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HDRZ-1000變壓器繞組變形測(cè)試儀的原理及注意事項(xiàng)
1)變壓器繞組變形測(cè)試的必要性
變壓器在運(yùn)輸,、安裝過程中受到?jīng)_擊或在運(yùn)行中發(fā)生突然短路等可能使繞組發(fā)生變形（如軸向幅向尺寸的變化,；器身的位移,；繞組的扭曲、鼓包等）,，這些變形可能使得變壓器繞組的絕緣被破壞或其機(jī)械強(qiáng)度下降,。當(dāng)繞組的變形程度嚴(yán)重時(shí)，有可能立即導(dǎo)致匝絕緣破損形成匝間短路（對(duì)小型配電變壓器而言）,；或著導(dǎo)致主絕緣強(qiáng)度降低而造成主絕緣擊穿（對(duì)中型以上的變壓器而言）,。因此進(jìn)行繞組變形測(cè)量，可有效的判斷繞組變形情況,，對(duì)預(yù)防變壓器事故發(fā)生是必要的,。
2)變壓器繞組變形測(cè)試的目的
變壓器繞組變形測(cè)量的目的在于尋找一種迅速、方便,、準(zhǔn)確的方法檢測(cè)變壓器繞組變形,，特別是變壓器在發(fā)生短路故障且常規(guī)試驗(yàn)無異常的情況下，更是如此,。檢查變壓器繞組是否變形,，常用吊罩檢查、漏電感法,、短路阻抗法和網(wǎng)絡(luò)分析法,。
吊罩檢查
吊罩檢查是最直觀、有效的方法,，也是驗(yàn)證其他方法的手段,。其缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)吊罩工作量大，消耗大量的人力,、物力,、財(cái)力,、時(shí)間。變形測(cè)量可以減少吊罩的工作量,，但不能依賴變形測(cè)量,，因?yàn)樽冃螠y(cè)量并不是絕對(duì)的，而且有些隱患變形測(cè)量不能反映,，有可能出現(xiàn)錯(cuò)誤判斷,。
漏電感測(cè)量
變壓器的漏電感與其短路阻抗的電抗分量相對(duì)應(yīng)，與變壓器的幾何位置密切相關(guān),，其值由變壓器幾何尺寸所決定,。當(dāng)繞組發(fā)生變形時(shí)，漏電感就會(huì)發(fā)生變化,。根據(jù)漏電感的改變就可判斷變壓器繞組發(fā)生了變形,。
短路阻抗測(cè)量
短路阻抗是指變壓器的負(fù)荷阻抗為零時(shí)變壓器輸入端的等效阻抗。短路阻抗分為電阻分量和電抗分量,，對(duì)與110kV及以上的大型變壓器,，短路阻抗值主要是電抗分量的數(shù)值。變壓器繞組變形,，即結(jié)構(gòu)狀態(tài)發(fā)生改變,，必然引起變壓器漏電抗的變化，從而引起變壓器短路阻抗數(shù)值的改變,。
網(wǎng)絡(luò)分析法
網(wǎng)絡(luò)分析法是在測(cè)量變壓器繞組傳遞函數(shù)的基礎(chǔ)上,，通過傳遞函數(shù)的分析對(duì)繞組變形進(jìn)行判斷。變壓器任意一個(gè)繞組可看成R-L-C的網(wǎng)絡(luò),，繞組的幾何特性決定了其傳遞函數(shù),。
1）低壓脈沖法
低壓脈沖法是在變壓器繞組的一端加入標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)，并同時(shí)測(cè)量繞組兩端的電壓,，經(jīng)過信號(hào)處理,，得到變壓器繞組脈沖響應(yīng)特性，據(jù)此對(duì)變壓器繞組變形進(jìn)行判斷,。但由于低壓脈沖法在現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí),，易受外界干擾及脈沖信號(hào)源不穩(wěn)定,、脈沖過程中的折反射等的影響,，在現(xiàn)場(chǎng)很少使用。
HDRZ變壓器繞組變形測(cè)試儀主要技術(shù)參數(shù)
測(cè)量速度：?jiǎn)蜗嗬@組1分鐘-2分鐘
輸出電壓：Vpp-25V,，測(cè)試中自動(dòng)調(diào)整
輸出阻抗：50Ω
輸入阻抗：1MΩ （響應(yīng)通道內(nèi)置50Ω匹配電阻）
掃頻范圍：10Hz－10MHz
頻率精度： 0.001%
