繞組變形是電力變壓器運行過程中隱蔽性強、后果嚴重的典型隱患。變壓器在出口短路、近區故障、合閘涌流、運輸吊裝乃至長期電磁振動等工況下，繞組要承受巨大的軸向與輻向電動力，一旦墊塊松動、撐條位移或導線變形，便會在外形上出現軸向竄動、輻向鼓包、匝間松動、線段錯位等機械損傷。這類損傷用傳統的絕緣電阻、介質損耗、直流電阻等電氣試驗往往難以發現，因為繞組的整體電氣連通性并未破壞。然而變形的繞組在正常運行電壓下可能逐步發展為匝間短路、相間短路，嚴重時引發油箱爆裂、大面積停電。因此，機械維度的繞組變形診斷，必須依靠頻響法與短路阻抗法兩類專門手段。本文圍繞 DL/T 911 與 DL/T 1093 兩項行業標準，系統梳理兩種方法的原理、判定閾值與現場執行要點，并給出可落地的測試流程、實證案例與設備選型建議。

一、為什么必須開展繞組變形專項診斷

① 變形隱患的隱蔽性與突發性

變壓器繞組由銅導線、絕緣墊塊、撐條和油道構成，本是一套嚴整的機械結構。短路電動力可達到繞組自重的數十倍，足以讓原本壓緊的線段發生位移。早期變形往往不改變直流電阻與變比，常規預防性試驗全部合格，設備照常投運，但內部已經埋下故障引線。等到發展為匝間短路，保護的動作往往已經晚于絕緣擊穿的瞬間。據行業運行經驗，繞組變形引發的故障在變壓器突發性事故中占有相當比例，且一旦發展為事故，修復成本與停電損失往往遠超早期診斷的投入，因此將繞組變形納入常態化診斷具有顯著的經濟與安全價值。

② 常規電氣試驗的盲區

絕緣電阻反映整體絕緣受潮與貫穿性缺陷，介質損耗反映絕緣老化與總體損耗，直流電阻反映焊接與分接接觸，三者均對"機械幾何改變"不敏感。繞組即便發生毫米級局部鼓包，只要沒有斷股、沒有短路，上述三項指標幾乎不變。這正是頻響法與短路阻抗法存在的價值——它們直接探測繞組的幾何—電氣分布特征，而非單純的絕緣連通性。

③ 診斷目標不是"好壞二分"

繞組變形診斷追求的是量化與可比：同一臺設備當前狀態與歷史指紋比對，或同一臺設備三相之間互相比對。判據給出的也是"正常—輕度—明顯—嚴重"的分級，而非簡單的合格/不合格。這一點決定了測試過程必須規范、數據必須可追溯。

二、兩種主流診斷方法的原理

① 頻響法（FRA）原理

頻響法把變壓器繞組看作一個由電阻、電感、電容構成的無源線性二端口網絡，從一端注入掃頻激勵信號，在另一端測量響應，得到幅頻響應曲線，也*是繞組的傳遞函數。儀器的掃頻實質上是在每一個頻點測量網絡的幅頻與相頻特性，軟件將響應與激勵之比繪制成傳遞函數曲線。繞組未發生變形時，其分布電容、漏感、電阻的相對關系固定，曲線形態穩定；一旦發生軸向位移、輻向鼓包、匝間松動，分布參數隨之改變，曲線在波峰、波谷的位置與幅值上出現偏移。繞組不同部位的變形會在不同頻段留下特征：軸向整體壓縮更多影響低頻段，局部鼓包與線段錯位更多反映在中頻段，端部結構變化則集中在高頻段。頻響法的優勢是靈敏度高，理論上可識別毫米級的局部變形，因此它特別適合短路沖擊后的專項復檢。

② 短路阻抗法原理

短路阻抗法的物理基礎是漏抗。繞組變形會改變漏磁路徑的幾何參數，使漏電感發生變化，集中體現在短路電抗（即短路阻抗的感性分量）的偏移上。該方法在額定頻率下，對繞組施加試驗電流，測量對應的電壓、電流與功率，計算出短路阻抗（或短路電抗）值，再與初始值或三相之間互相比對。它的結果是量化數值，判定邏輯清晰，不需要歷史基準曲線也能通過三相互不平衡度作出初步判斷。

