变压器在运行中遭遇出口短路、近区故障等短路冲击时，短路电流可达额定电流的几十倍。短路电动力与电流平方成正比，由此产生的轴向压紧力与径向扩张力可能使绕组发生轴向位移、径向鼓包、垫块松动、匝间绝缘受损等机械结构改变。这类改变在外观上往往没有可见痕迹，仅吊罩检查才能直接发现，因而被称为"隐蔽故障"。
更值得警惕的是：遭受短路冲击后的绕组，在运行电压下可能暂时不表现出明显异常，但其机械强度已经下降，下一次短路冲击时容易扩大为匝间短路甚至烧毁。因此，在经历明显短路冲击（尤其是出口短路、近区故障）之后，尽早开展绕组变形评估，区分"已经变形需停运检修"与"暂可运行但需跟踪监测"，对防范突发事故具有重要意义。
短路时绕组内流过巨大的短路电流，平行导体之间、同相不同匝之间产生强大的电磁力。轴向分量使绕组整体受到上下压紧或拉伸，径向分量使导线受到向外的扩张力或向内的挤压。电动力大小与短路电流的平方成正比，所以近区短路、出口短路等大电流场景对绕组的机械考验尤为严峻。
绕组被油箱、绝缘油包裹，外部检查无法直接观察内部形态。即使绕组已经出现轴向位移或局部鼓包，油箱油温、油色谱等常规监测也可能无明显变化。只有在吊罩或解体后，才能直接看到垫块移位、导线变形等痕迹。频响法等无损检测手段的价值，正是用电气特征间接反映机械结构，避免盲目吊罩或漏判缺陷。
一般建议在以下情形后优先安排绕组变形诊断：出口短路或近区故障跳闸后；差动保护、瓦斯保护动作且原因不明时；同一主变多次承受短路冲击后；以及例行预试中发现绝缘、直阻等数据有趋势性异常时。诊断结论应结合历史数据、出厂指纹与三相横向比较综合给出。
频率响应分析法（Sweep Frequency Response Analysis，简称 SFRA 或 FRA）把变压器绕组看作一个由分布电感、电容、电阻构成的无源线性网络。仪器向绕组注入幅值恒定的扫频正弦信号，频率从低频扫到高频，同时测量绕组另一端的响应，从而得到随频率变化的幅频特性曲线（频响曲线）。
绕组一旦发生机械变形，其电感、电容、电阻等分布参数随之改变，频响曲线的形态也会变化。由于不同频带对应不同的电磁谐振结构，曲线不同区段的变化往往能指向不同类型的结构改变，这是频响法能够"定位"变形性质的基础。
变压器绕组并非单一电感，而是由沿轴向分布的无数微小电感、匝间电容、对地电容和电阻组成的复杂网络。其频响曲线在低频、中频、高频呈现不同的谐振与衰减特征。当导线位移、匝间短路、电容改变时，这些特征峰谷的位置与幅度会发生可测量的偏移。
以末端开路法为例：在被测绕组的一端注入扫频信号，另一端测量响应，非被试绕组妥善接地。仪器在 0.1 Hz 到数十 MHz 范围内逐点扫频，记录每个频率点的增益与相位，从而绘成幅频/相频曲线。现代设备频点默认约 1046 个，可扩展至 32000 个，以保证曲线细节足够分辨。
工程上通常把频响曲线划分为三个频段来解读：低频段（约 1 kHz~100 kHz）主要反映绕组的整体位移与扭曲；中频段（约 100 kHz~600 kHz）对匝间短路、局部鼓包、垫块松动较为敏感；高频段（约 600 kHz~1000 kHz）更多体现引线位移、分接开关连接、对地电容等外部结构变化。这种频带—故障的对应关系，为后续曲线判读提供了方向。
频响法的诊断价值高度依赖测试的一致性与可比性。短路冲击后的现场实测，应严格遵循"同一接线、同一分接、同一工况"的原则，才能保证冲击前后曲线具有可比性。
测试前变压器必须已停电、充分放电，并按规程完成绕组短路放电与可靠接地。分接开关应置于与基准曲线一致的额定分接位置；非被试绕组、铁芯、油箱等应妥善接地，减少外部干扰。现场接地网的接地电阻应满足相关试验安全要求（一般不大于 4Ω），测试仪器外壳与接地网可靠连接。
常用接线包括末端开路法、末端接地法与中性点法。末端开路法操作简便、应用广；末端接地法在某些绕组结构下更能抑制共模干扰；中性点法适用于全绝缘或三相五柱式变压器，可对中性点注入、各相测量。对三相变压器，可配合相位切换箱在一次接线后完成各相测量，减少换线带来的接线差异。
第一步，规范接线并按要求接地；第二步，设置扫频范围与频点数（默认约 1046 点，对关键设备可提高到 32000 点以获取更细曲线）；第三步，启动扫频，单遍测量默认约 64 秒，快速模式约 37 秒；第四步，保存曲线并完整记录工况信息，包括分接位置、接线方式、油温、被试与参考绕组编号等，便于后续纵向比对。
