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中試控股技術研究院魯工為您講解：檢測變壓器內部變形綜合測試儀（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;

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。

1) 測試工況1

變形前，測錄低壓短路阻抗，漏感和高壓三相繞組頻譜曲線，如圖4所示。

阻抗及電感測試工況1測試工況2測試工況3

C相短路阻抗/%8.088.086.96

阻抗變化率*/%/沒有變化-13.86

C相漏感/H0.01930.01940.0168

漏感變化率*/%/0.52-12.95

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。

3 阻抗法和頻響法分析實例解析

以變壓器型號SFPSZ3—180 000/220，231/38.5/15.75為例，變壓器低壓出口側發生對地閃絡。常規試驗項目檢測發現：C2H2偏高，示內部有高能量放電;直流電阻測試表明低壓繞組b相偏大2倍，有斷股發生;低壓短路阻抗測試發現高壓加壓，低壓短路，測量短路阻抗發現b相相對其它相變化12.38%;低壓加壓，中壓短路，測量短路阻抗發現b相相對其它相變化-18.68%;高壓加壓，中壓短路，測量短路阻抗發現b相相對其它相變化-2.22%，說明漏感有較大變化。為了確認哪相繞組發生變形及可能變形的部位和程度，對低壓繞組進行了頻響實測，如圖9所示。

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圖9 變壓器故障低壓繞組三相繞組頻譜

圖譜分析表明，a相和c相頻譜曲線嚴格吻合，b相頻譜第一個頻峰左移約4 kHz(箭頭指處)，說明整體電感增大，與阻抗法的判斷相符。中高頻段頻響幅值略有升高，頻峰向高頻方向略有偏移(箭頭指處)，說明分布電感略有減小，對地電容可能改變，判斷可能性較大的是幅向變形。因此診斷建議僅更換b相線圈。

后更換線圈解體發現，線圈由兩根銅線并繞，共3段，每段22匝，線圈受力向內收縮，導致幅向扭曲，有一凸緣擠出約20 cm，61～62匝處開路有數股。更換b相線圈后復測低壓繞組三相頻譜如圖10所示，基本吻合。

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圖10 變壓器更換線圈后低壓繞組三相繞組頻譜

a.頻譜測試技術的應用為電力變壓器繞組變形的不解體檢測和診斷提供了新的思路和方法。

b.模擬變壓器的試驗研究表明，頻響法測試診斷變壓器繞組變形比阻抗和漏抗法更為靈敏，能反映出影響繞組整體電感及對整體電感影響不大的變形，同時包含了變形故障類型、程度、部位等多種信息。阻抗法只能反映對繞組整體電感影響較大的變形，但由于長期的應用趨于成熟，并有標準可循。