CN105004260A - 采用扫频短路阻抗法对变压器绕组进行变形测试的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用扫频短路阻抗法对变压器绕组进行变形测试的方法，该方法汲取了频响法和短路阻抗法测试技术的优点，同时进行了相应的改进，从而可以通过一次测量，在低频段也可以提取、计算出50Hz时变压器的短路阻抗值，通过与铭牌值比较，直接可以对变压器是否变形进行初步的判断；同时，还可以综合利用其它几种判断方法来进行进一步的判断，因此可以达到更为良好的判断效果，本发明的方法操作方便且准确率高，具备良好的推广应用价值。

Description

采用扫频短路阻抗法对变压器绕组进行变形测试的方法

技术领域

本发明涉及电力设备的检测技术领域，特别涉及一种采用扫频短路阻抗法对变压器绕组进行变形测试的方法。

背景技术

电力变压器的安全运行直接关系到供电***的安全可靠性能。近年来，电力事业迅速发展，尤其是智能电网、超高压以及特高压电力***的建立，更要求变压器产品能够承受较高短路电流所产生的较大电动力和机械力。但是，变压器在运输、安装过程中受到冲击或在运行中发生突然短路等都可能使绕组发生变形，这些变形可能使得绕组的绝缘被破坏或使机械强度下降。如果绕组的机械结构设计存在缺陷，那么在内部短路电流冲击力或外部机械力的作用下，绕组就会产生变形(如轴向幅向尺寸的变化；器身的位移；绕组的扭曲、鼓包等)。当绕组的变形程度严重时，有可能立即导致匝绝缘破损形成匝间短路(对小型配电变压器而言)；或者导致主绝缘强度降低而造成主绝缘击穿(对中型以上的变压器而言)。当绕组的变形程度比较轻时，绕组虽然不会立即遭到丧失运行能力的破坏，但却因残余变形而留下了严重的事故隐患。在变形的累积效应作用之下，变形愈来愈严重。当变形累积超过某一限值时，将导致变压器损坏。

目前采用的测试技术主要有低压脉冲法、频响法和低电压短路阻抗法。在国内，频响法应用较多，低电压短路阻抗法测试方法简单，易于操作。

变压器绕组变形的诊断方法如下：

(1)低压脉冲法：该方法采用了时域脉冲分析技术，在现场容易受到外界干扰和灵敏度校正过程的影响，往往需要一个特殊结构和精细调整的测试***，以消除脉冲传递过程中的折返射和脉冲信号源的不稳定问题，故现场使用很难保证测试结果的重复性，因此，目前已很少采用低压脉冲法来测量变压器绕组的变形情况。

(2)频率响应法：该方法是目前使用较多的方法。它是利用精确的扫频测量技术，通过测量变压器各个绕组的频率响应特性变化，得到一组结构特性“指纹”图谱。通过对测试结果的纵向或横向全领域范围内的相关性比较，从而诊断绕组是否存在扭曲、鼓包、位移等变形情况。但目前缺乏对大量数据的综合管理和有效利用。该方法对绕组平移、高压引线位移、扭曲、鼓包等变形敏感。

频响法进行测试时，将一稳定的正弦波扫频信号施加到被试变压器的一端，同时记录该端和另一端的电压幅值，经处理可以得到被试变压器的一组频响曲线。对前后测试结果进行对比即可判定变压器绕组的变形状态。

(3)低压短路阻抗法(SCR)：该方法是判断绕组变形的传统方法，变压器短路阻抗测量采用伏安法变压器短路阻抗测试时，通常在变压器的高压绕组侧加压，在低压绕组侧短路。同时测量加在阻抗上的电流和电压的基波分量的比值就是被试变压器的短路阻抗。变压器的漏电抗值由绕组的几何尺寸所决定，变压器绕组结构状态的改变势必引起变压器漏电抗的变化，从而引起变压器短路阻抗数值的改变。故便可以通过测量阻抗电压的变化来判定变压器绕组的变形程度。该方法对绕组匝间短路、鼓包等引起漏抗(主要为电感)值明显变化的变形较敏感。

当判断变压器绕组存在变形时，同时应用阻抗电压法及频率响应法是进一步确定绕组变形程度、防止误判断的有效方法。为了检测电力变压器绕组的变形，一般要进行低电压短路阻抗法和频响法两次测试，但由于两种测试法所采用的测试设备及接线方式不同，因此采用不同的测试方法时需要重新接线，极为耗时耗力，给现场测试工作带来了很大不便。