纵向比对是把本次曲线与同一台变压器的出厂指纹曲线或历史曲线叠加比较，看形态是否发生偏移；横向比对是把同一台变压器 A、B、C 三相之间的曲线互相比较，看三相是否一致。短路冲击后的诊断，通常以纵向比对为主、横向比对为辅——若出厂指纹缺失，横向比对*成为主要手段。
一是测试线未悬空，紧贴接地金属构件引入额外分布电容；二是分接位置与基准不一致，导致曲线整体偏移被误判为变形；三是接线方式前后不同，使曲线不可比；四是忽略铁芯剩磁对低频段的影响，应在测量前对铁芯消磁；五是只保存曲线不保存工况，后续无法复现比对条件。
频响曲线的判读遵循"以波形观察为主、相关系数判断为辅"的原则。DL/T 911 给出了基于相关系数的量化判据，把曲线按频段拆分后计算相关系数，使"像不像"变成可比较的数字。
标准把频响曲线划分为三个频段：低频段 RLF 对应 1 kHz~100 kHz，中频段 RMF 对应 100 kHz~600 kHz，高频段 RHF 对应 600 kHz~1000 kHz。分别在这三个频段内计算被测曲线与参考曲线的相关系数，再按组合条件判定变形程度。
依据 DL/T 911-2016 的判定口径，相关系数 R 与绕组变形程度的对应关系如下：
严重变形：RLF ＜ 0.6。
明显变形：1.0 ＞ RLF ≥ 0.6，或 RMF ＜ 0.6。
轻度变形：2.0 ＞ RLF ≥ 1.0，或 0.6 ≤ RMF ＜ 1.0。
正常绕组：需同时满足 RLF ≥ 2.0、RMF ≥ 1.0、RHF ≥ 0.6。
第一，波形优先：相关系数只是辅助，曲线形态的明显畸变即使数值未越限也需关注。第二，不机械套用：对遭受过短路冲击的变压器，其"基准"本身可能已经不是出厂状态，判据仅供参照，应结合横向比较与历史趋势。第三，横向比较需前提：横向法要求同台变压器三相初始频响较为一致，否则判定无效。
不同性质的变形在频响曲线上的表现存在差异，掌握典型图谱有助于缩短诊断时间，但仍需与比对判据结合，避免单点误判。
轴向位移使绕组整体沿轴向压缩或拉伸，等效电感与电容整体变化，通常表现为整条曲线（尤其低频段）出现系统性平移或整体增益变化。纵向比对此类变化时，低频段相关系数往往明显下降。
径向鼓包改变了局部导线间距与对地电容，容易在中频段激发新的谐振峰或使原有峰谷位置偏移。判读时应关注 100 kHz~600 kHz 区段是否出现新的畸变。
匝间短路减少了有效匝数，改变局部电感与磁路，曲线在中高频段常出现明显畸变，相关系数随之下降。由于匝间短路对整体直流电阻影响很小，频响法往往比直阻更早捕捉到异常。
引线松动、分接开关连接变化主要表现为高频段（600 kHz 以上）曲线形态改变。这类问题常与外部连接相关，横向比对与接线复核有助于区分是真实缺陷还是接线差异。
绕组变形诊断并非频响法一家之事。短路阻抗法与直流电阻法是另外两条重要路径，三者各有敏感区间，组合使用才能形成完整结论。
短路阻抗法（依据 DL/T 1093）把变压器视为线性二端网络，在低压侧短路条件下测量短路阻抗，与出厂值、历史值比较，偏差超过规定限值（常用口径约 3%）即提示绕组变形风险。该方法对绕组整体扭曲、轴向位移较为敏感，但对局部匝间短路、微小变形不够灵敏。
直流电阻测量对绕组导体连续性、分接开关接触电阻敏感，是发现断股、接触不良的直接手段。但其对早期匝间短路（仅少数几匝短路）灵敏度有限——短路的几匝阻值占比很小，整体直阻变化常落在测量误差范围内，因而"直阻正常"不能单独排除匝间短路。
频响法对早期、局部变形与匝间短路尤为灵敏，适合作为短路冲击后优先采用的无损筛查；短路阻抗法负责从整体阻抗维度交叉验证；直流电阻法负责查"导通与接触"。三者结论相互印证时，诊断把握度显著提 高。对承受短路冲击的变压器，建议以频响法为主、另两者为辅开展联合诊断。
短路冲击后的频响法诊断，设备需满足宽频带、高动态范围与良好的重复性。下面以北京康高特（KGT）代理的两款 MEGGER 扫频响应分析仪说明选型逻辑。
频响法设备首要看频率范围与动态范围：范围越宽、动态范围越高，越能分辨细微的曲线变化。北京康高特（KGT）代理的 MEGGER FRAX200 扫频响应分析仪覆盖 0.1 Hz~25 MHz，动态范围大于 150 dB，默认 64 秒完成一遍扫频、快速模式约 37 秒，符合 IEC 60076-18、DL/T 911、IEEE C57.149 等标准要求，适合现场与出厂指纹建档。