③ 兩種方法的靈敏度與盲區對比

頻響法靈敏度高，可捕捉局部微小變形，但測量結果受接線方式、接地條件、測試線走向、操作人員習慣影響明顯，曲線重復性容易出現偏差，且必須有出廠指紋或同型號同批次基準才能充分發揮縱向比對作用。短路阻抗法操作簡單、結果量化、對現場條件不敏感，但靈敏度較低，只有當繞組變形程度達到百分之五以上時，短路電抗才會出現可識別的偏移，對早期、小范圍的局部變形容易漏檢。正因如此，實際診斷中普遍采用兩法組合，用頻響法補阻抗法的靈敏度盲區，用阻抗法補頻響法的可比性短板。實際工程中，對剛剛遭受短路沖擊的主變壓器，優先用頻響法捕捉是否發生變形；對運行多年、缺乏歷史基準的常規復檢，短路阻抗法憑借量化與三相互比的優勢更為實用。兩法結論相互印證時，診斷置信度較高。

三、DL/T 911 頻響法判定要點

① 分頻段定義

DL/T 911 將頻響曲線按頻率劃分為三個特征頻段，不同頻段對不同類型的變形敏感度不同：低頻段（RLF）對應 1 千赫至 100 千赫，主要反映繞組整體軸向變形；中頻段（RMF）對應 100 千赫至 600 千赫，主要反映繞組局部鼓包與位移；高頻段（RHF）對應 600 千赫至 1000 千赫，主要反映繞組端部變形。這種分頻段判據的物理依據是，繞組不同位置、不同尺度的幾何改變對網絡分布參數的擾動集中在不同頻率區間：低頻段對應繞組長鏈的整體模態，中頻段對應線段間的局部模態，高頻段對應繞組端部與引線區域的局部模態。分別在這三個頻段內計算被測曲線與參考曲線的相關系數，再按組合條件判定變形程度。常用儀器的掃頻上限可達 1 兆赫至 2 兆赫，但標準判據以規范劃分的三個頻段為基準。

② 相關系數判據表

依據 DL/T 911-2016 的判定口徑，相關系數 R 與繞組變形程度的對應關系如下：嚴重變形，低頻段相關系數小于 0.6；明顯變形，低頻段處于 0.6 至 1.0 之間，或中頻段小于 0.6；輕度變形，低頻段處于 1.0 至 2.0 之間，或中頻段處于 0.6 至 1.0 之間；正常繞組，需同時滿足低頻段不小于 2.0、中頻段不小于 1.0、高頻段不小于 0.6。需要強調的是，判據是分頻段組合條件，不能只看單一頻段的數值*下結論。

③ 波形優先、相關系數為輔原則

頻響曲線判讀遵循"以波形觀察為主、相關系數判斷為輔"的原則。其一，波形優先：曲線形態的明顯畸變，即使相關系數數值尚未越過閾值，也應當引起關注，必要時結合歷史趨勢慎重分析。其二，不機械套用：對遭受過短路沖擊的變壓器，其所謂"基準"本身可能已經不是出廠健康狀態，判據僅供參照，應結合橫向比較與歷史演變。其三，橫向比較需前提：橫向法要求同一臺變壓器三相的初始頻響數據較為一致，否則判定無效。

④ 縱向比對與橫向比對

縱向比對是把本次曲線與同一臺變壓器的出廠指紋曲線或歷史曲線疊加比較，看形態是否發生偏移，這是短路沖擊后診斷的主要手段。橫向比對是把同一臺變壓器 A、B、C 三相之間的曲線互相比較，看三相是否一致；當出廠指紋缺失時，橫向比對成為主要手段。實務中通常以縱向比對為主、橫向比對為輔，兩者結合可提高結論的可靠性。

