變壓器換位導(dǎo)線和組合導(dǎo)線股間短路點(diǎn)的查找與排除方法
隨著電力變壓器向體積小、質(zhì)量輕、容量大的方向發(fā)展，變壓器線圈越來(lái)越多地使用換位導(dǎo)線和組合導(dǎo)線。
換位導(dǎo)線以絕緣強(qiáng)度高，絕緣厚度薄的特點(diǎn)起到縮小鐵窗尺寸，減輕變壓器質(zhì)量，降低渦流損耗的作用。但在變壓器的制造過(guò)程中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)換位導(dǎo)線和組合導(dǎo)線有股間短路現(xiàn)象。因?yàn)楣砷g短路會(huì)造成變壓器在運(yùn)行時(shí)的質(zhì)量隱患，所以在生產(chǎn)時(shí)一旦發(fā)現(xiàn)有股間短路現(xiàn)象，必須將短路點(diǎn)查找出來(lái)并且排除掉。如何合理地選擇故障測(cè)試設(shè)備和方法，準(zhǔn)確、快速地查找股間短路點(diǎn)，縮短變壓器制造周期，成為變壓器制造業(yè)人員非常關(guān)心的問(wèn)題。
1 原因分析造成繞組的股間短路原因可歸結(jié)為材質(zhì)和施工操作等。現(xiàn)從以下幾點(diǎn)進(jìn)行具體分析。
導(dǎo)線材質(zhì)不好。扁銅線存在尖角和毛刺，經(jīng)繞制時(shí)的彎折和加壓整形，導(dǎo)線的線絕緣被刺破而發(fā)生股間短路。
換位導(dǎo)線（組合導(dǎo)線）技術(shù)不過(guò)關(guān)。如在單股線上漆膜有破損，易形成股間短路。
由于施工不當(dāng)，造成線絕緣損壞。例如在繞組繞制過(guò)程中，換位彎折不當(dāng)使線絕緣損傷，在對(duì)繞組加壓整形時(shí)，第一次壓緊力過(guò)大使導(dǎo)線匝絕緣受傷。
導(dǎo)線接頭焊接質(zhì)量不好。例如接頭沒(méi)銼平，有尖角刺破線絕緣。
2 短路點(diǎn)的查找方法
2.1 出頭彎折處短路點(diǎn)的確定換位導(dǎo)線和組合導(dǎo)線在出頭彎折處較易出現(xiàn)短路現(xiàn)象。所以，當(dāng)發(fā)現(xiàn)線圈有股間短路現(xiàn)象后，在檢查時(shí)，應(yīng)首先檢查出頭彎折處有無(wú)短路點(diǎn)。一般用500V兆歐表的兩接頭與短路的兩根導(dǎo)線的一端連接（如的A，B端），另一端（C，D端）必須分開(kāi)，不能相接觸。
抓住引線搖動(dòng)出頭彎折處或用木錘輕敲出頭彎折處，同時(shí)觀察500V兆歐表的指針有無(wú)變化，以此來(lái)判斷出頭彎折處是否有短路點(diǎn)。如果在搖動(dòng)或敲打出頭彎折處的過(guò)程中兆歐表的指針有大幅度擺動(dòng)，則說(shuō)明出頭彎折處有短路點(diǎn)。
2.2 非出頭彎折處股間短路點(diǎn)的確定如果短路點(diǎn)不在出頭彎折處而在線圈線匝上，處理起來(lái)就比較麻煩，查找短路點(diǎn)也比較困難，一般可使用以下幾種方法。
