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中試控股技術研究院魯工為您講解：變壓器鐵芯繞組變形測試儀

ZSBR-8500變壓器繞組變形測試儀

雙通道16位AD采樣,8寸彩色觸摸屏，亮度可調,USB2.0接口,支持數據上傳和聯機測試
先進的DDS掃頻技術
參考標準：DL/T 911-2016

變壓器繞組變形測試儀：變壓器設計制造完成后，其內部結構和各項參數基本保持不變，因此每個線圈的頻域響應也隨之確定，正常繞組的變壓器，其三相頻域響應曲線耦合程度基本一致；
當變壓器在試驗過程中出現匝間、相間短路，在運行中出現短路或其他故障因電磁拉力造成線圈移位，在運輸過程中發送碰撞造成線圈相對移位，這些因素都會使變壓器分布參數發生變化，其頻域響應也發生變化，根據頻域響應曲線即可判斷變壓器的變形程度；

針對三相Yn電力變壓器測量繞組變形測試，分別列舉A、B、C三相的接線方法。
測量Yn型電力變壓器繞組變形A相接線
1、測量系統共一點接地，取變壓器鐵芯接地。
2、黃夾子定義為輸入，鉗在Yn的‘O’點、綠夾子定義為測量，鉗在A相上。
3、地線連接網依次由綠夾子地線孔插入接地線至黃夾子地線孔，再連接一接地線到鐵芯接地。
4、以上接線完成對三相Yn形的A相測量接線。

ZSBR-8500變壓器繞組變形測試儀技術指標
1. 設置6種不同的掃描方式：
線性 1K-1000kHz_1.0步進1kHz    1000點
線性 1K-1000kHz_0.5步進0.5kHz   2000點
線性 1K-2000kHz_1.0步進1kHz    2000點
線性 1K-2000kHz_0.5步進0.5kHz   4000點
分段100HZ - 1000kHz             1440點
分段100HZ - 2000kHz            2440點
2. 測量范圍：(-100dB） - （+20dB）
3. 測量精度：0.1dB；
4. 掃描頻率精度：0.01%；
5. 信號輸入阻抗：1MΩ；
6. 信號輸出阻抗：50Ω；
7. 同相測試重復率：99.9%

簡介
1、ZSBR-8500電力變壓器繞組變形測試儀根據對變壓器內部繞組特征參數的測量，采用目前世界發達國家正在開發完善的內部故障頻率響應分析(FRA)方法，能對變壓器內部故障作出準確判斷。
2、變壓器設計制造完成后，其線圈和內部結構就確定下來，因此對一臺多繞組的變壓器線圈而言，如果電壓等級相同3、繞制方法相同，則每個線圈對應參數(Ci、Li)就應該是確定的。

因此每個線圈的頻域特征響應也隨之確定，對應的三相線圈之間其頻率圖譜具有一定可比性。
4、變壓器在試驗過程中發生匝間、相間短路，或在運輸過程中發生沖撞，造成線圈相對位移，以及運行過程中在短路和故障狀態下因電磁拉力造成線圈變形，就會使變壓器繞組的分布參數發生變化。

進而影響并改變變壓器原有的頻域特征，即頻率響應發生幅度變化和諧振頻點偏移等。

并根據響應分析方法研制開發的ZSBR-8500電力變壓器繞組變形測試儀，就是這樣一種新穎的變壓器內部故障無損檢測設備。它適用于63kV～500kV電力變壓器的內部結構故障檢測。
5、ZSBR-8500電力變壓器繞組變形測試儀是將變壓器內部繞組參數在不同頻域的響應變化經量化處理后，根據其變化量值的大小、頻響變化的幅度、區域和頻響變化的趨勢

來確定變壓器內部繞組的變化程度，進而可以根據測量結果判斷變壓器是否已經受到嚴重破壞、是否需要進行大修。變壓器繞組變形頻率響應測試儀由筆記本電腦及單片機構成高精度測量系統,結構緊湊，操作簡單，具有較完備的測試分析功能，對照使用說明書或經過短期培訓即可自行操作使用。
6、變壓器設計制造完成后，其內部結構和各項參數基本保持不變，因此每個線圈的頻域響應也隨之確定，正常繞組的變壓器，其三相頻域響應曲線耦合程度基本一致；
7、當變壓器在試驗過程中出現匝間、相間短路，在運行中出現短路或其他故障因電磁拉力造成線圈移位，在運輸過程中發送碰撞造成線圈相對移位，這些因素都會使變壓器分布參數發生變化，其頻域響應也發生變化，根據頻域響應曲線即可判斷變壓器的變形程度；
8、基于以上思想和先進的測量技術，本公司設計了變壓器繞組變形測試儀，該儀器能準確繪制各相頻域響應曲線，通過測量曲線的橫向、縱向對比，可以準確的判斷變壓器的變形程度。
9、本儀器符合DL/T911 2004《電力變壓器繞組變形的頻率響應分析法》標準。

