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中試控股技術研究院魯工為您講解：66kV變壓器繞組變形比較測試儀

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(shù)據(jù)上傳和聯(lián)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(shù)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(xiàn)匝間、相間短路，在運行中出現(xiàn)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(fā)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(shù)發(fā)生變化，其頻域響應也發(fā)生變化，根據(jù)頻域響應曲線即可判斷變壓器的變形程度；

1.變壓器設計制造完成后，其內部結構和各項參數(shù)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；
2.當變壓器在試驗過程中出現(xiàn)匝間、相間短路，在運行中出現(xiàn)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(fā)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(shù)發(fā)生變化，其頻域響應也發(fā)生變化，根據(jù)頻域響應曲線即可判斷變壓器的變形程度；
3.基于以上思想和先進的測量技術，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。
4.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%；

ZSBR-8500變壓器繞組變形測試儀上位機軟件
1. 光盤中有以下目錄： 應用程序、USB Drive 
2. 本軟件運行環(huán)境：32位 window XP  或  32位 window 7 系統(tǒng)。
3. 應用程序的安裝： 打開應用程序文件夾，雙擊setup.exe, 若用戶PC機沒有安裝.NET 程序運行環(huán)境，該安裝軟件首先安裝.NET環(huán)境，然后再安裝本軟件。
4. 首次將設備與電腦連接，需要在PC機上安裝硬件驅動，對應光盤USB Drive目錄，安裝驅動步驟見附件III。
5. 下載數(shù)據(jù)：連接USB線，使儀器設備處于上傳數(shù)據(jù)狀態(tài)，單擊本軟件【連接設備】，設備連接成功后單擊【下載數(shù)據(jù)】即可，數(shù)據(jù)自動命名、自動保存, 文件命名規(guī)則為：測試頻段_接線套管_測試日期.xls。
6. 聯(lián)機測試：每次測試前用戶必須新建文件以保存測試數(shù)據(jù)，測試完成，數(shù)據(jù)自動保存，打開目錄即可查看。
7. 本軟件可以同時顯示兩組數(shù)據(jù)曲線，便于數(shù)據(jù)的橫向、縱向對比分析，兩組曲線的測試頻段和接線套管必須一致才能同時打開。
8. 數(shù)據(jù)分析：用戶可自行設置分析頻段，然后單擊【分析】即可。
9. 用戶可以選擇性的“導出word文檔”和“打印曲線”的顯示曲線、曲線信息、分析結果。
10. 曲線水平縮放：“Shift“ + 鼠標滾動，曲線縱向縮放：“Alt”+ 鼠標滾動，按住鼠標左鍵上下移動。
11. 雙擊復選框后面的分貝值改變曲線顯示顏色。
12. 拖動“跟蹤滑塊”或單擊兩邊按鈕或單擊“跟蹤滑塊”后滾動鼠標查看不同頻率下的分貝值。
13. 【清除數(shù)據(jù)】只是清除當前數(shù)據(jù)的顯示，并沒有刪除文件，若用戶需要刪除文件，進入目錄刪除即可。
14. 用戶不要更改.xls文件的內容,否則將導致軟件無法識別而產生錯誤。

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(xiàn)。在現(xiàn)場測試中，建議在低電壓下實施阻抗測量，電壓根據(jù)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(shù)的特性逐漸體現(xiàn)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(wǎng)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(shù)網(wǎng)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(shù)，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(shù)。通過分析端口參數(shù)的頻域圖譜特性，判斷繞組的結構特征。如果繞組發(fā)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(shù)的頻譜發(fā)生變化。為了簡化，通常只測量一種端口參數(shù)。電壓傳輸比反映了等效網(wǎng)絡的衰減特性，是常測的參數(shù)之一[1]，測量接線實現(xiàn)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(fā)生了并聯(lián)諧振，頻譜曲線上出現(xiàn)頻谷;反之，則表明發(fā)生串聯(lián)諧振，頻譜曲線上出現(xiàn)頻峰。理論計算表明，在頻峰處，繞組上的駐波分布將呈現(xiàn)為整個半正弦波的分布;而在頻谷處，駐波呈現(xiàn)為奇數(shù)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。可用來幫助判斷和確定繞組的變形故障。

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(xù)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(fā)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(jù)頻率諧振峰與變形面積的關系，第1個頻峰發(fā)生改變，說明有整體變形;第4個頻峰發(fā)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(fā)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(yōu)越性。當然，阻抗法在長期的生產實踐中已建立嚴格的規(guī)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(fā)生對地閃絡。常規(guī)試驗項目檢測發(fā)現(xiàn)：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(fā)生;低壓短路阻抗測試發(fā)現(xiàn)高壓加壓，低壓短路，測量短路阻抗發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(fā)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(fā)現(xiàn)，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(shù)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。