2.2.1 電橋測(cè)電阻法用500V兆歐表測(cè)量短路的電阻很低，幾乎為零，則可用電橋法測(cè)得短路點(diǎn)。通電一段時(shí)間（一般為20~30min）后，關(guān)掉電源，將A，B兩端接地放電，然后用手摸導(dǎo)線的表面，F(xiàn)點(diǎn)（短路點(diǎn)）之前的導(dǎo)線因有大電流通過(guò)，溫度會(huì)比F點(diǎn)之后的溫度高（短路點(diǎn)的溫度最高），這樣也可大致判斷短路點(diǎn)的位置。如有條件，可使用紅外點(diǎn)溫，根據(jù)導(dǎo)線紅外輻射強(qiáng)度的分布可確定其表面溫差并進(jìn)而判斷短路點(diǎn)的位置。這種方法具有局限性，只適合于短路點(diǎn)在整個(gè)線圈的表面，如有其他的線圈層覆蓋住此線圈則很難測(cè)到導(dǎo)線的溫度。使用這種方法要注意：用手觸摸導(dǎo)線前一定要將短路的兩根導(dǎo)線接地放電，否則會(huì)有危險(xiǎn)。
2.2.3 電感負(fù)載串聯(lián)法以上兩種方法都是針對(duì)于短路點(diǎn)電阻很小的情況。由于某種原因，并聯(lián)導(dǎo)線間存在“半短路”狀態(tài)，短路電阻很大（幾百歐以上），這樣由電橋法是無(wú)法測(cè)量和計(jì)算的，只能用電感負(fù)載串聯(lián)法進(jìn)行。方法如下：用8kVA碰焊機(jī)，將調(diào)電壓的插頭拆開(kāi)，然后將成半短路狀態(tài)的兩根導(dǎo)線串進(jìn)去，將二次線圈輸出端子用一根截面較大的導(dǎo)線短接（見(jiàn)）。按動(dòng)碰焊機(jī)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，反復(fù)給電、停電，利用碰焊機(jī)一次線圈感應(yīng)較大的感應(yīng)電流能量，將半短路點(diǎn)擊穿，并使短路點(diǎn)處發(fā)熱冒煙。發(fā)熱冒煙處就是我們要確定的短路點(diǎn)。
2.2.4采用電纜故障測(cè)試技術(shù)借助電力電纜故障測(cè)試技術(shù)來(lái)查找線圈股間短路點(diǎn)，一般采用電纜探測(cè)。電纜探測(cè)根據(jù)原理分有許多種，如低壓脈沖反射法、聲磁同步法、音頻感應(yīng)法等。
70年代以前，通常采用電橋法及低壓脈沖反射法測(cè)試電力電纜故障，兩者對(duì)低阻故障很準(zhǔn)確，但對(duì)高阻故障不適用。其后出現(xiàn)了直流閃測(cè)法和沖擊閃測(cè)法，分別測(cè)試間歇故障及高阻故障，兩者均可分為電流和電壓閃測(cè)法。電壓法可測(cè)率高，波形清晰易判，盲區(qū)比直流法少一倍，但接線復(fù)雜，分壓過(guò)大時(shí)對(duì)人及器有危險(xiǎn)；電流法則相反。目前這兩種方法是國(guó)產(chǎn)高阻故障測(cè)試儀的主流方法，基本上解決了電纜高阻故障測(cè)試問(wèn)題。
但儀器有盲區(qū)，且波形有時(shí)不夠明顯，需人為判斷，儀器誤差相對(duì)較大。
90年代以前，國(guó)外發(fā)明二次脈沖法，即結(jié)合高壓發(fā)生器沖擊閃絡(luò)技術(shù)，在故障點(diǎn)起弧的瞬間通過(guò)內(nèi)部裝置觸發(fā)發(fā)射一低壓脈沖，此脈沖在故障點(diǎn)閃絡(luò)處（電弧的電阻很低）發(fā)生短路反射，并記憶在儀器中，電弧熄滅后，復(fù)發(fā)一測(cè)量脈沖通過(guò)故障處直達(dá)電纜末端并發(fā)生開(kāi)路反射，比較兩次低壓脈沖波形可非常容易地判斷故障點(diǎn)（短路點(diǎn)）位置。這是目前最先進(jìn)的基礎(chǔ)測(cè)試法，這種方法判斷精度可達(dá)0.4。