为此，本发明提供一种新的测试方法－扫频短路阻抗法(SFSCR)，基于该方法研制新型的绕组变形测试仪，一次测试可以获得全频范围的短路阻抗曲线，使新型测试仪具备传统的扫频传递函数法测试***和短路阻抗仪的优点，避免因应用其中一种方法判断的局限性，能够高效、准确地检测电力变压器绕组变形情况，为现场工作人员分析判断绕组的工作状态提供了一种新的手段。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种采用扫频短路阻抗法对变压器绕组进行变形测试的方法，能够高效、准确检测电力变压器绕组变形。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的采用扫频短路阻抗法对变压器绕组进行变形测试的方法，采用的测试设备包括能够产生任意频率标准正弦波的大功率扫频信号发生器，输出信号由高频变压器耦合输出并通过输出信号电缆连接至待测变压器绕组；测试设备还包括宽频带高速波形数据采集***，采集***包括至少两路采集通道，每路采集通道分别通过测试电缆连接至变压器绕组，测试设备还包括一个取样电阻(R0)，本方法包括以下步骤：

步骤1)设备连接：采用三端法连接信号电缆和测试电缆，如果是单相变压器，将变压器的二次绕组的两个端子短接；如果是三相变压器，将二次绕组全部短接，对于有中性点引出的三相变压器，连同中性点一起短接,在一次绕组的激励端接入输出信号电缆和测试电缆I，在一次侧绕组的测量端接入测试电缆II，将输出信号电缆的另一端与大功率扫频信号发生器的输出信号端相连接，测试电缆I的另一端与宽频带高速波形数据采集***的一路采集通道输入端子相连接，测试电缆II的另一端与宽频带高速波形数据采集***的另一路采集通道输入端子相连接，同时待测变压器的一次侧绕组的测量端与取样电阻(R0)的一端相连接，而取样电阻(R0)的另一端与输出信号电缆、测试电缆I、测试电缆II的屏蔽层连接到一起，通过一点接地；

步骤2)采样：大功率扫频信号发生器的任意频率标准正弦波信号经高频变压器耦合后输出测试电压Us，经输出信号电缆施加于待测变压器一次绕组，由双通道的宽频带高速波形数据采集***分别采集施加于变压器一次绕组的扫频信号U₁和取样电阻的电压信号U₂；

步骤3)通过测量变压器在二次侧短路的情况下，在不同频率f下的取样电阻R0上的电压，计算出电流I，通过以下公式经矢量运算来获得不同频率下的短路阻抗值Z_k(f)：

短路阻抗的计算公式：

${\stackrel{\→}{Z}}_k\left(f\right)=\left(\frac{{\stackrel{\→}{U}}_1\left(f\right)-{\stackrel{\→}{U}}_2\left(f\right)}{{\stackrel{\→}{I}}_1\left(f\right)}\right)=R\left(f\right)+\mathrm{jX}\left(f\right)$          ①

其中阻抗：|Z_k|＝|R+jX|或

Z_k——阻抗；

R——绕组电阻；

X——绕组电抗；

${\stackrel{\→}{I}}_1\left(f\right)=\frac{{\stackrel{\→}{U}}_2\left(f\right)}{R_0}$          ②

将②带入①，得到：

$\begin{array}{c}{\stackrel{\→}{Z}}_k\left(f\right)=\left(\frac{{\stackrel{\→}{U}}_1\left(f\right)-{\stackrel{\→}{U}}_2\left(f\right)}{{\stackrel{\→}{U}}_2\left(f\right)/R_0}\right)=R_0\left(\frac{{\stackrel{\→}{U}}_1\left(f\right)-{\stackrel{\→}{U}}_2\left(f\right)}{{\stackrel{\→}{U}}_2}\right)\\ =R_0(\frac{{\stackrel{\→}{U}}_1}{{\stackrel{\→}{U}}_2}-1)=R\left(f\right)+\mathrm{jX}\left(f\right)\end{array}$

步骤4)绕组变形判断：通过下述的一种或多种方式的结合对绕组变形进行判断：

方式一：在低频段(30Hz-1kHz)，变压器绕组的短路阻抗值与频率成正比，根据步骤3)计算得到的短路阻抗值绘制阻抗－频率曲线，计算出50Hz时变压器的短路阻抗值，与铭牌值比较，判断变压器是否变形；

