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變壓器繞組變形測試儀 變壓器繞組變形分析儀

頻率響應(yīng)分析法是目前國際上較為先進(jìn)的一種繞組變形診斷方法，他能夠檢測到微弱的繞組變形，并且具有較強(qiáng)的抗干擾能力，適合現(xiàn)場使用的要求。由于LVI法與FRA法都是通過比較波形進(jìn)行判斷的，可快速測出變壓器短路阻抗的（0.2%～0.3%）的變化，其靈敏度是較高的，但如何從量值上去判斷短路實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)測量電抗值的變化統(tǒng)一起來，尚須積累經(jīng)驗(yàn)。本文結(jié)合變壓器繞組發(fā)生局部的機(jī)械變形后電氣參數(shù)的變化，闡述了通過測量變壓器各個繞組的傳遞函數(shù)H（jω），并對測試結(jié)果進(jìn)行縱向或橫向（三相之間）比較，診斷繞組的扭曲、鼓包、移位等變形的方法。

通常變壓器在遭受短路故障電流沖擊后，繞組將發(fā)生局部變形，即使沒有立即損壞，也有可能留下嚴(yán)重的故障隱患。例如：首先，絕緣距離將發(fā)生改變，固體絕緣受到損傷后將導(dǎo)致局部放電發(fā)生。當(dāng)遇到雷電過電壓作用時便有可能發(fā)生匝間、餅間擊穿，導(dǎo)致突發(fā)性絕緣事故，甚至在正常運(yùn)行電壓下，因局部放電的長期作用也可能引發(fā)絕緣擊穿事故。其次，繞組機(jī)械性能下降，當(dāng)再次遭受短路事故時，將承受不住巨大的電動力作用而發(fā)生損壞事故。因此，積極開展變壓器繞組變形工作，及時發(fā)現(xiàn)哪些有問題的變壓器，并有計(jì)劃地進(jìn)行吊罩驗(yàn)證和檢修，不但可節(jié)省大量的人力、物力，對防止變壓器事故的發(fā)生也有極其重要的作用。目前，世界各國都在積極開展變壓器繞組變形診斷工作，有些國家甚至把該項(xiàng)工作作為變壓器預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目中的首要工作。下面簡要介紹變壓器繞組變形的檢測方法。

一、變壓器繞組變形的檢測方法

變壓器繞組發(fā)生局部的機(jī)械變形后，其內(nèi)部的電感、電容等分布參數(shù)必然會發(fā)生相對變化。最早使用的繞組變形診斷方法是集中參數(shù)檢測法，它是通過測量繞組的短路阻抗等集中參數(shù)的變化來判斷變壓器是否發(fā)生變形。多年來的使用經(jīng)驗(yàn)表明，該方法對測試條件要求較高，在現(xiàn)場往往難以獲得必要的檢測靈敏度，有時僅對那些繞組變形嚴(yán)重的變壓器有效。

近年來，國內(nèi)外大量的研究成果表明，利用網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)，通過測量變壓器各個繞組的傳遞函數(shù)H（jω），并對測試結(jié)果進(jìn)行縱向或橫向（三相之間）比較，可以靈敏而有效地診斷出繞組的扭曲、鼓包、移位等變形現(xiàn)象。因?yàn)楫?dāng)頻率超過1KHz時，變壓器的鐵芯基本不起作用，每個繞組均可視為一個由電阻、電容、電感等分布參數(shù)構(gòu)成的無源線性二端口網(wǎng)絡(luò)。若忽略繞組的電阻（通常很?。?，則繞組的等值電路如圖1所示。根據(jù)電路理論，它是可以通過傳遞函數(shù)H(jω)對其特性進(jìn)行描述的。如果繞組發(fā)生機(jī)械變形，勢必會改變網(wǎng)絡(luò)的L、K、C等分布參數(shù)，導(dǎo)致其傳遞函數(shù)H(jω)的零、極點(diǎn)分布發(fā)生變化。

