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中試控股技術研究院魯工為您講解：變壓器繞組位移測試儀（中試大廠）

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；

當變壓器遭受短路電流沖擊或其他沖擊后，變形有以下幾種：
①繞組整體變形，是由于運輸過程中，受到沖擊、傾斜、振動等外力影響，造成繞組位移。這種變形繞組尺寸不變，只是對鐵芯的相對位移變化。繞組的電感量、餅間電容量不變，對地電容量變化。一般電容量減小。

在等值電路中，諧振峰點向高頻方向平移。所以，這種變形后所測頻譜圖中，和以前比較，各諧振點都仍然存在，不發生變化，只是峰值均向高頻方向平移(向右)。
②中試控股詳細講解餅間局部變形，在短路電磁力作用下使部分固定不牢線餅被擠壓，另外一些線餅拉長，這樣餅間電容被改變。這種變形的后果使等值電路圖中一些電感變大，一些變小；

與電感并聯的餅間電容也隨之改變。測量頻譜圖時，部分諧振峰點向高頻方向移動，而且峰值下降；部分諧振點向低頻方向移動，峰點升高。通過諧振峰值變化情況，判斷餅間變形面積和變形程度。
③匝間短路，從理論上講繞組發生匝間短路后，電感值下降，頻譜曲線發生明顯變化，幅值上升，一些諧振點峰值消失。

但理論是這樣的，實際上難以捕捉到這種情況。一旦運行中發生匝間短路，線匝將被燒斷，重瓦斯跳閘，壓力釋放閥動作，這時變壓器油色譜分析也會不合格，變壓器將吊罩檢查的。
④引線位移變形，由于引線長度較大，固定不牢時，運行中產生位移變形。當引線位移時，等值電路中表現為兩端口電容變化。

當信號入口端引線位移但引線電容與其他電路并聯之，所以它的變化不會對頻譜曲線有明顯變化；而輸出端引線位移，引線電容變化后對頻響曲線有明顯變化，尤其是曲線中300kHz～1MHz范圍內。所以，在實際測試中，采用中性點注入信號源，以防上述的影響。

如果引線對地電容減小，頻段內幅值上升，反之，則下降；引線對地電容變大，預示著引線向外殼方向移動，引線對地電容變小，則表示引線向繞組方向移動。
⑤中試控股詳細講解繞組輻向變形，當繞組受輻向力作用時，使內繞組向內收縮，直徑變小，電感量變小。這時內外繞組間距離變大，其電容變小，將使頻譜圖中的諧振峰點向高頻方向移動，且幅值有所增大。

⑥繞組軸向扭曲變形，當變壓器繞組間隙較大或有部分撐條移位，在電磁力作用下，使繞組在軸向被扭曲為S狀。這時部分餅問電容和對地電容減小。測量的頻譜圖上，有部分諧振峰向高頻方向移動，在低頻段諧振峰幅值下降，中頻段峰值略有上升，高頻段不變。
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%

使用繞組變形測試儀在使用過程中的注意事項。
（1）使用前，請先檢查測試儀的外觀，檢查電源開關位置是否在“關”的位置、各接線端子是否正常；
（2） 測試儀的“接地”沒有連接正確前，請不要開始繞組變形測試；  
（3） 試驗前應將被試變壓器線端充分放電；  
（4）中試控股詳細講解繞組變形測試應在解開變壓器所有引線(包括架空線、封閉母線和電纜)的前提下進行，并使這些引線盡可能的遠離變壓器套管(周圍接地體和金屬懸浮物需離開變壓器套20cm以上)，尤其是與封閉母線連接的變壓器
（5）測試時必須正確記錄分接開關的位置。應盡可能將被試變壓器的分接開關放置在第1分接，特別對有載調壓變壓器，以獲取較全面的繞組信息。對于無載調壓變壓器，應保證每次測量在同一分接位置，便于比較
（6）變壓器鐵心必須與外殼可靠接地。測試儀外殼、測量阻抗外殼必須與變壓器外殼可靠接地；
（7）應保證測量阻抗的接線鉗與套管線夾緊密接觸。如果套管線夾上有導電膏或銹跡，必須使用砂布或干燥的棉布擦拭干凈；
（8）測試儀使用完畢后應放置在干凈、溫度較低的位置，避免強烈振動，并防止臟污的灰塵進入測試儀內部。

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;

阻抗法是通過測量工頻電壓下變壓器繞組的短路阻抗或漏抗來反映繞組的變形和移位及匝間開路和短路等缺陷。漏抗實質上是散布在變壓器繞組與繞組之間，繞組內部及繞組與油箱之間的漏磁通形成的感應磁勢的反映，因此對漏磁磁路的變化比較靈敏;短路阻抗則是漏抗和繞組電阻的平方和開方。由于一般大型變壓器繞組電阻比漏抗要小很多，因此阻抗可以反映漏抗的變化，而且，測量阻抗比測漏抗易于實現。在現場測試中，建議在低電壓下實施阻抗測量，電壓根據被測變壓器容量的大小一般取幾百V，為避開鐵芯非線性的影響，所加電流應>2A。被測變壓器低壓側短路，高壓側施壓，測量接線如圖1所示(以兩繞組變壓器為例)。