方式二：由于变压器绕组发生变形时，在低频段(30Hz-1kHz)的阻抗会发生明显变化，引入(阻抗/角频率)作为新的判断依据参数，观察新引进参数与频率f的关系曲线两次测量的变化程度，对变压器绕组变形进行判断；

方式三：在高频段，Z_k-f曲线与H-f曲线具有负相关性,可以将中高频段的Z_k-f曲线可以转换为H-f曲线，参照频响法进行绕组变形判断；

方式四：扫频短路阻抗法同时可以得到阻抗/角频率－频率曲线(Z_k/ω－f)、电阻－频率曲线(R-f)、电抗－频率曲线(X-f)，上述曲线参数对不同绕组变形的反应灵敏程度，作为诊断绕组变形的依据。

进一步，所述步骤1)中，输出信号电缆和测试电缆I均采用同轴电缆，连接到激励测试钳上再与待测变压器相连，激励测试钳的钳口引出电缆的芯线与变压器绕组接线端相连，激励测试钳的接地端引出电缆屏蔽层与接地点相连接。

进一步，所述步骤1)中，测试电缆II采用同轴电缆，连接到响应测试钳上再与变压器相连，响应测试钳的钳口引出电缆的芯线与变压器绕组接线端相连，响应测试钳的接地端引出电缆屏蔽层与接地点相连接。

进一步，所述大功率扫频信号发生器的主要参数包括：输出电压峰峰值Vp-p≥100V，输出最大功率Pmax≥100W，带宽Bw＝30Hz～1MHz；

进一步，所述取样电阻(R0)为高精度、低温漂、无感的大功率电阻。

本发明的有益效果是：

本发明的方法汲取了频响法和短路阻抗法测试技术的优点，同时进行了相应的改进，从而可以通过一次测量，在低频段也可以提取、计算出50Hz时变压器的短路阻抗值，通过与铭牌值比较，直接可以对变压器是否变形进行初步的判断；同时，还可以利用其它几种判断方法来进行进一步的判断，因此可以达到良好的判断效果，操作方便且准确率高，具备良好的推广应用价值。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明结构示意图；

图2为变压器模型示意图；

图3为单相变压器T网络等效模型图；

图4为单相变压器分布参数等效模型图；

图5为具有Yd连接组别变压器的A-B绕组进行测试时的接线图；

图6为具有Yy连接组别变压器的A-B绕组进行测试时的接线图；

图7为具有Yyn连接组别变压器的A-B绕组进行测试时的接线图；

图8为具有Yd连接组别变压器的B-C绕组进行测试时的接线图；

图9为具有Yy连接组别变压器的B-C绕组进行测试时的接线图；

图10为具有Yyn连接组别变压器的B-C绕组进行测试时的接线图；

图11为具有YNd连接组别变压器的A相进行测试时的接线图；

图12为具有YNy连接组别变压器的A相进行测试时的接线图；

图13为具有YNyn连接组别变压器的A相进行测试时的接线图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

本发明的采用扫频短路阻抗法对变压器绕组进行变形测试的方法，其测试设备包括能够产生任意频率标准正弦波的大功率扫频信号发生器，输出信号由高频变压器耦合输出并通过输出信号电缆连接至待测变压器绕组；测试设备还包括宽频带高速波形数据采集***，采集***包括至少两路采集通道，每路采集通道分别通过测试电缆连接至变压器绕组，测试设备还包括一个取样电阻R0，本方法包括以下步骤：

步骤1)设备连接：如图1所示，采用三端法连接输出信号电缆和测试电缆，如果是单相变压器，将变压器的二次绕组的两个端子短接；如果是三相变压器，将二次绕组全部短接，对于有中性点引出的三相变压器，连同中性点一起短接,在一次绕组的激励端接入输出信号电缆和测试电缆I，在一次侧绕组的测量端接入测试电缆II，将输出信号电缆的另一端与大功率扫频信号发生器的输出信号端相连接，测试电缆I的另一端与宽频带高速波形数据采集***的一路采集通道输入端子相连接，测试电缆II的另一端与宽频带高速波形数据采集***的另一路采集通道输入端子相连接，同时待测变压器的一次侧绕组的测量端与取样电阻R0的一端相连接，而取样电阻R0的另一端与输出信号电缆、测试电缆I、测试电缆II的屏蔽层连接到一起，通过一点接地；

