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中試控股技術研究院魯工為您講解：變壓器內部繞組情況測試儀（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;

  變壓器是電力系統中主要電氣設備之一，對電力系統的安全運行起著重大的作用。在變壓器的運行過程中，其繞組難免要承受各種各樣的短路電動力的作用，從而引起變壓器不同程度的繞組變形。繞組變形以后的變壓器，其抗短路能力急劇下降，可能在再次承受短路沖擊甚至在正常運行電流的作用下引起變壓器徹底損壞。為避免變壓器缺陷的擴大，按華東電力公司和省電力局的有關變壓器類設備的反事故技術措施的要求，對已承受過短路沖擊的變壓器，必須進行變壓器繞組變形測試。

      變壓器繞組變形測試的方法主要有短路阻抗法、低壓脈沖法和頻響分析法等3種。現就短路阻抗法變壓器繞組變形測試技術問題作進一步的分析和研究。

2 短路阻抗法變壓器繞組變形測試的基本原理

中試控股電力講解變壓器的短路阻抗是指該變壓器的負荷阻抗為零時變壓器輸入端的等效阻抗。短路阻抗可分為電阻分量和電抗分量，對于110kV及以上的大型變壓器，電阻分量在短路阻抗中所占的比例非常小，短路阻抗值主要是電抗分量的數值。變壓器的短路電抗分量，就是變壓器繞組的漏電抗。變壓器的漏電抗可分為縱向漏電抗和橫向漏電抗兩部分，通常情況下，橫向漏電抗所占的比例較小。變壓器的漏電抗值由繞組的幾何尺寸所決定的，變壓器繞組結構狀態的改變勢必引起變壓器漏電抗的變化，從而引起變壓器短路阻抗數值的改變。以圓筒型雙繞組變壓器為例，繞組布置示意圖見圖1。

圖1 雙繞組變壓器繞組示意圖

假設：繞組高度等于其軸向配置的高度;安匝數均勻分布;忽略鐵芯的臨近效應和繞組的直流電阻。則短路阻抗可用下式表示：

 (1)

式中 Zk─短路阻抗;

Xk─漏感抗;

       μ0=4π×0-7;

ω─x繞組匝數;

Q1─羅果夫系數;

h─繞組高度;

DCP─主泄汛通道的平均直徑

δ─主泄汛通道的有效寬度;由于Dcp>>b1、b2，故δ≈C+(b1+b2)/3。

由式(1)可知，ZK的變化實際上僅取決于繞組的變形，也就是繞組幾何尺寸的變化。

假如變壓器內部線圈在擠壓力的作用下，其直徑減少2ΔX(見圖1)，在式(1)中用：D′CP=DCP-ΔX代替DCP，δ′=δ+ΔX代替δ即可求出Z′K。

因此，繞組變形引起短路阻抗ZK的變化量為：

ΔZK=Z′K-ZK≈(m-n)ΔX (2)

式中

由式(2)可知，短路阻抗的變化量ΔZK與變形量ΔX直接相關。

根據短路阻抗的變化量來判斷繞組是否變形，只要將測得的短路阻抗與變壓器正常時的測量值(如出廠數據)相比即可。

3 變壓器繞組變形測試對試驗儀器的基本要求

用于現場變壓器繞組變形測試的短路阻抗測試儀除必須具備攜帶方便、操作簡單、具有良好的測試精度及測試重復性外，還必須具有良好的抗干擾能力。現場的干擾主要來自于以下幾個方面：

(1)試驗電源諧波的影響;

       (2)試驗電源電壓的不穩定性;

(3)試驗現場的50Hz同頻干擾。現就以上三方面因素對短路阻抗測試值的影響及消除措施簡述如下。

3.1 消除試驗電源諧波對測試結果的影響

中試控股電力講解試驗用的電源，難免有各種各樣的諧波存在，而且諧波分量的幅值是不穩定的。高次諧波對變壓器短路阻抗的測試值有較大的影響。設被試變壓器在無諧波情況下的短路阻抗值為Z，當施加具有諧波分量的測試電壓u=α1sin(ωt+ψ)+α2sin(3ωt+ψ1)時，流過變壓器的電流為：

考慮諧波以后的變壓器短路阻抗有效值為:

由上式可知，由于測試電源諧波的存在，實測短路阻抗值與無諧波情況下的短路阻抗值之間具有一定的差異。

欲消除測試電源諧波對短路阻抗測試結果的影響，短路阻抗測試儀必須具有優良的濾波性能。通常用硬、軟件相結合的方法，可以基本消除測試電源諧波對短路阻抗測試結果的影響，滿足變壓器繞組變形測試分析、判斷的需要。

3.2 試驗電源電壓的不穩定性對測試結果的影響

試驗電源電壓的基波分量在測量周期內的不穩定性對測試結果有直接的影響。由于短路阻抗為一感性阻抗，電流與電壓之間具有一定的相位差，當測試周期內的電壓基波分量發生變化時，電流不可能同步發生變化，從而會產生測量誤差。

為減小試驗電源電壓不穩定性帶來的短路阻抗測試誤差，通常的方法是通過多次測量求平均值的方法來解決，但效果并不很理想，同時還會延長測試時間。欲有效解決上述問題，短路阻抗測試儀必須對測量周期內所采集到的信號進行分析與運算，較大程度地減小測試誤差，同時也不延長測試時間。

3.3 試驗現場的50Hz同頻干擾

試驗現場的50Hz同頻干擾主要來自變電所運行設備的電暈干擾和試驗儀器用的220V交流電源耦合到測量回路所產生的干擾。

   欲減小試驗現場的50Hz同頻干擾對短路阻抗測試結果的影響，測試儀器必須從硬件上最大限度地抑制由于220V交流電源耦合引起的同頻干擾，當測試現場電暈干擾較大時可采用測試儀器換極性的方法，并適當提高被試變壓器的試驗電壓、電流。