目前國(guó)內(nèi)一般采用音頻感應(yīng)法測(cè)故障（短路）點(diǎn)。
音頻感應(yīng)法用于電阻小于10微歐的低阻故障定點(diǎn)。其原理如下：向兩短路的線芯施加音頻電流，用電感探頭接收信號(hào)，并將其送入接收機(jī)進(jìn)行放大，再用耳機(jī)或指示儀表鑒別信號(hào)的變化。沿電纜線路，直至測(cè)到信號(hào)的最后一個(gè)峰值的突發(fā)終端處，即可判斷出短路點(diǎn)所在的位置。其具體方法如下：將音頻信號(hào)發(fā)生器（路徑儀）的輸出端接在被測(cè)電纜（導(dǎo)線）的兩故障相上（即中的A，B兩端），音頻電流從一芯通過(guò)短路點(diǎn)傳到另一線芯，并回到音頻信號(hào)源，然后用接收線圈（探棒），采用音峰法沿被測(cè)導(dǎo)線的路徑，接收音頻信號(hào)電流的電磁波信號(hào)，根據(jù)耳機(jī)中音量的高低（或指示儀指針偏轉(zhuǎn)角的大?。﹣?lái)確定短路點(diǎn)的位置。音頻電流沿導(dǎo)線一芯通過(guò)故障點(diǎn)，并經(jīng)過(guò)另一線芯回到音頻信號(hào)源時(shí)，沿途各點(diǎn)的電磁效應(yīng)由于音頻電流“來(lái)”和“去”的方向相反而趨于抵消，在短路點(diǎn)由于短路電流的磁通相同不能抵消，所以接收到的信號(hào)最大。最后，測(cè)得的信號(hào)最大值處即為短路點(diǎn)。過(guò)了短路點(diǎn)（1.5m）由于導(dǎo)線中只有雜散電流而無(wú)音頻信號(hào)電流，所以接收到的信號(hào)幾乎為零，且振幅不變。
3 短路點(diǎn)的排除方法若短路點(diǎn)在出頭部位，用拉緊布帶把正常線段綁緊，打開(kāi)出頭，用肉眼尋找短路點(diǎn)，并用聚酰亞胺薄膜將其絕緣補(bǔ)包好。若短路點(diǎn)在線段內(nèi)部，則需從短路點(diǎn)距出頭較短的一端將線匝退下來(lái)，用空線盤(pán)將退下來(lái)的導(dǎo)線卷好，退到短路點(diǎn)時(shí)用拉緊布帶將正常線段綁緊，然后拆開(kāi)導(dǎo)線外的絕緣紙，用聚酰亞胺薄膜將短路點(diǎn)包扎好，然后將退下來(lái)的線匝重新繞到撐架上。如短路點(diǎn)有毛刺則需先用銼刀或砂紙將毛刺磨平后再包扎絕緣。如果是用電感負(fù)載串聯(lián)法查找到短路點(diǎn)，則短路點(diǎn)附近的絕緣會(huì)被燒焦，必須先去除炭化的絕緣層再進(jìn)行絕緣包扎。包扎好絕緣后用500V兆歐表測(cè)量，看此兩根導(dǎo)線是否仍短路，如仍短路則說(shuō)明有多點(diǎn)短路，需繼續(xù)查找短路點(diǎn)并包扎好絕緣，如導(dǎo)線不再短路則處理完畢。
4 結(jié)束語(yǔ)以上介紹的幾種短路點(diǎn)查找方法在生產(chǎn)中都實(shí)用可行，能有效地查找到短路點(diǎn)。但是線圈的股間短路點(diǎn)有各種不同的情況，而且線圈本身的結(jié)構(gòu)也不一樣，所以在使用時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況選擇最方便的一種方法。
有時(shí)候線圈結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可以幾種方法一起使用，以便更準(zhǔn)確地找到短路點(diǎn)并加以排除。