本实施例中，输出信号电缆和测试电缆I均采用同轴电缆，连接到激励测试钳上再与待测变压器相连，激励测试钳的钳口引出电缆的芯线与变压器绕组接线端相连，激励测试钳的接地端引出电缆屏蔽层与接地点相连接；测试电缆II采用同轴电缆，连接到响应测试钳上再与变压器相连，响应测试钳的钳口引出电缆的芯线与变压器绕组接线端相连，响应测试钳的接地端引出电缆屏蔽层与接地点相连接；大功率扫频信号发生器的主要参数包括：输出电压峰峰值Vp-p≥100V，输出最大功率Pmax≥100W，带宽Bw＝30Hz～1MHz。

另外，取样电阻R0的取值应当考虑电缆高频下的匹配特性，一般选择与测试电缆特征阻抗相同；因其精度及稳定性会影响测量误差，因此其选取必须是高精度、低温漂、无感的大功率电阻；

步骤2)采样：大功率扫频信号发生器的任意频率标准正弦波信号经高频变压器耦合后输出测试电压Us，经输出信号电缆施加于待测变压器一次绕组，由双通道的宽频带高速波形数据采集***分别采集施加于变压器一次绕组的扫频信号U₁和取样电阻的电压信号U₂；

步骤3)通过测量变压器在二次侧短路的情况下，在不同频率f下的取样电阻R0上的电压U₂，计算出电流I，通过以下公式经矢量运算来获得不同频率下的短路阻抗值Z_k(f)：

短路阻抗的计算公式：

${\stackrel{\→}{Z}}_k\left(f\right)=\left(\frac{{\stackrel{\→}{U}}_1\left(f\right)-{\stackrel{\→}{U}}_2\left(f\right)}{{\stackrel{\→}{I}}_1\left(f\right)}\right)=R\left(f\right)+\mathrm{jX}\left(f\right)$         ①

其中阻抗：|Z_k|＝|R+jX|或

Z_k——阻抗；

R——绕组电阻；

X——绕组电抗；

${\stackrel{\→}{I}}_1\left(f\right)=\frac{{\stackrel{\→}{U}}_2\left(f\right)}{R_0}$ ②

将②带入①，得到：

$\begin{array}{c}{\stackrel{\→}{Z}}_k\left(f\right)=\left(\frac{{\stackrel{\→}{U}}_1\left(f\right)-{\stackrel{\→}{U}}_2\left(f\right)}{{\stackrel{\→}{U}}_2\left(f\right)/R_0}\right)=R_0\left(\frac{{\stackrel{\→}{U}}_1\left(f\right)-{\stackrel{\→}{U}}_2\left(f\right)}{{\stackrel{\→}{U}}_2}\right)\\ =R_0(\frac{{\stackrel{\→}{U}}_1}{{\stackrel{\→}{U}}_2}-1)=R\left(f\right)+\mathrm{jX}\left(f\right)\end{array}$

步骤4)绕组变形判断：通过下述的一种或多种方式的结合对绕组变形进行判断：

方式一：在低频段(30Hz-1kHz)，变压器绕组的短路阻抗值与频率成正比，根据步骤3)计算得到的短路阻抗值绘制阻抗－频率曲线，计算出50Hz时变压器的短路阻抗值，与铭牌值比较，判断变压器是否变形；

方式二：由于变压器绕组发生变形时，在低频段(30Hz-1kHz)的阻抗会发生明显变化，引入(阻抗/角频率)作为新的判断依据参数，观察新引进参数与频率f的关系曲线两次测量的变化程度，对变压器绕组变形进行判断；

方式三：在高频段，短路阻抗-频率曲线(Zk-f)与频响曲线(H-f)具有负相关性,可以将中高频段的Zk-f曲线转换为H-f曲线，参照频响法进行绕组变形判断；(需要说明的是：研究频响曲线的公式可以发现，根据对数的性质，短路阻抗曲线和频响曲线的绘制机理是一样的，不同的地方在于决定曲线主要特征的量值和成倒数关系，仅仅表现为在曲线上波峰、波谷的反向，但是整体的发展趋势是一样的，由此可以判断出，在高频段，Zk-f曲线与H-f曲线具有负相关性。)

