频响法绕组变形试验24页PPT

电力变压器绕组变形频率响应测试与图谱分析摘要：频率响应法是通过比较加在变压器绕组上的扫频信号与经过绕组后输出的须率响应信号，同时考虑相间频率响应特性曲线的变化来检测绕组变形情况的方法，由于电力变压器发生故障是少数，标准中相关系数的判断边界还不完善，仅通过标准给出的判据来判断容易发生误判。

本文对图谱频率响应特性曲线的变化对应对变形发生的部位、程度和种类进行仔细的分析和判断，并在实际测试中进行了论证，为以后变压器绕组变形分析判断及维修决策提供依据。

关键词：电力变压器绕组；频率响应法；变形；图谱分析0前言电力变压器是电网中最为重要、昂贵的设备之一，它的安全稳定运行对整个电网的安全意义极其重大。

但是由于受到短路电流冲击等各种因素的影响，变压器绕组可能发生变形，而且不易被发现。

因此，有效和准确地判断变压器绕组变形现象是电力试验的一项重要工作。

茂名供电局从1996年开始开展主变绕组变形试验项目，本局共有两台绕组变形测试仪，厂家与型号为：北京圣泰实时电气技术有限公司TDT6U型。

经过多年的实践，总结出一些图谱分析的规律，在220kV榭平岭站、220kV金山站、110kV石鼓站、35kV云潭站等多个变电测试发现变压器绕组有变形现象中图谱分析能较为准确的判断出变形发生的部位程度及种类，经吊罩检修证实图谱分析为我们判断变形提供重要依据。

1变压器绕组变形产生的原因（1）变压器在运输过程中受到冲击。

（2）在运行过程中，变压器外部发生短路故障，变压器线圈流过很大的短路电流，一般为其额定电流的几倍至几十倍，在强大电动力的冲击下，变压器绕组有可能会失去稳定而导致变形现象的出现，如鼓包、扭曲、移位等，严重的将直接造成变压器损坏。

2频率响应分析法虽然目前绕组变形的频率响应分析法有了专门的电力行业标准DL/T911－2004《电力变压器绕组变形的频率响应分析法》，它的形成主要来源于对物理现象的直觉分析和现场的经验积累，但是由于电力变压器发生故障是少数，标准中相关系数的判断边界还不完善，一方面需要在长期的实践中积累判断经验，并非所有的变形都会立即危及到变压器的安全运行。

NDBX-Ⅳ变压器绕组变形测试仪（频响法）产品简介变压器设计制造完成后，其内部结构和各项参数基本保持不变，因此每个线圈的频域响应也随之确定，正常绕组的变压器，其三相频域响应曲线耦合程度基本一致。

当变压器在试验过程中出现匝间、相间短路，在运行中出现短路或其他故障因电磁拉力造成线圈移位，在运输过程中发送碰撞造成线圈相对移位，这些因素都会使变压器分布参数发生变化，其频域响应也发生变化，根据频域响应曲线即可判断变压器的变形程度。

基于以上思想和先进的测量技术，本公司研发生产了NDBX-Ⅳ变压器绕组变形测试仪，该仪器能准确绘制各相频域响应曲线，通过测量曲线的横向、纵向对比，可以准确的判断变压器的变形程度。

NDBX-Ⅳ变压器绕组变形测试仪符合DL/T911 2004《电力变压器绕组变形的频率响应分析法》标准。

产品特征☆、采用先进的DDS扫频技术☆、采用双电源供电：市电AC220V±10%，内电源6V5AH蓄电池☆、采用高速，高集成化微处理器设计☆、输出正弦波幅值可通过软件设置☆、双通道16位AD采样☆、8寸彩色触摸屏，亮度可调☆、可以保存120组测量数据，供随时查阅或上传至PC机☆、有强大的上位机软件，曲线分析、打印和生成word文档☆、USB2.0接口,支持数据上传和联机测试☆、主机尺寸：35mm x 210mm x 210mm☆、主机重量：约5kg。

产品参数☆、设置6种不同的扫描方式：线性1K～1000kHz_1.0步进1kHz（1000点）线性1K～1000kHz_0.5步进0.5kHz（2000点）线性1K～2000kHz_1.0步进1kHz（2000点）线性1K～2000kHz_0.5步进0.5kHz（4000点）分段100HZ～1000kHz（1440点）分段100HZ～2000kHz（2440点）☆、测量范围：(-100dB）～（+20dB）☆、测量精度：0.1dB ;☆、扫描频率精度：0.01%；☆、信号输入阻抗：1MΩ；☆、信号输出阻抗：50Ω；☆、同相测试重复率：99.5%；。