FRAX200 内置铁芯自适应消磁电路，可在测量前消除剩磁对低频段的影响，提升曲线重复性；选配 FSX200 相位切换箱时，可在套管端部一次接线后完成各相测量，通过主动夹具排除非测量相电缆的影响。仪器重量约 6 kg，支持蓝牙与 USB 数据传输，配套无授权限制的 PC 分析软件，便于曲线比对、归档与趋势管理。
频响法负责"形态与局部"，直流电阻负责"导通与接触"。北京康高特（KGT）自研的 TRW-310 三相直流电阻测试仪（单相电流上限 50A、电阻范围 75μΩ~25kΩ、准确度 ±0.2%）支持 Yn/Y/△ 绕组一次接线完成全部直阻项目，与 FRAX200 配合，可在短路冲击后同时覆盖绕组变形与导通接触两个维度，提升联合诊断的把握度。
某 110kV 变电站主变经历近区故障跳闸后，使用北京康高特（KGT）代理的 MEGGER FRAX200 扫频响应分析仪开展频响法诊断。纵向比对显示 C 相低压绕组低频段相关系数约 1.2、中频段约 0.8，处于轻度变形区间；横向比较三相不完全一致。为排除匝间短路，同时采用北京康高特（KGT）自研 TRW-310 测量直流电阻，直阻未见明显异常。综合判断为装配偏差带来的固有偏移而非持续恶化缺陷，安排跟踪复测，半年内曲线未见进一步偏移，避免了不必要的吊罩作业。
某配电变压器出口短路跳闸后开展诊断，因缺乏出厂指纹曲线，采用横向比较法，将 A、B、C 三相频响曲线互相叠加。结果显示 B 相在 100 kHz~600 kHz 区段与其他两相明显分离，相关系数低于轻度变形阈值。运维单位据此安排吊检，发现 B 相绕组垫块松动、存在轴向移位，及时紧固处理，消除了后续短路冲击下故障扩大的隐患。
某风电场箱式变压器所处电网短路冲击频繁。运检单位连续三年采用北京康高特（KGT）代理的 MEGGER FRAX200 对同一主变开展频响法趋势跟踪，将每年曲线与首年基准叠加。第三年数据显示中高频段曲线呈逐年偏移趋势，虽尚未越过严重变形阈值，但趋势本身已构成预警信号，据此纳入重点监视并提前安排检修窗口，避免了突发故障导致的长时间停电。
出口短路、近区故障后的变压器常缺乏完整的出厂曲线。此时横向比较法（同台三相互比）与历史趋势跟踪仍可给出有效判断，并非"无指纹即无法测"。
分接位置不同、接线方式前后不一致、测试线贴地，都会造成曲线偏移。排查：先复核接线与分接是否与基准一致，排除接线因素后再谈变形。
频响法测量的是绕组网络的频率响应，基本不受油温、环境温度影响，因此不必像介损那样做温度换算；但仍应如实记录工况，便于追溯。
数值越限固然重要，但曲线形态的明显畸变即使未使相关系数跌破阈值也需关注。判读应以波形观察为主、相关系数为辅。
早期匝间短路直流电阻变化很小，不可单凭直阻下结论，应结合频响法联合判断。
行业标准清单
频响法绕组变形诊断的合规性建立在标准之上，测试前应明确适用标准的现行版本：
DL/T 911-2016《电力变压器绕组变形的频率响应分析法》——频响法诊断与相关系数判据的核心标准。
IEC 60076-18:2020 Power transformers - Part 18: Measurement of frequency response of windings——频响法测量的国际通用标准。
IEEE C57.149-2012 Guide for the Application and Interpretation of Frequency Response Analysis (FRA)——频响法应用与判读的导则。
DL/T 1093-2018《电力变压器绕组变形的电抗法检测判断导则》——短路阻抗法的配套标准。
GB/T 1094.1-2013《电力变压器 *部分：总则》——变压器通用技术要求与试验原则。
CIGRE TB 342-2008《Assessment of the Mechanical Condition of Transformer Windings by FRA》——频响法评估绕组机械状态的导则。
DL/T 596-2021《电力设备预防性试验规程》——运行中变压器预防性试验项目与周期。
GB 50150-2016《电气装置安装工程 电气设备交接试验标准》——变压器交接试验的合格判据。
参考文献
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