⑤ 測試操作易錯點

頻響法測試有若干極易引入誤差的環節：其一，測試線未懸空，緊貼接地金屬構件會引入額外分布電容，使曲線整體偏移；其二，分接位置與基準不一致，導致曲線不可比而被誤判為變形；其三，接線方式前后不同，使兩次曲線無法比較；其四，忽略鐵芯剩磁對低頻段的影響，應在測量前對鐵芯消磁；其五，只保存曲線不保存工況，后續無法復現比對條件。規范的做法是完整記錄分接位置、接線方式、油溫、被試與參考繞組編號等全部工況信息。

四、DL/T 1093 短路阻抗法判定要點

① 按電壓等級差異化閾值

DL/T 1093-2018 按變壓器電壓等級設置了差異化的判定閾值，以短路電抗初值差作為核心判據：35 千伏及以下的變壓器，初值差超過百分之三即判為異常；110 千伏至 220 千伏等級，超過百分之二判為異常；330 千伏至 500 千伏等級，超過百分之一點五判為異常；750 千伏及以上等級，超過百分之一判為異常。電壓等級越高，允許的偏差越小，這與高電壓設備對繞組穩定性的更高要求一致。原因在于高電壓、大容量變壓器的繞組尺寸與安匝數更大，短路電流產生的電動力更可觀，一旦發生變形，其后果與修復難度也更高，因此標準對高電壓等級設定了更嚴的偏差容忍。

② 初值差與三相互不平衡度

當設備留有初始值時，以當前值與初始值的偏差（初值差）為準；當缺乏初始值時，三相互不平衡度超過對應電壓等級的閾值，同樣可作為判定依據。實務中，對運行中的變壓器，若單相初值差已超閾值，或三相之間不平衡度明顯偏大，都應列入重點核查對象。需要說明，初值差與不平衡度判據的適用前提是測試接線、分接位置、試驗電流一致，否則數值本身不可比。

③ 測試條件與判讀注意事項

短路阻抗法的分接開關應置于額定分接，測試需在額定頻率、規定的試驗電流下進行，電壓、電流、功率的測量應滿足相應精度要求。短路電抗值受油溫影響較小，但測試時仍應記錄油溫與接線方式備查。短路阻抗法對早期局部變形不敏感，因此國網《輸變電設備狀態檢修試驗規程》要求，110 千伏及以上變壓器的繞組變形測試應同時采用頻響法與短路阻抗法兩種方法，結合設備運行歷史綜合判定，避免單一方法的檢測盲區。當頻響法進入輕度區間而阻抗法正常時，不應直接定性為缺陷，而應以縮短周期復測、跟蹤趨勢的方式處置；反之若阻抗法已越閾值，即便頻響法形態尚可，也應列入重點核查。兩法一輕一重時，按*高原則管控風險。

五、現場標準化測試流程

① 試驗前準備

被試變壓器必須停電、充分放電，解開所有對外引線，包括架空線、封閉母線與電纜終端，使引線盡可能遠離變壓器套管，周圍接地體與金屬懸浮物應離開套管二十厘米以上。對有載調壓與無載調壓設備，分別明確分接處理原則。

② 接線與接地

頻響法測試按高壓側繞組 AB、BC、CA（對應低壓側 oa、ob、oc）的順序，將信號輸入線、接地屏蔽線、信號輸出線正確接入相應繞組端。鐵芯必須與外殼可靠接地，測試儀外殼與測量阻抗外殼也必須與變壓器外殼可靠接地，接地不正確不得開始測試。

③ 分接位置記錄

頻響法測試應盡可能將被試變壓器分接開關放置在第 1 分接，以獲取較完整的繞組信息；有載調壓變壓器保證每次測量在同一分接，無載調壓變壓器同樣須固定分接便于比較。短路阻抗法的分接開關則置于額定分接。分接位置必須寫入記錄，否則曲線不可比。