圖1 阻抗法測量接線示意圖

當所加電源的頻率逐步增高時，變壓器繞組分布參數的特性逐漸體現出來。實質上，變壓器繞組在高頻下是一個由分布電感和電容構成的線性無源兩端網絡，如圖2所示。圖中，Ls為線匝自感;M為匝間互感;Cs為匝間電容;Cg為線匝對地電容(忽略了損耗因素)。

圖2 繞組分布參數網絡的等效電路圖

頻響法即是從繞組一端對地注入掃頻信號源，測量繞組兩端的端口特性參數，如輸入阻抗、輸出阻抗、電壓傳輸比和電流傳輸比的頻域函數。通過分析端口參數的頻域圖譜特性，判斷繞組的結構特征。如果繞組發生變形，就會使繞組的分布電容和電感改變，反映到端口參數的頻譜發生變化。為了簡化，通常只測量一種端口參數。電壓傳輸比反映了等效網絡的衰減特性，是常測的參數之一[1]，測量接線實現如圖3所示。入端施加正弦掃頻電壓信號Ui，并測量輸出電流在采樣電阻R上的壓降U0，并計算U0/Ui，得到傳輸比隨頻率變化的圖譜。如果輸出電流I0很小，U0也很小，則U0/Ui很小，表明繞組內部發生了并聯諧振，頻譜曲線上出現頻谷;反之，則表明發生串聯諧振，頻譜曲線上出現頻峰。理論計算表明，在頻峰處，繞組上的駐波分布將呈現為整個半正弦波的分布;而在頻谷處，駐波呈現為奇數個1/4正弦波分布。

圖3 變壓器繞組頻譜的測量接線圖

顯然，繞組的結構、大小、位置和引線不同，頻峰和頻谷的位置和高低也不同，頻譜也就不同，因此，不同繞組的頻譜圖譜肯定不同。但是，對于同類型的變壓器繞組，由于繞組結構的類似性，其測到的頻譜曲線必然有可比性?？捎脕韼椭袛嗪痛_定繞組的變形故障。

2 變壓器繞組變形故障模擬研究

選取1臺變壓器進行變形故障的模擬試驗研究，一種是局部的匝間壓縮，即軸向壓縮變形;一種是局部凹坑，屬幅向變形。并分別采用阻抗法和頻響法對兩種變形進行測量，目的是比較兩種方法對不同變形故障的靈敏性和有效性。變壓器為三相兩繞組，所測繞組為連續式。測試均在變壓器吊罩后進行，測試結果見表1。

測試方法為：

——阻抗法測低壓短路阻抗;

——電橋法測繞組漏感;

——BRTC變壓器繞組特征測試儀(即頻響測試儀)測繞組頻譜

圖4 變形前高壓三相繞組頻譜(1～500kHz)

2) 測試工況2

軸向局部變形。在C相高壓線圈頂部抽掉匝間墊塊(見圖5中的標示圈)，壓緊頭5匝線圈。高壓繞組共80匝，因此，可認為有5%的變形。測錄低壓短路阻抗，漏感和高壓三相繞組頻譜曲線(見圖6)。

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圖5 軸向變形實物照片

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圖6 軸向變形后高壓三相繞組頻譜(1～500kHz)

3) 測試工況3

幅向變形。在C相高壓線圈底部用力敲兩處，凹坑深達1 cm左右(見圖7中的標示圈)，測錄低壓短路阻抗，漏感和高壓三相繞組頻譜曲線(見圖8)。

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圖7 幅向變形實物照片

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圖8 幅向變形后高壓三相繞組頻譜(1～500 kHz)

針對上述3種測試工況分析為：

a) 軸向變形后C相的頻譜曲線在第4個頻峰發生了較明顯的改變(箭頭指處)，頻峰向高頻方向偏移約40 kHz，幅值變化約4 dB，A和B相的頻譜基本不變。偏移頻峰位于300～400 kHz的中高頻域。根據頻率諧振峰與變形面積的關系，第1個頻峰發生改變，說明有整體變形;第4個頻峰發生改變，說明線圈可能存在1/4面積以下的局部變形;頻峰向高頻方向偏移，說明部分分布電感減小或分布電容減小。

b) 幅向變形對頻譜曲線的影響頗為顯著。第1個頻峰向高頻方向偏移約6 kHz，表明整體電感有較明顯的變化;中頻域的頻峰向中部發生大面積的擠壓，說明局部的變形相當顯著(箭頭指處)，導致了整體特性的變化。

c) 阻抗法對影響整體電感的變形較為靈敏，如幅向變形、軸向扭曲、匝間開路、短路等，但對匝、餅間的局部拉伸壓縮，線圈整體位移，分接開關觸頭燒蝕等不靈敏。頻響法對影響線圈電容和電感的變形都很靈敏，因此后者具有顯著的優越性。當然，阻抗法在長期的生產實踐中已建立嚴格的規范和標準，便于實施，易于判斷。建議在實際運用中，靈活結合兩種方法，作出準確的分析和判斷。