Межвитковые замыкания в обмотках силовых потребительских трансформаторов 6–10/0,4 кВ являются основной причиной выхода трансформаторов из строя [1]. Но на ранней стадии повреждения, когда поражены всего один или несколько витков, токовая защита не способна их обнаружить. Между тем ток, протекающий по короткозамкнутому витку, разогревает проводник и изоляцию, постепенно прожигая ее и вовлекая в аварию все новые витки. Когда же поражение охватит значительное количество витков, начнется выделение газов и сработает газовая защита, повреждение обмоток оказывается настолько значительным, что ремонт таких трансформаторов по стоимости соизмерим с покупкой нового трансформатора [2]. Поэтому важно диагностировать межвитковые замыкания на ранней стадии развития.
Если трансформатор работает с нагрузкой, близкой к номинальной, то токи, вызванные межвитковым замыканием в обмотках на ранней стадии развития, составляют весьма незначительную долю в общей нагрузке трансформатора, поэтому выявить межвитковые замыкания в рабочем режиме трансформатора затруднительно.
Наиболее просто межвитковые замыкания в обмотках трансформатора можно выявить, исследуя токи в фазах трансформатора в режиме холостого хода. Например, на рис. 1 представлены полученные экспериментальным путем векторные диаграммы фазных токов неповрежденного трансформатора (рис. 1а) и имеющего межвитковое замыкание в фазе С (рис. 1б). В представленных диаграммах направление тока фазы А условно принято совпадающим с осью абсцисс.
Признаки межвитковых замыканий могут быть определены из сравнения представленных векторных диаграмм: токи в фазах изменяют свою величину, углы между векторами токов также изменяются. При этом сумма абсолютных значений фазных токов при появлении межвиткового замыкания увеличивается, хотя отдельные токи могут даже уменьшиться. Увеличение суммы токов объясняется тем, что токи, циркулирующие по короткозамкнутым виткам, потребляют мощность, расходуемую на нагрев, и создают дополнительную нагрузку на трансформатор.