方式四：扫频短路阻抗法同时可以得到阻抗/角频率－频率曲线(Zk/ω－f)、电阻－频率曲线(R-f)、电抗－频率曲线(X-f)，上述曲线参数对不同绕组变形的反应灵敏程度，作为诊断绕组变形的依据。

采用扫频短路阻抗法判断变压器绕组变形的原理如下：

扫频短路阻抗法同时具备扫频阻抗和频响曲线的能力，其测试的原理随着频率变化发生变化。变压器在二次短路的情况下，不同型号的铁芯其导磁能力也就不同，对低频段到高频段的影响较为复杂，鉴于此在理论分析变压器时不能简单地采用固定的模型来进行分析，否则将造成较大的误差。在低频段时(一般f<1kHz)，其主导作用的是铁芯磁场，利用T型等效电路模型来进行描述变压器比较合适；而随着频率的升高，铁芯的导磁能力逐渐减弱，到高频段时(一般f>100kHz)，铁芯的作用只对电场分布有影响，此时用分布参数的等效电路模型进行描述较为合适。

变压器等效模型如图2所示，当频率较低时(<1kHz),分布电容的影响可以忽略，变压器可以作为集中参数，采用T等效网络进行描述(如图3所示)，进行绕组变形测试相当于相当于进行短路阻抗的测试。

当绕组发生变形时，由变形引起的漏抗的变化可以通过短路阻抗值的变化反映出来。变压器的每一对绕组的漏电感L_k是这两个绕组相对距离(同心圆的两个绕组的半径R之差)的增函数，而且L_k与这两个绕组的高度H的算术平均值近似成反比。即漏电感L_k是这对绕组相对位置的函数，即L_k＝f(R、H)，该绕组对中任何一个绕组的变形必定会引起L_k的变化。

由于绕组的短路电抗X_k和短路阻抗Z_k都是漏电感L_k的函数，因此，该绕组对中任一绕组的变形都会引起Z_k和X_k发生相应的变化。

当频率比较高时(>100kHz)，铁芯的磁导能力的大幅度下降，此时可以忽略铁芯的影响，等效模型可以表示为如图4；图4所示是变压器的分布参数等效模型图，这样相当于对变压器进行频响法测试。由匝间短路、饼间短路、绕组扭曲、鼓包或高压引线移位等现象，都会引起分布参数的改变，从而引起频响特性曲线的变化。如果测试时采用大功率扫频信号，测试信号较强，这样抗干扰能力就较强，环境因素引起的不利影响就大大降低。

本发明的方法结合了频响法和短路阻抗法测试技术的优点，通过一次测量，在低频段也可以提取、计算出50Hz时变压器的短路阻抗值，与铭牌值比较，判断变压器是否变形。同时中高频段的测试曲线Z_k-f曲线可以转换为H-f曲线，与历史的保存的FRA频响法曲线可以相比较，可以参照频响法进行判断。测试时实现一次测量可以同时取得变压器绕组的短路阻抗-频率特征曲线和频响特性曲线，实现与两种方法的兼容。

为便于更为准确地理解本发明的接线方式，以下将具体举出相关接线实施例：

接线实施例一：对具有Yd、Yy、Yyn连接组别的变压器进行扫频短路阻抗测试的接线方法包括以下步骤：

(1)如图5、图6、图7所示，对变压器的A-B绕组进行测试：

步骤一：断开变压器与一次设备的所有连接，断开高压侧、中压侧及低压侧的接地开关；

步骤二：通过导线将对侧绕组的三相进行短接，以实现对侧绕组的短路，如对侧绕组有中性点也一并短接，短接后与变压器外壳连接后接地；非被测绕组处于开路状态；

步骤三：将扫频短路阻抗测试仪的测试钳1(即前述的激励测试钳)与被测绕组的A相相连接，输出信号电缆的一端与测试仪的信号输出端子相连接，另一端连接到测试钳1的输出Us端，测试电缆1(即前述的测试电缆I)的一端与测试钳1的激励U1端相连接，另一端与测试仪的输入AD1相连接；将测试钳2(即前述的响应测试钳)与被测绕组的B相相连接，测试电缆2(即前述的测试电缆II)的一端与测试钳2的响应U2端相连接，另一端与测试仪的输入AD2相连接；将测试钳1的和测试钳2的接地端引出接地；

