点处理套管末屏引线（避免信号干扰），此步骤可消除90%的现场测试误差。

环境控制

·温度：记录环境温度（参照IEEE C57.152标准）

·湿度：≤85%（湿度过高导致表面泄漏电流增大）

·电磁干扰：在断电后2小时进行（避开系统操作过电压）

● 关键接线方式选择

操作要点：优先采用端对端法，高压套管接信号源，中性点接地端接测量端（如图1所示）。接线电阻需<0.5Ω，否则会扭曲低频段曲线。

● 智能参数设置

fmax=150MVA额定值(MHz)fmax=MVA额定值150(MHz)

· 频率范围：1kHz - [按公式计算]MHz（例：100MVA变压器设为1.5MHz）

· 扫描密度：≥800点（对数分布，高频区自动加密）

· 激励电压：10V（平衡信噪比与安全性）

· 信号处理：采用Hanning窗+32次平均（抑制随机干扰）

4.数据分析与智能诊断（基于IEEE C57.156）

● 核心诊断指标

● 典型故障特征图谱

● 四级决策模型（融合CIGRE导则）

结论

绕组变形测试(FRA法)作为变压器短路后状态评估的金标准，其科学规范的实施对保障设备安全至关重要。通过本文详细的操作流程讲解，电力运维人员可系统掌握从测试准备、现场实施到数据分析的全套技术要点。需要特别强调的是，FRA结果的准确性高度依赖于测试的规范性和对比数据的完整性，建议企业建立全生命周期FRA数据库，并与国际标准接轨（如IEC 60076-18），才能真正发挥这项技术的最大价值。对于重要变电站，可考虑采用在线FRA监测系统实现绕组状态的实时把控，将事故风险控制在萌芽阶段。

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