ZSBR-8500變壓器繞組變形測試儀采用先進的DDS掃頻技術;

ZSBR-8500變壓器繞組變形測試儀采用雙電源供電:市電AC220V士10%，內電源6V5AH蓄電池;

根據試驗所用電源不同有工頻耐壓、直流耐壓、超低頻（0.1Hz）耐壓和沖擊耐壓試驗等。

（1）工頻試驗方法，試驗變壓器容量及試驗限值參見GB755—87和GB1032—85。

試驗電壓應用靜電電壓表、電壓互感器或具有專用測量繞組的變壓器測量，不能用低壓側讀數以變比換算。

工頻耐壓試驗有累積效應。每次試驗后均會產生一定的細微劣化痕跡并使耐電壓性能下降。此效應與外施電場強弱及作用時間有關。通常，一般電機按2U+1000V計算，試驗1min應無閃絡和擊穿現象。繞組制造過程中的試驗電壓可適當提高；但重復試驗時應降低20%。在生產線上應用1s或5s耐壓，1s試驗的電壓應提高20%且用試棒直接施加，無升壓過程。

（2）直流或超低頻交流耐壓可減少對絕緣影響，0.1Hz耐壓試驗可減少設備容量。直流耐壓值應不超過工頻耐壓值的1.8倍。

（3）沖擊耐壓可檢測電氣間隙和爬電距離。常用1.2/50μs的標準雷電沖擊波，峰值按4U+5000V計算，正負極性各施5次，間歇1s，且可反復施加。

2  絕緣電阻測量[3]

影響絕緣電阻測量值的因素有溫度、濕度、干燥和污染程度、測試電壓與時間等。

絕緣電阻R隨溫度呈指數關系變化，通常受潮后絕緣電阻下降。為了保證運行和起動時的安全，起動前室溫絕緣電阻應不低于（1+UN/1000）MΩ。

測量絕緣電阻的同時，測量其極化指數或吸收比。清潔干燥的電機，其繞組極化指數PI（R10min/R1min）≥2.0；其吸收比K（R60s/R15s）≥1.3。

3  匝間絕緣和股間絕緣試驗

3.1  散嵌繞組匝間絕緣試驗[4][5]

散嵌繞組因線匝多、表面積大、絕緣厚度薄、制造時易受各種損傷、運行時會受到各種大氣和內部過電壓的沖擊，是電機中的最薄弱環節。

對匝間絕緣試驗的基本要求是：能在匝間絕緣上施加較高的試驗電壓以檢測絕緣弱點；有關試驗參數應接近于運行時的各種過電壓以檢驗耐受過電壓沖擊的能力、能適合不同工序（嵌線前后的線圈、接線前后的繞組和電機整機）的檢測要求；操作簡單、方便、判斷直觀準確。“短時升高電壓試驗”因不能滿足上述要求，GB755—87已規定必須進行沖擊耐壓試驗。

匝間試驗采用沖擊波形比較法，試驗方法按JB/Z294—87，試驗值按JB/Z349—89，試驗線路見圖沖擊波形比較法試驗接線。

沖擊波形比較法試驗接線

a）φ接法接線圖例 b）Y（線）接法接線圖例 c)△（角）接法接線圖例  d)單相接法接線圖例 H1、H2—高電位端子 L—低電位端子

根據電機的實際接線，三相或單相電機可有φ（相）接法、null（線）接法、△（角）接法。

3.2  圈式線圈匝間絕緣試驗

圈式成型線圈在嵌線前可用感應或直接施加沖擊電壓檢查，嵌線后可用高壓繞組試驗裝置原理圖、圖振蕩回路法的試驗裝置進行試驗，當發生短路時試驗波形將不重合或氖燈放光或指示儀表有讀數。

高壓繞組試驗裝置原理圖

T1—低壓調壓器 T2—高壓變壓器 C1—高壓電容 L1—試驗線圈 L2—磁耦合探測線圈  C2—調諧電容器 R1—試樣電阻 R2—毫安表串聯電阻 1—點火球隙 2—匝間短路指示儀表

振蕩回路法

T1—調壓變壓器（220/0～220V，50kVA） T—試驗變壓器（220/50kV，50kVA） R—限流電阻（23.3×103Ω，1A） C1—鎮定電容器（0.03～0.06μF） C—脈沖電容器（0.01μF） L—被試線圈電感 V—脈沖電壓表 N—氖燈 G—球隙 Cn，Cv—電容分壓器