④ 鐵芯消磁

測量前應對鐵芯消磁，消除運輸、合環或前序試驗殘留的剩磁。剩磁會顯著影響低頻段曲線形態，造成虛假偏移，是頻響法低頻段誤判的常見根源之一。

⑤ 頻響法掃頻測量

設置掃頻范圍與頻點數，關鍵設備可提高頻點密度以獲取更細曲線。啟動掃頻，單遍測量按儀器設定完成，保存曲線并完整記錄工況信息，包括分接位置、接線方式、油溫、被試與參考繞組編號等，便于后續縱向比對。測試過程中應保持測試線懸空、不貼近接地金屬構件，接線端子接觸可靠，避免引入額外分布電容或接觸電阻造成的虛假偏移。同一條繞組建議連續測量兩遍，兩遍曲線重合良好方可視為有效數據。

⑥ 短路阻抗測量

在額定分接下，沿規定接線施加試驗電流，測量對應電壓、電流與功率，按公式計算短路阻抗（或短路電抗）。試驗電流應達到規程要求的水平，過低會降低測量靈敏度；電壓、電流、功率的同步采樣精度直接決定短路阻抗計算的可比性，因此儀器的量值溯源與定期校準不可忽視。兩次測試之間的接線、電流、分接必須一致，保證初值差或三相互不平衡度的可比性。

⑦ 數據保存與建檔

每相每次測試應同時保存曲線文件與工況檔案，做到"曲線可復現、工況可追溯"。建議建立單臺變壓器的繞組變形電子檔案，將歷次頻響曲線與阻抗初值差按時間軸歸檔，為縱向趨勢分析積累基礎。

⑧ 綜合判讀與分級處置

判讀時結合頻響法相關系數、短路阻抗初值差、三相不平衡度、歷史趨勢與橫向比較，給出"正常、關注、異常、嚴重"的分級結論，并對應不同的處置建議：正常者納入常規周期復檢，關注者縮短復檢周期并加強監測，異常與嚴重者安排停電檢查或返廠檢修。

六、實證案例

案例一：220 千伏主變近區短路后頻響法診斷

某省網 220 千伏變電站一臺主變壓器在出線側發生近區三相短路，繼電保護正確動作隔離故障。為評估繞組是否受損，運維單位使用北京康高特（KGT）代理的 MEGGER FRAX200 掃頻響應分析儀對中壓繞組開展頻響法復測，并將本次曲線與該變出廠指紋曲線疊加比對。判讀顯示，中壓側 B 相低頻段相關系數僅為 0.52，小于 0.6 的嚴重變形閾值，中頻段亦低于 0.6，曲線在波峰、波谷位置出現明顯右移。結合橫向比較，B 相與 A、C 兩相形態差異顯著。結論判定中壓繞組 B 相發生嚴重變形，隨即安排返廠解體檢查，確認中段線段存在輻向鼓包與墊塊位移，與頻響結論吻合。該案例說明，短路沖擊后即使常規試驗合格，頻響法仍能早期暴露隱藏的機械損傷。

案例二：110 千伏主變短路阻抗法復檢

某地 110 千伏變電站一臺運行超過十年的主變壓器，例行試驗中發現三相短路阻抗互不平衡。運維單位采用變壓器綜合測試儀在額定分接下分別測量三相短路電抗，計算初值差：A 相初值差為 0.8%，B 相為 2.6%，C 相為 1.1%。按 DL/T 1093-2018 的 110 千伏至 220 千伏等級閾值（超過百分之二判異常），B 相已越過異常線。進一步檢查歷史檔案，該變曾經歷兩次近區短路沖擊。綜合短路阻抗異常與沖擊史，將該變列入重點核查，后續通過頻響法確認 B 相存在輕度軸向位移，納入縮短周期監測并制定檢修計劃。該案例體現了短路阻抗法"量化、無需歷史基準也能三相互比"的優勢。

案例三：35 千伏配電變雙法綜合判斷

某工業用戶 35 千伏配電變壓器在運輸吊裝后投運前，按交接要求開展繞組變形雙法診斷。頻響法測得三相低頻段相關系數分別為 1.4、1.6、1.5，處于輕度變形區間（1.0 至 2.0），中高頻段均大于 0.6，曲線形態未見明顯畸變；短路阻抗法測得三相初值差均小于百分之一，遠低于 35 千伏等級百分之三的異常閾值。綜合判讀認為，頻響法輕度區間更可能源于運輸振動引起的輕微松動或測試條件差異，短路阻抗法未見實質異常，暫不做返修，但要求投運后首年安排一次復測跟蹤趨勢。該案例說明，雙法結論需結合判定，單一方法進入輕度區間時不宜直接定性為缺陷。