按上述方式连接后，通过扫频短路阻抗测试仪实现对被测变压器A-B绕组的扫频短路阻抗测试。

(2)如图8、图9、图10所示，对变压器的B-C绕组进行测试：

步骤一：断开变压器与一次设备的所有连接，断开高压侧、中压侧及低压侧的接地开关；

步骤二：通过导线将对侧绕组的三相进行短接，以实现对侧绕组的短路，如对侧绕组有中性点也一并短接，短接后与变压器外壳连接后接地；非被测绕组处于开路状态；

步骤三：将扫频短路阻抗测试仪的测试钳1与被测绕组的B相相连接，输出信号电缆的一端与测试仪的信号输出端子相连接，另一端连接到测试钳1的输出Us端，测试电缆1的一端与测试钳1的激励U1端相连接，另一端与测试仪的输入AD1相连接；将测试钳2与被测绕组的C相相连接，测试电缆2的一端与测试钳2的响应U2端相连接，另一端与测试仪的输入AD2相连接；将测试钳1的和测试钳2的接地端引出接地；

按上述方式连接后，通过扫频短路阻抗测试仪实现对被测变压器B-C绕组的扫频短路阻抗测试。

(3)如图11、图12、图13所示，对C-A绕组进行测试：

步骤一：断开变压器与一次设备的所有连接，断开高压侧、中压侧及低压侧的接地开关；

步骤二：通过导线将对侧绕组的三相进行短接，以实现对侧绕组的短路，如对侧绕组有中性点也一并短接，短接后与变压器外壳连接后接地；非被测绕组处于开路状态；

步骤三：将扫频短路阻抗测试仪的测试钳1与被测绕组的C相相连接，输出信号电缆的一端与测试仪的信号输出端子相连接，另一端连接到测试钳1的输出Us端，测试电缆I的一端与测试钳1的激励U1端相连接，另一端与测试仪的输入AD1相连接；将测试钳2与被测绕组的A相相连接，测试电缆2的一端与测试钳2的响应U2端相连接，另一端与测试仪的输入AD2相连接；将测试钳1的接地端和测试钳2的接地端引出接地；

按上述方式连接后，通过扫频短路阻抗测试仪实现对被变压器C-A绕组的扫频短路阻抗测试。

具体实施举例：

某110kV变压器，做扫频短路阻抗测试，阻抗/角频率－频率曲线在低频段出现平移，电阻－频率曲线和电抗－频率曲线在高频段出现波峰反相，频响曲线在低频段有平移，高频段无明显变化，怀疑变压器绕组出现整体压缩或轴向压缩现象。后经掉罩检查，发现变压器绕组确实有轴向压缩。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.采用扫频短路阻抗法对变压器绕组进行变形测试的方法，其特征在于：本方法采用的测试设备包括能够产生任意频率标准正弦波的大功率扫频信号发生器，输出信号由高频变压器耦合输出并通过输出信号电缆连接至待测变压器绕组；测试设备还包括宽频带高速波形数据采集***，采集***包括至少两路采集通道，每路采集通道分别通过测试电缆连接至变压器绕组；测试设备还包括一个取样电阻(R0)，本方法包括以下步骤：

步骤1)设备连接：采用三端法连接输出信号电缆和测试电缆，如果是单相变压器，将变压器的二次绕组的两个端子短接；如果是三相变压器，将二次绕组全部短接，对于有中性点引出的三相变压器，连同中性点一起短接,在一次绕组的激励端接入输出信号电缆和测试电缆I，在一次侧绕组的测量端接入测试电缆II，将输出信号电缆的另一端与大功率扫频信号发生器的输出信号端相连接，测试电缆I的另一端与宽频带高速波形数据采集***的一路采集通道输入端子相连接，测试电缆II的另一端与宽频带高速波形数据采集***的另一路采集通道输入端子相连接，同时待测变压器的一次侧绕组的测量端与取样电阻(R0)的一端相连接，而取样电阻(R0)的另一端与输出信号电缆、测试电缆I、测试电缆II的屏蔽层连接到一起，通过一点接地；

步骤2)采样：大功率扫频信号发生器的任意频率标准正弦波信号经高频变压器耦合后输出测试电压Us，经输出信号电缆施加于待测变压器一次绕组，由双通道的宽频带高速波形数据采集***分别采集施加于变压器一次绕组的扫频信号U₁和取样电阻的电压信号U₂；

