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中試控股技術研究院魯工為您講解：變壓器內部繞組參數測試儀（電科院）

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;

變壓器在運行中不可避免地要遭受各種短路故障電流的沖擊，特別是出口短路和近區短路對變壓器的危害最大，變壓器繞組將承受巨大的、不均勻的軸向和徑向電動應力作用。當繞組內部機械結構存在薄弱環節，必然會產生繞組變形現象。包括軸向、徑向尺寸變化，器身位移，匝間短路及繞組扭曲、鼓包等。變壓器繞組變形后繼續運行可有發生下列情況：

（1）變壓器立即損壞。我局曾有一臺110kv變壓器在遭受近區短路，重合成功后，二十多秒后瓦斯動作，事后檢查繞組變形，返廠重繞；

（2）由于繞組變形，引起變壓器的絕緣材料損傷或者絕緣距離發生改變，導致絕緣強度下降，在長期正常電壓或過電壓作用下，最終可能導致絕緣擊穿，此類情況可以用電氣試驗和油試驗等常規的方法檢出其絕緣缺陷；

（3）繞組變形后，絕緣狀況沒有損壞，但線圈的機械強度下降，當再次遭受短路故障時，將承受不住巨大的電動力而發生損壞，此類情況由于絕緣沒有損壞，常規電氣試驗及油試反映不出問題，只能通過繞組變形測試的手段才能得出正確的結論。同時，這種情況也比較常見，因為許多的變壓器并不會只遭受一次短路就損壞，而運行中的變壓器可能已經遭受多次短路沖擊，機械強度已下降，甚至有輕微變形，但由于常規試驗無法檢出其內部的變形故障，在大修吊檢之前是無法判斷其狀態的，是嚴重的事故隱患。

因此，積極開展變壓器繞組變形測試工作，及時發現和處理有問題的變壓器，有針對性地進行吊檢，即可節省大量的人力，物力，對防止變壓器事故的發生也有極其重要的作用。

2.變壓器繞組變形測試方法

變壓器繞組發生局部的機械變形后，其內部的電感、電容等分布參數必然發生變化，特別是電感值。以往多使用的是集中參數檢測法，如常規的測驗變比，直流電阻等來診斷變壓器繞組是否發生變形，因其靈敏度較低，顯得困難；另一種方法是短路阻抗來判斷，但也是中繞組變形非常嚴重時才能發現。同時這種試驗需要龐大的試驗設備及試驗電源容量，在現場很難滿足開展該項試驗的條件。目前，我局使用TDT-4型繞組變形測試系統采用的是頻率響應分析（FRA）的原理。該方法建立在對變壓器繞組分布參數網絡分析的基礎上，變壓器繞組可以被看作是電阻、電感、電容構成的無源線性雙端口網絡，根據電工學原理，其網絡特性可以用傳遞函數H（jw）或n（f）來概述。如圖1所示。

根據電工學理論，如果繞組發生機械變，即發生了軸向、徑向尺寸，勢必會改變網絡上的L、K、C等分布參數，隨著網絡參數的改變，從而導致其頻率響應特性。因此我們比較不同時期該變壓器的頻率響應特性是否一致，就可以判斷變壓器是否發生了變形及變形程度的大小。

3.TDT型變壓器繞組變形測試系統及其分析方法

該測試系統是采用頻響法診斷變壓器繞組變形的。其原理顯通過計算機管理和控制，由掃頻電壓發生器依次輸出不同頻率的正強波電壓信號Vs（f）到變壓器驍組的一個端子上，然后通過雙通道檢測單元紀錄繞組兩端上的電壓信號Vi（f）和Vo（f），并作相應的數字化處理，得到其在不同掃描頻率下的幅值和相位，然后根據下式求得被測試繞組的幅頻響應特性或相頻響應特性，再由計算機作輸出處理（如圖2所示）。

幅頻響應特性：

H（f）=20lg（Avo（f）/Avi（f））

相頻響應特性：

φ（f）=φvo（f）-φVi（f）