換位導(dǎo)線以絕緣強(qiáng)度高，絕緣厚度薄的特點(diǎn)起到縮小鐵窗尺寸，減輕變壓器質(zhì)量，降低渦流損耗的作用。但在變壓器的制造過(guò)程中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)換位導(dǎo)線和組合導(dǎo)線有股間短路現(xiàn)象。因?yàn)楣砷g短路會(huì)造成變壓器在運(yùn)行時(shí)的質(zhì)量隱患，所以在生產(chǎn)時(shí)一旦發(fā)現(xiàn)有股間短路現(xiàn)象，必須將短路點(diǎn)查找出來(lái)并且排除掉。如何合理地選擇故障測(cè)試設(shè)備和方法，準(zhǔn)確、快速地查找股間短路點(diǎn)，縮短變壓器制造周期，成為變壓器制造業(yè)人員非常關(guān)心的問(wèn)題。
1 原因分析造成繞組的股間短路原因可歸結(jié)為材質(zhì)和施工操作等。現(xiàn)從以下幾點(diǎn)進(jìn)行具體分析。
導(dǎo)線材質(zhì)不好。扁銅線存在尖角和毛刺，經(jīng)繞制時(shí)的彎折和加壓整形，導(dǎo)線的線絕緣被刺破而發(fā)生股間短路。
換位導(dǎo)線（組合導(dǎo)線）技術(shù)不過(guò)關(guān)。如在單股線上漆膜有破損，易形成股間短路。
由于施工不當(dāng)，造成線絕緣損壞。例如在繞組繞制過(guò)程中，換位彎折不當(dāng)使線絕緣損傷，在對(duì)繞組加壓整形時(shí)，第一次壓緊力過(guò)大使導(dǎo)線匝絕緣受傷。
導(dǎo)線接頭焊接質(zhì)量不好。例如接頭沒(méi)銼平，有尖角刺破線絕緣。
2 短路點(diǎn)的查找方法
2.1 出頭彎折處短路點(diǎn)的確定換位導(dǎo)線和組合導(dǎo)線在出頭彎折處較易出現(xiàn)短路現(xiàn)象。所以，當(dāng)發(fā)現(xiàn)線圈有股間短路現(xiàn)象后，在檢查時(shí)，應(yīng)首先檢查出頭彎折處有無(wú)短路點(diǎn)。一般用500V兆歐表的兩接頭與短路的兩根導(dǎo)線的一端連接（如的A，B端），另一端（C，D端）必須分開(kāi)，不能相接觸。
抓住引線搖動(dòng)出頭彎折處或用木錘輕敲出頭彎折處，同時(shí)觀察500V兆歐表的指針有無(wú)變化，以此來(lái)判斷出頭彎折處是否有短路點(diǎn)。如果在搖動(dòng)或敲打出頭彎折處的過(guò)程中兆歐表的指針有大幅度擺動(dòng)，則說(shuō)明出頭彎折處有短路點(diǎn)。
2.2 非出頭彎折處股間短路點(diǎn)的確定如果短路點(diǎn)不在出頭彎折處而在線圈線匝上，處理起來(lái)就比較麻煩，查找短路點(diǎn)也比較困難，一般可使用以下幾種方法。
2.2.1 電橋測(cè)電阻法用500V兆歐表測(cè)量短路的電阻很低，幾乎為零，則可用電橋法測(cè)得短路點(diǎn)。通電一段時(shí)間（一般為20~30min）后，關(guān)掉電源，將A，B兩端接地放電，然后用手摸導(dǎo)線的表面，F(xiàn)點(diǎn)（短路點(diǎn)）之前的導(dǎo)線因有大電流通過(guò)，溫度會(huì)比F點(diǎn)之后的溫度高（短路點(diǎn)的溫度最高），這樣也可大致判斷短路點(diǎn)的位置。如有條件，可使用紅外點(diǎn)溫，根據(jù)導(dǎo)線紅外輻射強(qiáng)度的分布可確定其表面溫差并進(jìn)而判斷短路點(diǎn)的位置。這種方法具有局限性，只適合于短路點(diǎn)在整個(gè)線圈的表面，如有其他的線圈層覆蓋住此線圈則很難測(cè)到導(dǎo)線的溫度。使用這種方法要注意：用手觸摸導(dǎo)線前一定要將短路的兩根導(dǎo)線接地放電，否則會(huì)有危險(xiǎn)。
