变压器绕组变形测试仪使用方法及频响法原理

变电站主变遭受出口短路冲击后，如何快速判断绕组是否发生形变？作为电力运维中常用的变压器测试仪器，变压器绕组变形测试仪的规范操作直接影响缺陷判断的准确率。根据2025年中国电力科学研究院发布的《电力变压器运行缺陷统计报告》，绕组变形类缺陷占变压器总故障的37%，未及时检出的绕组形变会导致绝缘击穿、烧毁等重大事故，因此掌握规范的测试方法、明确频响法测试的核心原理，对电力运维人员十分必要。

一、应用场景导入

变压器绕组变形测试仪的使用场景主要覆盖四类场景：一是变压器经受近区短路、出口短路故障后，需第一时间开展绕组变形排查，确认绕组结构是否受损；二是变压器例行预防性试验，按照DL/T 911-2023《电力变压器绕组变形测量 频率响应法》要求，110kV及以上电压等级变压器每3年开展一次频响法测试，35kV等级变压器可根据运行情况选择性开展；三是变压器大修、吊罩作业完成后，通过测试验证绕组装配是否符合要求，确认运输、安装过程中未发生形变；四是新设备交接试验中，作为出厂试验的补充验证，排查出厂测试未发现的隐性缺陷。

二、设备准备与检查

开展测试前需完成三项准备工作：第一是物料准备，包含变压器绕组变形测试仪主机、配套的激励端测试线、响应端测试线、专用接地线，待测变压器的铭牌参数、历史测试报告，以及符合现场电压等级要求的绝缘手套、验电器、接地线等安全工器具；第二是外观与状态检查，确认设备外壳无破损、测试线绝缘层无开裂、接线端子无氧化锈蚀，室外作业前需确认主机剩余电量不低于80%，避免测试中途中断；第三是设备自校验，将激励端与响应端测试线短接，运行仪器自带的自校准程序，确认扫频曲线线性度偏差不超过±0.5dB，校准通过后方可进入现场作业。

三、标准操作流程

第一步是安全措施布置，将待测变压器各侧与电网完全断开，对各绕组充分放电后挂接临时接地线，拆除变压器外接的母线、无功补偿装置、避雷器等附属设备，避免外部元件的分布参数影响测试结果。

第二步是规范接线，首先将变压器绕组变形测试仪的接地端子与现场接地网可靠连接，接地电阻需不大于4Ω；随后将激励信号线接至待测绕组的首端，响应信号线接至待测绕组的末端，非测试绕组的首尾端均需可靠接地，接线过程中需将测试线悬空布置，与接地金属构件的距离不小于1米，减少额外分布电容的干扰。

第三步是参数设置与原理确认，录入待测变压器的额定电压、容量、接线组别等铭牌信息，选择频响法测试模式，按照标准要求设置扫频频段为1kHz~1MHz，扫频点数量不少于2000个，勾选自动保存原始数据选项。绕组变形测试原理基于线性网络的幅频响应特性：变压器绕组本质是由电阻、电感、匝间电容、对地电容组成的无源线性二端口网络，向绕组输入端注入幅度恒定的扫频正弦信号时，输出端的信号幅度会随频率变化形成特征曲线；当绕组发生位移、鼓包、匝间短路等形变时，网络的分布参数会发生改变，对应的幅频曲线会出现偏移、峰值消失或新增等变化，通过曲线比对即可判断绕组的变形程度，这也是频响法测试的核心逻辑【3】。

第四步是测试实施，启动测试程序后仪器自动输出扫频信号，测试全程禁止触碰测试线，避免信号出现异常波动，每一相绕组测试完成后及时保存曲线，同一绕组需重复测试2次，两次曲线的相关系数不低于0.99才算有效，否则需重新检查接线后再次测试。

第五步是数据分析，测试完成后将测得的幅频特性曲线与该绕组的出厂曲线、上次预试曲线，或同型号同容量变压器的同相位绕组曲线做对比，按照标准判断变形等级：相关系数大于0.98为正常，0.95~0.98为疑似变形，小于0.95为明显变形【1】。

四、常见问题与解决方法

测试过程中*常遇到的问题是测试曲线毛刺多、重复性差，这类问题通常由接地不良、测试线贴近接地体、现场强电磁干扰导致，可先重新检查接地线连接是否牢固，再将测试线架空远离金属构件，若仍存在干扰可调整扫频步长，避开邻近带电设备的运行频段，必要时更换屏蔽测试线开展测试。

第二类常见问题是三相曲线一致性差但无历史曲线参考，首先需排查接线是否存在错误，比如激励端与响应端接反、非测试绕组未接地等，排除接线问题后，可对比同型号同批次变压器的测试曲线，再结合直流电阻、短路阻抗等其他变压器测试仪器的测试结果综合判断，避免误判。

第三类常见问题是仪器无法启动扫频，通常由测试线开路或激励端短路导致，可逐一检查接线端子是否拧紧、测试线内部是否存在断线，更换备用测试线后即可恢复正常。

五、安全注意事项

测试前必须确认待测变压器各侧完全断电、充分放电，接线前使用对应电压等级的验电器确认各绕组无残余电压，严禁带电开展测试作业；雷雨天气禁止开展室外测试，避免雷击损坏仪器或造成人员触电；测试过程中不要随意插拔测试线，避免瞬态电压损坏仪器的信号采集模块；现场存在邻近带电设备时，测试人员与带电部位的安全距离需符合DL/T 408的要求，110kV电压等级安全距离不小于1.5米，220kV电压等级不小于3米。

六、维护保养建议

每次使用完成后，使用干净的软布擦拭主机和测试线表面的灰尘，将测试线整理整齐避免弯折受力，存放在干燥通风的仪器箱内；每6个月开展一次设备计量校准，送到有资质的计量机构校验，确保扫频精度、幅度误差符合标准要求；长期存放时每3个月开机充电一次，每次充电不少于4小时，避免内置电池亏电损坏；仪器严禁存放在潮湿、有腐蚀性气体的环境中，避免电路板、接线端子出现氧化腐蚀。

七、实战案例分享

2025年10月，南方电网某220kV变电站主变遭受10kV侧出口短路故障，运维人员使用变压器绕组变形测试仪开展频响法测试，发现B相高压绕组的10kHz~100kHz频段曲线较上次预试曲线偏移3dB，相关系数为0.92，结合短路阻抗测试结果，判断B相绕组发生明显变形，吊罩检查发现绕组中部有3处匝间位移，及时更换绕组后避免了主变烧毁事故，为电站减少直接经济损失超200万元。

2026年2月，某陆上风电集控中心对35kV升压站主变开展例行预试，通过频响法测试发现1号主变C相绕组与其他两相曲线的相关系数为0.96，属于疑似变形，运维人员结合出厂曲线比对、历史运行记录分析，判定为装配阶段的固有偏差，后续跟踪测试6个月未发现曲线进一步偏移，避免了不必要的吊罩作业，节省运维成本近30万元。

参考文献

【1】 DL/T 911-2023, 电力变压器绕组变形测量 频率响应法[S]

【2】 中国电力科学研究院, 2025年电力变压器运行缺陷统计报告[R], 2025

【3】 IEC 60076-18:2022, Power transformers - Part 18: Measurement of frequency response of windings[S]