變壓器換位導線和組合導線股間短路點的查找與排除方法
隨著電力變壓器向體積小、質(zhì)量輕、容量大的方向發(fā)展，變壓器線圈越來越多地使用換位導線和組合導線。
換位導線以絕緣強度高，絕緣厚度薄的特點起到縮小鐵窗尺寸，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程中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)換位導線和組合導線有股間短路現(xiàn)象。因為股間短路會造成變壓器在運行時的質(zhì)量隱患，所以在生產(chǎn)時一旦發(fā)現(xiàn)有股間短路現(xiàn)象，必須將短路點查找出來并且排除掉。如何合理地選擇故障測試設備和方法，準確、快速地查找股間短路點，縮短變壓器制造周期，成為變壓器制造業(yè)人員非常關心的問題。
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?，F(xiàn)從以下幾點進行具體分析。
導線材質(zhì)不好。扁銅線存在尖角和毛刺，經(jīng)繞制時的彎折和加壓整形，導線的線絕緣被刺破而發(fā)生股間短路。
換位導線（組合導線）技術不過關。如在單股線上漆膜有破損，易形成股間短路。
由于施工不當，造成線絕緣損壞。例如在繞組繞制過程中，換位彎折不當使線絕緣損傷，在對繞組加壓整形時，第一次壓緊力過大使導線匝絕緣受傷。
導線接頭焊接質(zhì)量不好。例如接頭沒銼平，有尖角刺破線絕緣。
2 短路點的查找方法
2.1 出頭彎折處短路點的確定換位導線和組合導線在出頭彎折處較易出現(xiàn)短路現(xiàn)象。所以，當發(fā)現(xiàn)線圈有股間短路現(xiàn)象后，在檢查時，應首先檢查出頭彎折處有無短路點。一般用500V兆歐表的兩接頭與短路的兩根導線的一端連接（如的A，B端），另一端（C，D端）必須分開，不能相接觸。
抓住引線搖動出頭彎折處或用木錘輕敲出頭彎折處，同時觀察500V兆歐表的指針有無變化，以此來判斷出頭彎折處是否有短路點。如果在搖動或敲打出頭彎折處的過程中兆歐表的指針有大幅度擺動，則說明出頭彎折處有短路點。
2.2 非出頭彎折處股間短路點的確定如果短路點不在出頭彎折處而在線圈線匝上，處理起來就比較麻煩，查找短路點也比較困難，一般可使用以下幾種方法。
2.2.1 電橋測電阻法用500V兆歐表測量短路的電阻很低，幾乎為零，則可用電橋法測得短路點。通電一段時間（一般為20~30min）后，關掉電源，將A，B兩端接地放電，然后用手摸導線的表面，F(xiàn)點（短路點）之前的導線因有大電流通過，溫度會比F點之后的溫度高（短路點的溫度最高），這樣也可大致判斷短路點的位置。如有條件，可使用紅外點溫，根據(jù)導線紅外輻射強度的分布可確定其表面溫差并進而判斷短路點的位置。這種方法具有局限性，只適合于短路點在整個線圈的表面，如有其他的線圈層覆蓋住此線圈則很難測到導線的溫度。使用這種方法要注意：用手觸摸導線前一定要將短路的兩根導線接地放電，否則會有危險。
2.2.3 電感負載串聯(lián)法以上兩種方法都是針對于短路點電阻很小的情況。由于某種原因，并聯(lián)導線間存在“半短路”狀態(tài)，短路電阻很大（幾百歐以上），這樣由電橋法是無法測量和計算的，只能用電感負載串聯(lián)法進行。方法如下：用8kVA碰焊機，將調(diào)電壓的插頭拆開，然后將成半短路狀態(tài)的兩根導線串進去，將二次線圈輸出端子用一根截面較大的導線短接（見）。按動碰焊機啟動開關，反復給電、停電，利用碰焊機一次線圈感應較大的感應電流能量，將半短路點擊穿，并使短路點處發(fā)熱冒煙。發(fā)熱冒煙處就是我們要確定的短路點。