2.2.3 電感負(fù)載串聯(lián)法以上兩種方法都是針對(duì)于短路點(diǎn)電阻很小的情況。由于某種原因，并聯(lián)導(dǎo)線間存在“半短路”狀態(tài)，短路電阻很大（幾百歐以上），這樣由電橋法是無(wú)法測(cè)量和計(jì)算的，只能用電感負(fù)載串聯(lián)法進(jìn)行。方法如下：用8kVA碰焊機(jī)，將調(diào)電壓的插頭拆開(kāi)，然后將成半短路狀態(tài)的兩根導(dǎo)線串進(jìn)去，將二次線圈輸出端子用一根截面較大的導(dǎo)線短接（見(jiàn)）。按動(dòng)碰焊機(jī)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，反復(fù)給電、停電，利用碰焊機(jī)一次線圈感應(yīng)較大的感應(yīng)電流能量，將半短路點(diǎn)擊穿，并使短路點(diǎn)處發(fā)熱冒煙。發(fā)熱冒煙處就是我們要確定的短路點(diǎn)。
2.2.4采用電纜故障測(cè)試技術(shù)借助電力電纜故障測(cè)試技術(shù)來(lái)查找線圈股間短路點(diǎn)，一般采用電纜探測(cè)。電纜探測(cè)根據(jù)原理分有許多種，如低壓脈沖反射法、聲磁同步法、音頻感應(yīng)法等。
70年代以前，通常采用電橋法及低壓脈沖反射法測(cè)試電力電纜故障，兩者對(duì)低阻故障很準(zhǔn)確，但對(duì)高阻故障不適用。其后出現(xiàn)了直流閃測(cè)法和沖擊閃測(cè)法，分別測(cè)試間歇故障及高阻故障，兩者均可分為電流和電壓閃測(cè)法。電壓法可測(cè)率高，波形清晰易判，盲區(qū)比直流法少一倍，但接線復(fù)雜，分壓過(guò)大時(shí)對(duì)人及器有危險(xiǎn)；電流法則相反。目前這兩種方法是國(guó)產(chǎn)高阻故障測(cè)試儀的主流方法，基本上解決了電纜高阻故障測(cè)試問(wèn)題。
但儀器有盲區(qū)，且波形有時(shí)不夠明顯，需人為判斷，儀器誤差相對(duì)較大。
90年代以前，國(guó)外發(fā)明二次脈沖法，即結(jié)合高壓發(fā)生器沖擊閃絡(luò)技術(shù)，在故障點(diǎn)起弧的瞬間通過(guò)內(nèi)部裝置觸發(fā)發(fā)射一低壓脈沖，此脈沖在故障點(diǎn)閃絡(luò)處（電弧的電阻很低）發(fā)生短路反射，并記憶在儀器中，電弧熄滅后，復(fù)發(fā)一測(cè)量脈沖通過(guò)故障處直達(dá)電纜末端并發(fā)生開(kāi)路反射，比較兩次低壓脈沖波形可非常容易地判斷故障點(diǎn)（短路點(diǎn)）位置。這是目前最先進(jìn)的基礎(chǔ)測(cè)試法，這種方法判斷精度可達(dá)0.4。
目前國(guó)內(nèi)一般采用音頻感應(yīng)法測(cè)故障（短路）點(diǎn)。