每通道采樣頻率：100Msps
采集通道量化精度：14位
掃頻方式：線性或?qū)?shù),，掃頻間隔和點(diǎn)數(shù)可任意設(shè)置
曲線顯示：幅頻曲線（相頻曲線，選配）
測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍寬：－120dB～20dB
阻抗法測(cè)量電壓：0～220V
阻抗法測(cè)量電流：0～10A
阻抗法頻率：50Hz/60Hz
2）頻率響應(yīng)法
頻率響應(yīng)法是最近幾年開展起來的測(cè)量變壓器繞組變形方法,，其原理與低壓脈沖法原理基本相同,。
頻率響應(yīng)法基本原理
將一掃描信號(hào)送入繞組的一個(gè)端口,，從另一端口測(cè)量輸出響應(yīng)，并將逐個(gè)頻率點(diǎn)的輸入輸出之比根據(jù)頻率描繪成曲線-頻譜曲線（圖譜）,。通過對(duì)繞組的頻譜曲線進(jìn)行對(duì)比分析,，可以判斷繞組的結(jié)構(gòu)變化。
當(dāng)頻率超過1kHz時(shí),，變壓器繞組可以被看作是一個(gè)由多個(gè)電容和電感組成的無源二端口網(wǎng)絡(luò),。
頻率較低時(shí)，感抗較小,，容抗較大,，電感起主要作用，電路呈感性,；隨著頻率的增加,，感抗變大，容抗變小,，二者同時(shí)起作用,；當(dāng)頻率繼續(xù)增加時(shí)，電容起主要作用,，電路呈容性
圖中L0,、K0、C0分別代表繞組單位長(zhǎng)度的分布電感,、分布電容及對(duì)地分布電容,，U1、U2分別為等效網(wǎng)絡(luò)的激勵(lì)端電壓和響應(yīng)端電壓,，Z是匹配阻抗,。
測(cè)得的頻譜曲線常用對(duì)數(shù)形式表示，既為：H(f)=20log(U1(f)/U2(f))
繞組中電壓分布不均勻,，在某一頻率下會(huì)達(dá)到情況,，既產(chǎn)生諧振，電壓會(huì)出現(xiàn)極不均勻分布,，在頻譜圖上表現(xiàn)為峰和谷
頻譜圖實(shí)際上是描述了變壓器繞組在不同頻率下電壓分布不均勻的情況,。其中峰點(diǎn)和谷點(diǎn)是在不同頻率下繞組中出現(xiàn)諧振的結(jié)果，峰點(diǎn)是發(fā)生串聯(lián)諧振的結(jié)果,，谷點(diǎn)是發(fā)生并聯(lián)諧振的結(jié)果,。
諧振是繞組電感和餅間電容及對(duì)地分布電容等引起的。
對(duì)于給定的繞組,，它的頻譜曲線是確定的,，當(dāng)繞組因某種原因發(fā)生變形時(shí)，其分布參數(shù)發(fā)生變化,，改變了繞組部分電感或電容,，這時(shí)測(cè)得的頻譜曲線,，就會(huì)與正常時(shí)測(cè)得的頻譜曲線不同。這種差異反映了繞組結(jié)構(gòu)的改變,，從而可以分析出繞組的變形情況,。
試驗(yàn)實(shí)際接線
Y型繞組測(cè)試接線Δ型繞組測(cè)試接線
判斷方法
對(duì)頻響數(shù)據(jù)分析一般應(yīng)用兩種方法對(duì)繞組變形進(jìn)行判斷，既縱向比較法和橫向比較法,。
l縱向比較法就是比較同一臺(tái)變壓器,、同一繞組、同一分接開關(guān)位置,、不同時(shí)期的幅頻響應(yīng)特性進(jìn)行比較,，如果繞組有變形，繞組的參數(shù)分布必然改變,，繞組波形的一致性就差,。
橫向比較法就是比較變壓器同一電壓等級(jí)的三相頻響數(shù)據(jù)的一致性，或同一廠家的同類型變壓器的同一繞組頻響數(shù)據(jù)的一致性,，該方法主要是基于現(xiàn)在變壓器工藝良好條件下三相繞組內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)稱一致,，因此頻響數(shù)據(jù)有可比性，實(shí)踐證明,，該方法比較實(shí)用,，也是我們實(shí)際工作中常用的方法。
在繞組變形結(jié)果分析中,，引入相關(guān)系數(shù)R來進(jìn)行判斷,，它以量化的形式（R數(shù)據(jù)大小）直觀地給出所比較頻響波形數(shù)據(jù)之間的相似程度,，R值越大說明波形一致性越好,。其中電科院TDT6分析軟件中還引入波形分段比較，即高,、中,、低頻三段，使得分析更準(zhǔn)確,。