2.2.4采用電纜故障測試技術借助電力電纜故障測試技術來查找線圈股間短路點，一般采用電纜探測。電纜探測根據(jù)原理分有許多種，如低壓脈沖反射法、聲磁同步法、音頻感應法等。
70年代以前，通常采用電橋法及低壓脈沖反射法測試電力電纜故障，兩者對低阻故障很準確，但對高阻故障不適用。其后出現(xiàn)了直流閃測法和沖擊閃測法，分別測試間歇故障及高阻故障，兩者均可分為電流和電壓閃測法。電壓法可測率高，波形清晰易判，盲區(qū)比直流法少一倍，但接線復雜，分壓過大時對人及器有危險；電流法則相反。目前這兩種方法是國產(chǎn)高阻故障測試儀的主流方法，基本上解決了電纜高阻故障測試問題。
但儀器有盲區(qū)，且波形有時不夠明顯，需人為判斷，儀器誤差相對較大。
90年代以前，國外發(fā)明二次脈沖法，即結(jié)合高壓發(fā)生器沖擊閃絡技術，在故障點起弧的瞬間通過內(nèi)部裝置觸發(fā)發(fā)射一低壓脈沖，此脈沖在故障點閃絡處（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，復發(fā)一測量脈沖通過故障處直達電纜末端并發(fā)生開路反射，比較兩次低壓脈沖波形可非常容易地判斷故障點（短路點）位置。這是目前最先進的基礎測試法，這種方法判斷精度可達0.4。
目前國內(nèi)一般采用音頻感應法測故障（短路）點。
音頻感應法用于電阻小于10微歐的低阻故障定點。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，并將其送入接收機進行放大，再用耳機或指示儀表鑒別信號的變化。沿電纜線路，直至測到信號的最后一個峰值的突發(fā)終端處，即可判斷出短路點所在的位置。其具體方法如下：將音頻信號發(fā)生器（路徑儀）的輸出端接在被測電纜（導線）的兩故障相上（即中的A，B兩端），音頻電流從一芯通過短路點傳到另一線芯，并回到音頻信號源，然后用接收線圈（探棒），采用音峰法沿被測導線的路徑，接收音頻信號電流的電磁波信號，根據(jù)耳機中音量的高低（或指示儀指針偏轉(zhuǎn)角的大?。﹣泶_定短路點的位置。音頻電流沿導線一芯通過故障點，并經(jīng)過另一線芯回到音頻信號源時，沿途各點的電磁效應由于音頻電流“來”和“去”的方向相反而趨于抵消，在短路點由于短路電流的磁通相同不能抵消，所以接收到的信號最大。最后，測得的信號最大值處即為短路點。過了短路點（1.5m）由于導線中只有雜散電流而無音頻信號電流，所以接收到的信號幾乎為零，且振幅不變。
3 短路點的排除方法若短路點在出頭部位，用拉緊布帶把正常線段綁緊，打開出頭，用肉眼尋找短路點，并用聚酰亞胺薄膜將其絕緣補包好。若短路點在線段內(nèi)部，則需從短路點距出頭較短的一端將線匝退下來，用空線盤將退下來的導線卷好，退到短路點時用拉緊布帶將正常線段綁緊，然后拆開導線外的絕緣紙，用聚酰亞胺薄膜將短路點包扎好，然后將退下來的線匝重新繞到撐架上。如短路點有毛刺則需先用銼刀或砂紙將毛刺磨平后再包扎絕緣。如果是用電感負載串聯(lián)法查找到短路點，則短路點附近的絕緣會被燒焦，必須先去除炭化的絕緣層再進行絕緣包扎。包扎好絕緣后用500V兆歐表測量，看此兩根導線是否仍短路，如仍短路則說明有多點短路，需繼續(xù)查找短路點并包扎好絕緣，如導線不再短路則處理完畢。
4 結(jié)束語以上介紹的幾種短路點查找方法在生產(chǎn)中都實用可行，能有效地查找到短路點。但是線圈的股間短路點有各種不同的情況，而且線圈本身的結(jié)構(gòu)也不一樣，所以在使用時要根據(jù)實際情況選擇最方便的一種方法。
有時候線圈結(jié)構(gòu)復雜，可以幾種方法一起使用，以便更準確地找到短路點并加以排除。