步骤3)短路阻抗值计算：通过测量变压器在二次侧短路的情况下，在不同频率f下的取样电阻R0上的电压，计算出电流I，通过以下公式经矢量运算来获得不同频率下的短路阻抗值Z_k(f)：

短路阻抗的计算公式：

${\stackrel{\&RightArrow;}{Z}}_k\left(f\right)=\left(\frac{{\stackrel{\&RightArrow;}{U}}_1\left(f\right)-{\stackrel{\&RightArrow;}{U}}_2\left(f\right)}{{\stackrel{\&RightArrow;}{I}}_1\left(f\right)}\right)=R\left(f\right)+jX\left(f\right)$    ①

其中阻抗：|Z_k|＝|R+jX|或

Z_k——阻抗；

R——绕组电阻；

X——绕组电抗；

${\stackrel{\&RightArrow;}{I}}_1\left(f\right)=\frac{{\stackrel{\&RightArrow;}{U}}_2\left(f\right)}{R_0}$    ②

将②带入①，得到：

$\begin{array}{c}{\stackrel{\&RightArrow;}{Z}}_k\left(f\right)=\left(\frac{{\stackrel{\&RightArrow;}{U}}_1\left(f\right)-{\stackrel{\&RightArrow;}{U}}_2\left(f\right)}{{\stackrel{\&RightArrow;}{U}}_2\left(f\right)/R_0}\right)=R_0\left(\frac{{\stackrel{\&RightArrow;}{U}}_1\left(f\right)-{\stackrel{\&RightArrow;}{U}}_2\left(f\right)}{{\stackrel{\&RightArrow;}{U}}_2}\right)\\ =R_0\left(\frac{{\stackrel{\&RightArrow;}{U}}_1}{{\stackrel{\&RightArrow;}{U}}_2}-1\right)=R\left(f\right)+jX\left(f\right)\end{array}$

步骤4)绕组变形判断：通过下述的一种或多种方式的结合对绕组变形进行判断：

方式一：在低频段(30Hz-1kHz)，变压器绕组的短路阻抗值与频率成正比，根据步骤3)计算得到的短路阻抗值绘制阻抗－频率曲线，计算出50Hz时变压器的短路阻抗值，与铭牌值比较，判断变压器是否变形；

方式二：由于变压器绕组发生变形时，在低频段(30Hz-1kHz)的阻抗会发生明显变化，引入(阻抗/角频率)作为新的判断依据参数，观察新引进参数与频率f的关系曲线两次测量的变化程度，对变压器绕组变形进行判断；

方式三：在高频段，Z_k-f曲线与H-f曲线具有负相关性,可以将中高频段的Zk-f曲线可以转换为H-f曲线，参照频响法进行绕组变形判断；

方式四：扫频短路阻抗法同时可以得到阻抗/角频率－频率曲线(Z_k/ω－f)、电阻－频率曲线(R-f)、电抗－频率曲线(X-f)，上述曲线参数对不同绕组变形的反应灵敏程度，作为诊断绕组变形的依据。

2.根据权利要求1所述的采用扫频短路阻抗法对变压器绕组进行变形测试的方法，其特征在于：所述步骤1)中，输出信号电缆和测试电缆I均采用同轴电缆，连接到激励测试钳上再与待测变压器相连，激励测试钳的钳口引出电缆的芯线与变压器绕组接线端相连，激励测试钳的接地端引出电缆屏蔽层与接地点相连接。

3.根据权利要求1或2所述的采用扫频短路阻抗法对变压器绕组进行变形测试的方法，其特征在于：所述步骤1)中，测试电缆II采用同轴电缆，连接到响应测试钳上再与变压器相连，响应测试钳的钳口引出电缆的芯线与变压器绕组接线端相连，响应测试钳的接地端引出电缆屏蔽层与接地点相连接。

4.根据权利要求1所述的采用扫频短路阻抗法对变压器绕组进行变形测试的方法，其特征在于：所述大功率扫频信号发生器的主要参数包括：输出信号峰峰值Vp-p≥100V，输出最大功率Pmax≥100W，带宽Bw＝30Hz～1MHz。

5.根据权利要求1所述的采用扫频短路阻抗法对变压器绕组进行变形测试的方法，其特征在于：所述取样电阻(R0)为高精度、低温漂、无感的大功率电阻。