在繞組變形結(jié)果分析中,，引入相關(guān)系數(shù)R來進(jìn)行判斷，它以量化的形式（R數(shù)據(jù)大?。┲庇^地給出所比較頻響波形數(shù)據(jù)之間的相似程度,，R值越大說明波形一致性越好。其中電科院TDT6分析軟件中還引入波形分段比較,，即高,、中,、低頻三段,，使得分析更準(zhǔn)確
技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)DL/T911-2004《電力變壓器繞組變形的頻率響應(yīng)分析法》中給出判斷依據(jù)
分析(1)
典型的變壓器繞組幅頻響應(yīng)特性曲線,，通常包含多個(gè)明顯的波峰和波谷。經(jīng)驗(yàn)及理論分析表明,，幅頻響應(yīng)曲線中的波峰或波谷分布位置及分布數(shù)量的變化,，是分析變壓器繞組變形的重要依據(jù)。
分析(2)
幅頻響應(yīng)特性曲線低頻段（1kHz～100kHz）的波峰或波谷位置發(fā)生明顯變化,，通常預(yù)示著繞組的電感改變,，可能存在匝間或餅間短路的情況。
頻率較低時(shí),，繞組的對(duì)地電容及餅間電容形成的容抗較大,，而感抗較小，如果繞組的電感發(fā)生變化,，會(huì)導(dǎo)致其頻響特性曲線低頻部分的波峰或波谷位置發(fā)生明顯移動(dòng),。對(duì)于絕大多數(shù)變壓器，其三相繞組低頻段的響應(yīng)特性曲線應(yīng)非常相似,，如果存在差異則應(yīng)及時(shí)查明原因,。
分析(3)
幅頻響應(yīng)特性曲線中頻段（100kHz～600kHz）的波峰或波谷位置發(fā)生明顯變化，通常預(yù)示著繞組發(fā)生扭曲和鼓包等局部變形現(xiàn)象,。在該頻率范圍內(nèi)的幅頻響應(yīng)特性曲線具有較多的波峰或波谷,，能夠靈敏地反映出繞組分布電感、電容的變化,。
分析(4)
幅頻響應(yīng)特性曲線高頻段（＞600kHz）的波峰或波谷位置發(fā)生明顯變化,，通常預(yù)示著繞組的對(duì)地電容改變，可能存在繞組整體移位或引線位移情況,。頻率較高時(shí),，繞組的感抗較大，容抗較小,，由于繞組的餅間電容遠(yuǎn)大于對(duì)地電容,，波峰或波谷分布位置主要以對(duì)地電容的影響為主。
影響繞組傳遞函數(shù)因數(shù)
①外界環(huán)境的影響
由于R-L-C分布參數(shù)易受環(huán)境的影響,，如周圍帶電體的距離很近,、測(cè)試引線的位置和接線時(shí)接觸不良等，有可能造成R-L-C網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的變化,，從而引起傳遞函數(shù)的變化,。因此測(cè)量時(shí)必須排除環(huán)境影響，特別對(duì)前后圖形比較而言就更為重要,，否則前后波形比較可能造成誤判斷,。
②變壓器狀態(tài)的影響
一臺(tái)變壓器繞組的傳遞函數(shù)并非是的，因?yàn)樽儔浩鹘^緣介質(zhì)溫度的變化,、分接位置的不同以及變壓器運(yùn)行中引線的相對(duì)變化等,，都有可能使傳遞函數(shù)發(fā)生變化,。
③信號(hào)源不穩(wěn)定
測(cè)量時(shí)信號(hào)源的穩(wěn)定是至關(guān)重要的，沒有穩(wěn)定的信號(hào)源,，測(cè)量相同的R-L-C網(wǎng)絡(luò),，所得圖譜中的諧振點(diǎn)會(huì)發(fā)生變化，即測(cè)量出的傳遞函數(shù)就沒有意義,；因此要求信號(hào)源不僅本身可靠而且受環(huán)境影響很小,，才能保證所測(cè)量出的圖譜是被試設(shè)備本身的。
實(shí)際測(cè)量中影響因數(shù)：
①變壓器本體接地電阻影響
②變壓器分接開關(guān)位置的影響
③信號(hào)源施加位置的影響
④天氣的影響（雨天效果較差）
⑤線夾出線之間的干擾,，以及出線本身的分布電容影響（高頻段）,。