音頻感應(yīng)法用于電阻小于10微歐的低阻故障定點(diǎn)。其原理如下：向兩短路的線芯施加音頻電流，用電感探頭接收信號(hào)，并將其送入接收機(jī)進(jìn)行放大，再用耳機(jī)或指示儀表鑒別信號(hào)的變化。沿電纜線路，直至測(cè)到信號(hào)的最后一個(gè)峰值的突發(fā)終端處，即可判斷出短路點(diǎn)所在的位置。其具體方法如下：將音頻信號(hào)發(fā)生器（路徑儀）的輸出端接在被測(cè)電纜（導(dǎo)線）的兩故障相上（即中的A，B兩端），音頻電流從一芯通過(guò)短路點(diǎn)傳到另一線芯，并回到音頻信號(hào)源，然后用接收線圈（探棒），采用音峰法沿被測(cè)導(dǎo)線的路徑，接收音頻信號(hào)電流的電磁波信號(hào)，根據(jù)耳機(jī)中音量的高低（或指示儀指針偏轉(zhuǎn)角的大?。﹣?lái)確定短路點(diǎn)的位置。音頻電流沿導(dǎo)線一芯通過(guò)故障點(diǎn)，并經(jīng)過(guò)另一線芯回到音頻信號(hào)源時(shí)，沿途各點(diǎn)的電磁效應(yīng)由于音頻電流“來(lái)”和“去”的方向相反而趨于抵消，在短路點(diǎn)由于短路電流的磁通相同不能抵消，所以接收到的信號(hào)最大。最后，測(cè)得的信號(hào)最大值處即為短路點(diǎn)。過(guò)了短路點(diǎn)（1.5m）由于導(dǎo)線中只有雜散電流而無(wú)音頻信號(hào)電流，所以接收到的信號(hào)幾乎為零，且振幅不變。
3 短路點(diǎn)的排除方法若短路點(diǎn)在出頭部位，用拉緊布帶把正常線段綁緊，打開(kāi)出頭，用肉眼尋找短路點(diǎn)，并用聚酰亞胺薄膜將其絕緣補(bǔ)包好。若短路點(diǎn)在線段內(nèi)部，則需從短路點(diǎn)距出頭較短的一端將線匝退下來(lái)，用空線盤(pán)將退下來(lái)的導(dǎo)線卷好，退到短路點(diǎn)時(shí)用拉緊布帶將正常線段綁緊，然后拆開(kāi)導(dǎo)線外的絕緣紙，用聚酰亞胺薄膜將短路點(diǎn)包扎好，然后將退下來(lái)的線匝重新繞到撐架上。如短路點(diǎn)有毛刺則需先用銼刀或砂紙將毛刺磨平后再包扎絕緣。如果是用電感負(fù)載串聯(lián)法查找到短路點(diǎn)，則短路點(diǎn)附近的絕緣會(huì)被燒焦，必須先去除炭化的絕緣層再進(jìn)行絕緣包扎。包扎好絕緣后用500V兆歐表測(cè)量，看此兩根導(dǎo)線是否仍短路，如仍短路則說(shuō)明有多點(diǎn)短路，需繼續(xù)查找短路點(diǎn)并包扎好絕緣，如導(dǎo)線不再短路則處理完畢。
4 結(jié)束語(yǔ)以上介紹的幾種短路點(diǎn)查找方法在生產(chǎn)中都實(shí)用可行，能有效地查找到短路點(diǎn)。但是線圈的股間短路點(diǎn)有各種不同的情況，而且線圈本身的結(jié)構(gòu)也不一樣，所以在使用時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況選擇最方便的一種方法。
有時(shí)候線圈結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可以幾種方法一起使用，以便更準(zhǔn)確地找到短路點(diǎn)并加以排除。
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