3.3  條式線圈股間絕緣試驗

熱壓固化后的換位股線編織的導線用36V（中容量電機）和220V（大容量電機）串燈泡進行檢查。若有短路，再按股間短路點測定示意圖線路合上開關，移動觸點1尋找，當檢流計指零時，滑動觸點所對應的位置即為短路點。

股間短路點測定示意圖

1—滑動觸點 2—直流電流表 3—滑線電阻 4—標準實心導線 5—被試空心導線 6—被試實心導線 7—檢流計

4  介質損耗角正切（tanδ）檢測

絕緣結構的tanδ主要取決于所用絕緣材料的tanδ，而其增量?tanδ則反映絕緣結構整體性和絕緣處理工藝的優劣。熱態tanδ及?tanδ更為敏感。熱態tanδ較大的絕緣結構在使用時會因發熱而使tanδ更大，直至擊穿。

測量tanδ可在絕緣已固化的單獨成型線圈或線棒上進行，也可測量整臺電機繞組的tanδ。只有測量嵌入槽內并固化后的整機tanδ才能反映電機實際的絕緣性能。

4.1  成型線圈試驗

將成型線圈或線棒按其鐵心長度包上鋁箔或其他導電材料作測量電極并接至電橋，線圈或線棒導體芯接高壓電源，見測量電橋接線原理圖所示。

測量電橋接線原理圖

a）西林電橋 b）變壓器電橋 P—指零儀 Cx—被試品 Cs—標準電容 R3、R4、C4—電橋臂 L1、L2、L3—比例臂 R1、C1—tanδ和C調節盤

為了提高試驗準確度，可在距測量電極兩端1～4mm處各設置一寬度為3倍絕緣厚度（或寬10mm）的接地保護環；對已做防暈處理的高壓線圈，除在低阻段設置測量電極外，接地保護環應接在防暈層的高阻末端，且防兩者短路。

tanδ測量時，應在0.2Un～1.0UN范圍內，每隔0.2UN測取tanδ-U曲線，且以tanδ0.2UN、1/2（tanδ0.6UN～tanδ0.2UN）和每0.2UN的?tanδ來進行判斷。該方法更能反映線圈絕緣質量，也不會因測試電壓過高而產生強烈局部放電和外部電暈而影響絕緣和測試。對tanδ大于15%的試品應盡量縮短測量時間，避免因測試發熱而影響測試準確度。

4.2  繞組測試

電機繞組可分相或三相測試。繞組線芯接高壓電源。若電機能對地絕緣，則采用“不接地試品”線路（正接法），見西林電橋測量繞組tanδ接線原理圖a。若電機已接地，則用“接地試品”線路（反接法），見西林電橋測量繞組tanδ接線原理圖b。反接西林電橋線路使電橋處于高電位，必須注意安全。繞組測試無法安置保護環，故必須充分干燥和清潔。

西林電橋測量繞組tanδ接線原理圖

a）正接法 b）反接法 P—指零儀 Cs—標準電容 R3、R4、C4—電橋臂 Cx—被試繞組 C5、R5、L5—接地平衡（Wagner）電路

測量電源要有足夠容量且盡可能不含高次諧波。配用與試品電容量接近的標準電容器可提高測量準確度；提高測試電壓和選用大容量標準電容可提高測量靈敏度。見表電機繞組tanδ和?tanδ規定值所示。

電機繞組tanδ和?tanδ規定值

5  電暈和局部放電測量

高壓電機線圈及繞組的防暈效果，通常在暗室中在施加規定試驗電壓后用目力觀察判斷。

根據局部放電產生的電、光、熱、噪聲等現象，檢測可分為非電檢測法和電測量法兩類。電測量法中有無線電干擾法（RIV法）和高頻脈沖電流法（ERA法），典型的見典型ERA法儀器框圖。

典型ERA法儀器框圖

試驗時試品應先停放一段時間然后加上比預計的局部放電起始電壓低很多的電壓，逐漸升至達到規定視在放電量時的電壓，作為起始電壓；再升壓10%，然后降壓至視在放電量的最小值的電壓，作為放電熄滅電壓。試驗電壓不得超過額定電壓。

局部放電強度是從低于規定的試驗電壓開始，逐漸升至規定值并維持規定時間，再降至局部放電試驗電壓，再維持規定時間，最后測放電量。

6  接觸電流試驗

電機工作時，流經電機絕緣至電機外殼（地）的電流稱為泄漏電流，流經與電機易觸及部分相接觸的人體阻抗網絡的電流稱為接觸電流，見圖人體阻抗網絡。接觸電流大小將直接危及人身安全。人體感知閾值0.5mA，擺脫閾值約10mA，心室纖維顫動閾值為500mA。為保證可能與電機接觸者的安全，電機熱態接觸電流應小于5mA。