換位導線以絕緣強度高，絕緣厚度薄的特點起到縮小鐵窗尺寸，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程中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)換位導線和組合導線有股間短路現(xiàn)象。因為股間短路會造成變壓器在運行時的質(zhì)量隱患，所以在生產(chǎn)時一旦發(fā)現(xiàn)有股間短路現(xiàn)象，必須將短路點查找出來并且排除掉。如何合理地選擇故障測試設備和方法，準確、快速地查找股間短路點，縮短變壓器制造周期，成為變壓器制造業(yè)人員非常關心的問題。
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?，F(xiàn)從以下幾點進行具體分析。
導線材質(zhì)不好。扁銅線存在尖角和毛刺，經(jīng)繞制時的彎折和加壓整形，導線的線絕緣被刺破而發(fā)生股間短路。
換位導線（組合導線）技術不過關。如在單股線上漆膜有破損，易形成股間短路。
由于施工不當，造成線絕緣損壞。例如在繞組繞制過程中，換位彎折不當使線絕緣損傷，在對繞組加壓整形時，第一次壓緊力過大使導線匝絕緣受傷。
導線接頭焊接質(zhì)量不好。例如接頭沒銼平，有尖角刺破線絕緣。
2 短路點的查找方法
2.1 出頭彎折處短路點的確定換位導線和組合導線在出頭彎折處較易出現(xiàn)短路現(xiàn)象。所以，當發(fā)現(xiàn)線圈有股間短路現(xiàn)象后，在檢查時，應首先檢查出頭彎折處有無短路點。一般用500V兆歐表的兩接頭與短路的兩根導線的一端連接（如的A，B端），另一端（C，D端）必須分開，不能相接觸。
抓住引線搖動出頭彎折處或用木錘輕敲出頭彎折處，同時觀察500V兆歐表的指針有無變化，以此來判斷出頭彎折處是否有短路點。如果在搖動或敲打出頭彎折處的過程中兆歐表的指針有大幅度擺動，則說明出頭彎折處有短路點。
2.2 非出頭彎折處股間短路點的確定如果短路點不在出頭彎折處而在線圈線匝上，處理起來就比較麻煩，查找短路點也比較困難，一般可使用以下幾種方法。
2.2.1 電橋測電阻法用500V兆歐表測量短路的電阻很低，幾乎為零，則可用電橋法測得短路點。通電一段時間（一般為20~30min）后，關掉電源，將A，B兩端接地放電，然后用手摸導線的表面，F(xiàn)點（短路點）之前的導線因有大電流通過，溫度會比F點之后的溫度高（短路點的溫度最高），這樣也可大致判斷短路點的位置。如有條件，可使用紅外點溫，根據(jù)導線紅外輻射強度的分布可確定其表面溫差并進而判斷短路點的位置。這種方法具有局限性，只適合于短路點在整個線圈的表面，如有其他的線圈層覆蓋住此線圈則很難測到導線的溫度。使用這種方法要注意：用手觸摸導線前一定要將短路的兩根導線接地放電，否則會有危險。
2.2.3 電感負載串聯(lián)法以上兩種方法都是針對于短路點電阻很小的情況。由于某種原因，并聯(lián)導線間存在“半短路”狀態(tài)，短路電阻很大（幾百歐以上），這樣由電橋法是無法測量和計算的，只能用電感負載串聯(lián)法進行。方法如下：用8kVA碰焊機，將調(diào)電壓的插頭拆開，然后將成半短路狀態(tài)的兩根導線串進去，將二次線圈輸出端子用一根截面較大的導線短接（見）。按動碰焊機啟動開關，反復給電、停電，利用碰焊機一次線圈感應較大的感應電流能量，將半短路點擊穿，并使短路點處發(fā)熱冒煙。發(fā)熱冒煙處就是我們要確定的短路點。
2.2.4采用電纜故障測試技術借助電力電纜故障測試技術來查找線圈股間短路點，一般采用電纜探測。電纜探測根據(jù)原理分有許多種，如低壓脈沖反射法、聲磁同步法、音頻感應法等。