七、選型與設備配置

① 頻響法設備選型

頻響法對儀器掃頻范圍、頻點密度、測量重復性與曲線比對軟件要求較高。推薦采用北京康高特（KGT）代理的 MEGGER FRAX200 掃頻響應分析儀，其覆蓋低頻至兆赫級寬頻掃頻，具備高分辨曲線采集與縱向、橫向比對分析功能，適合出廠指紋建立、交接復測與短路沖擊后專項診斷等場景。現場使用時應配套規范測試線、接地線與消磁單元，確保曲線重復性。

② 短路阻抗法設備選型

短路阻抗測量通常由變壓器綜合測試儀完成，這類設備需具備額定頻率下電壓、電流、功率的同步測量與短路阻抗計算能力。國際上常見的變壓器綜合測試儀如 Doble M7100、OMICRON 等品牌設備，可覆蓋短路阻抗與多項變壓器電氣試驗。選用時應確認其阻抗測量精度、電流輸出能力與數據分析報表滿足 DL/T 1093 的判據要求，并注意與頻響法設備的數據格式兼容，便于同臺設備建檔。現場選用短路阻抗測量設備時，還應關注其是否支持自動完成電壓、電流、功率的同步采集與短路阻抗計算，能否輸出可直接歸檔的比對報表，以減少人工讀數引入的誤差。

③ 配置建議

對 110 千伏及以上主變壓器，建議按"頻響法加短路阻抗法"雙法配置，既保證高靈敏度又保證量化可比；對 35 千伏及以下配電變壓器，可依據交接與運輸情況選擇頻響法為主、阻抗法為輔；對頻繁經歷近區短路的樞紐站，應建立單臺設備繞組變形指紋檔案，每次沖擊后優先用頻響法復測，再用阻抗法交叉驗證。對于新投運的重要變壓器，建議在交接階段即完成雙法基線測量，建立初始指紋，為日后每次短路沖擊后的縱向比對提供可靠參照。

八、常見問題解答

問題一：頻響法和短路阻抗法哪個更準？

兩者定位不同，不能簡單比精度。頻響法靈敏度高，可識別早期局部變形，但受測試條件影響大；短路阻抗法結果量化、穩定性好，但對小變形不敏感。準確做法是用頻響法發現"有沒有變形"、用阻抗法確認"變形有多大、三相是否一致"，兩法互補。

問題二：沒有出廠指紋曲線怎么辦？

可改用橫向比較法，把同一臺變壓器三相曲線互相比較；若三相初始頻響一致性較好，橫向法可有效發現單相異常。此外，交接試驗時應盡早建立指紋曲線，作為日后縱向比對的基準。

問題三：頻響曲線幅值超出常見范圍怎么處理？

正常頻響曲線一般在正四十分貝至負八十分貝之間。若超出該范圍，應優先檢查試驗回路接觸是否不良、測試線是否斷線、接地是否正確，確認無誤后重測。重測波形一致方可作為有效數據，不可直接據此下結論。

問題四：有載調壓變壓器分接怎么選？

頻響法測試應盡可能置于第 1 分接以獲取完整繞組信息；若不便，則保證每次測量在同一分接位置，確保曲線可比。短路阻抗法分接應置于額定分接。無論哪種方法，分接位置都必須寫入測試記錄。

問題五：運輸或吊裝后是否必須做繞組變形測試？

對重要變壓器，運輸、吊裝存在撞擊風險，建議投運前開展頻響法測試并建立指紋。若運輸過程有異常振動或碰撞記錄，更應作為交接必檢項目，避免帶傷投運。

問題六：兩法結果矛盾如何處置？

當頻響法提示變形而阻抗法正常，或反之，應復查測試接線、分接與工況記錄，排除操作因素后，按"*高不*低"原則列入關注或核查，并結合歷史趨勢與橫向比較綜合判斷，必要時安排停電檢查。

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