二、變壓器繞組變形低壓脈沖法檢測方法

低壓脈沖法的測試原理如圖2所示。在變壓器繞組的一端對地加入一個標(biāo)準(zhǔn)脈沖電壓信號（通常不超過300V），利用數(shù)字化記錄設(shè)備同時測量繞組兩端的對地電壓U0（t）和Ui（t），并進(jìn)行相應(yīng)的處理，可得到該繞組的脈沖響應(yīng)特性h(t)或傳遞函數(shù)H（jω）,即 h(t)=U0(t)/Ui(t) ,H(jω)=H0（jω）/Ui(jω) 由于LVI法采用的是時域脈沖分析技術(shù)，在現(xiàn)場使用時較易受外界干擾和靈敏度校正過程的影響，需要使用一種特殊結(jié)構(gòu)和精細(xì)調(diào)整的測試系統(tǒng)，以消除脈沖傳遞過程中的折、反射以及脈沖信號源的不穩(wěn)定性問題，故現(xiàn)場使用往往較難以保證結(jié)構(gòu)的重復(fù)性。

三、變壓器繞組變形率響應(yīng)分析法檢測方法

頻率響應(yīng)分析法的測試原理如圖3所示。在繞組的一端加入掃頻電壓信號Us（可依次輸出不同頻率的正弦波電壓信號），通過數(shù)字化記錄設(shè)備同時檢測不同掃描頻率下繞組兩端的對地電壓信號U1（n）和U0（n）并進(jìn)行相應(yīng)的處理，以得到繞組的傳遞函數(shù)H(n),即傳遞函數(shù)H（jω）(即頻率響應(yīng)特性)中的零、極點(diǎn)分布情況與二端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的元件及連接方式等密切相關(guān)。大量試驗(yàn)研究結(jié)果表明，電力變壓器繞組的頻率響應(yīng)特性通常在10kHz～1MHz的頻率范圍內(nèi)具有較多的諧振點(diǎn)。當(dāng)頻率低于10kHz時，繞組的電感起主要作用，諧振點(diǎn)通常較少，對分布電容的變化不太敏感；而當(dāng)頻率超過1Mhz時，繞組的電感又被分布電容所旁路，諧振點(diǎn)也會相應(yīng)減少，對電感的變化不太敏感，而且隨著頻率的提高，測試回路（引線）的雜散電容也會對測試結(jié)果造成明顯影響。因此，選用10KHz～1MHz的掃描測量范圍和1000個左右的線性分布掃描頻點(diǎn)通常會獲得較好的測試效果。此時，繞組內(nèi)部的分布電感和電容均可發(fā)揮作用，其頻率響應(yīng)特性具有較多的諧振點(diǎn)，能夠靈敏地反映出繞組電感、電容的變化情況。

利用上述FRA法診斷變壓器繞組變形，最早是由加拿大的E.P.Dick在1978年提出的，隨后在世界各國得到了較為廣泛的應(yīng)用。普遍反映使用效果較好，認(rèn)為它能夠在變壓器不吊罩的情況下快速檢測出相當(dāng)于短路阻抗變化0.2%或者軸向尺寸變化0.3%的繞組變形現(xiàn)象。與LVI法相比，由于FRA法采用了先進(jìn)的掃頻測量技術(shù)，所測量的均是幅值較高、頻率已知且低于1MHz的正弦波信號，便于用數(shù)字處理技術(shù)去消除干擾信號的影響，信號傳播過程中的折反射問題也易于得到解決，故具有較強(qiáng)的抗干擾能力，測量結(jié)果的重復(fù)性也易于得到保證。

武漢鼎升電力自動化有限責(zé)任公司是DCBX-H變壓器繞組變形檢測儀生產(chǎn)廠家，DCBX-H變壓器繞組變形檢測儀屬于電力變壓器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)故障檢測的必備工具。鼎升電力生產(chǎn)的變壓器繞組變形檢測儀具有高分辨dB值測量及高速、高集成化微處理器，另采用DDS專用數(shù)字高速掃頻技術(shù)(美國)。