70年代以前，通常采用電橋法及低壓脈沖反射法測試電力電纜故障，兩者對低阻故障很準確，但對高阻故障不適用。其后出現(xiàn)了直流閃測法和沖擊閃測法，分別測試間歇故障及高阻故障，兩者均可分為電流和電壓閃測法。電壓法可測率高，波形清晰易判，盲區(qū)比直流法少一倍，但接線復雜，分壓過大時對人及器有危險；電流法則相反。目前這兩種方法是國產(chǎn)高阻故障測試儀的主流方法，基本上解決了電纜高阻故障測試問題。
但儀器有盲區(qū)，且波形有時不夠明顯，需人為判斷，儀器誤差相對較大。
90年代以前，國外發(fā)明二次脈沖法，即結(jié)合高壓發(fā)生器沖擊閃絡技術，在故障點起弧的瞬間通過內(nèi)部裝置觸發(fā)發(fā)射一低壓脈沖，此脈沖在故障點閃絡處（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，復發(fā)一測量脈沖通過故障處直達電纜末端并發(fā)生開路反射，比較兩次低壓脈沖波形可非常容易地判斷故障點（短路點）位置。這是目前最先進的基礎測試法，這種方法判斷精度可達0.4。
目前國內(nèi)一般采用音頻感應法測故障（短路）點。
音頻感應法用于電阻小于10微歐的低阻故障定點。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，并將其送入接收機進行放大，再用耳機或指示儀表鑒別信號的變化。沿電纜線路，直至測到信號的最后一個峰值的突發(fā)終端處，即可判斷出短路點所在的位置。其具體方法如下：將音頻信號發(fā)生器（路徑儀）的輸出端接在被測電纜（導線）的兩故障相上（即中的A，B兩端），音頻電流從一芯通過短路點傳到另一線芯，并回到音頻信號源，然后用接收線圈（探棒），采用音峰法沿被測導線的路徑，接收音頻信號電流的電磁波信號，根據(jù)耳機中音量的高低（或指示儀指針偏轉(zhuǎn)角的大?。﹣泶_定短路點的位置。音頻電流沿導線一芯通過故障點，并經(jīng)過另一線芯回到音頻信號源時，沿途各點的電磁效應由于音頻電流“來”和“去”的方向相反而趨于抵消，在短路點由于短路電流的磁通相同不能抵消，所以接收到的信號最大。最后，測得的信號最大值處即為短路點。過了短路點（1.5m）由于導線中只有雜散電流而無音頻信號電流，所以接收到的信號幾乎為零，且振幅不變。
3 短路點的排除方法若短路點在出頭部位，用拉緊布帶把正常線段綁緊，打開出頭，用肉眼尋找短路點，并用聚酰亞胺薄膜將其絕緣補包好。若短路點在線段內(nèi)部，則需從短路點距出頭較短的一端將線匝退下來，用空線盤將退下來的導線卷好，退到短路點時用拉緊布帶將正常線段綁緊，然后拆開導線外的絕緣紙，用聚酰亞胺薄膜將短路點包扎好，然后將退下來的線匝重新繞到撐架上。如短路點有毛刺則需先用銼刀或砂紙將毛刺磨平后再包扎絕緣。如果是用電感負載串聯(lián)法查找到短路點，則短路點附近的絕緣會被燒焦，必須先去除炭化的絕緣層再進行絕緣包扎。包扎好絕緣后用500V兆歐表測量，看此兩根導線是否仍短路，如仍短路則說明有多點短路，需繼續(xù)查找短路點并包扎好絕緣，如導線不再短路則處理完畢。
4 結(jié)束語以上介紹的幾種短路點查找方法在生產(chǎn)中都實用可行，能有效地查找到短路點。但是線圈的股間短路點有各種不同的情況，而且線圈本身的結(jié)構(gòu)也不一樣，所以在使用時要根據(jù)實際情況選擇最方便的一種方法。
有時候線圈結(jié)構(gòu)復雜，可以幾種方法一起使用，以便更準確地找到短路點并加以排除。
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