传递函数H(jw)(即频率响应特性)中的零、极点分布情况与二端口网络内部的元件及连接方式等密切相关。

试验研究结果表明：变压器绕组的频率响应特性通常在l0kHz~1 MHz的频率范围内具有较多的谐振点。

LVI法和FRA法均是通过比较波形进行判断的，可快速测出变压器短路阻抗0.2％～0.3％的变化，灵敏度是比较高的。

但如何从量值上判断短路试验结果并与现行标准测量电抗值的变化统一起来，尚须积累经验。

最近的IEC 76--5标准修订草案，将LVI法和FRA法作为变压器短路试验结果判断的补充方法列入标准内容，但未提出判断结果的标准值。

NDBX-III变压器绕组变形测试仪（频响法+阻抗法）武汉诺顿电气有限公司产品简介：变压器绕组变形测试仪具有频率响应法和低电压短路阻抗法两种测试方法，用两种不同的方法对电力变压器绕组进行测量，全面反映变压器的绕组特性，更加准确地分析、诊断绕组变形情况。

频响法和阻抗法两种设备完美合成，节省测试时间，提高工作效率。

产品特征：☆、频响法采用扫频法对变压器绕组特性进行测量，不对变压器吊罩、拆装的情况下，通过检测各绕组的幅频响应特性，对6kV及以上变压器，准确测量绕组的扭曲、鼓包或移位等变形情况。

☆、频响法与阻抗法均为三相自动测试，大大缩短测试时间。

测量速度快，对单个绕组测量时间1-2分钟以内。

☆、频响法频率精度非常高，频率精度高于0.001%。

☆、频响法采用数字化频率合成，频率稳定性更高。

☆、频响法采用5000V电压隔离、充分保护测试电脑安全。

☆、频响法可同时加载9条曲线，各条曲线相关参数自动计算，自动诊断绕组的变形情况，给出诊断的参考结论。

☆、频响法采用分析软件功能强大，软件、硬件指标满足DL/T911-2016标准。

☆、短路阻抗法为三相自动测试。

不用外接调压源，采用市电AC220V低压电源，便可自动对变压器的AB、BC、CA高压绕组施加电压，同步采集数据，自动计算出阻抗误差百分比，测试结果非常直观。

☆、短路阻抗法适用于任意大小容量的变压器的阻抗测试。

☆、短路阻抗法测试过程中显示测试电流、测试电压的波形图谱，方便实时监测测试情况。

☆、短路阻抗法具有测量电感的功能。

☆、短路阻抗法具有测量变压器零序阻抗的功能。

☆、采用windows平台，兼容Window 2000/WindowXP/Windows7/windows8。

☆、采用数据库保存测试数据，对测试数据的管理简洁方便。

☆、软件管理功能强大，充分考虑现场使用的需要，测量数据自动存盘、自动导出生成Word版测试报告（需安装相应的Office软件）或JPG图片报告，方便用户出测试报告。

目次前言 (Ⅱ)1范围 (1)2规范性引用文件 (1)3术语和定义 (1)4检测原理 (2)5检测仪器的要求 (2)6检测方法 (3)7绕组变形的分析判断 (3)附录A（规范性附录）用相关系数R辅助判断变压器绕组变形 (6)附录B（资料性附录）变压器绕组变形的典型幅频响应特性曲线 (7)I前言本标准是根据原国家经贸委《关于确认1999年度电力行业标准制、修订计划项目的通知》（国经贸电力［1999］40号）安排制定的，目的是规范和指导电力变压器绕组变形频率响应分析法（不包括低压脉冲法）的现场应用。

用频率响应分析法检测变压器绕组变形具有检测灵敏度高、现场使用方便、可在变压器不吊罩的情况下判断变压器绕组变形等优点，现已在电力行业广泛应用。

本标准的附录A为规范性附录，附录B为资料性附录。

本标准由中国电力企业联合会提出。

本标准由电力行业高压试验技术标准化技术委员会归口并负责解释。

本标准起草单位：中国电力科学研究院、广东省电力试验研究所、福建省电力试验研究院、安徽省电力科学研究院、华北电力科学研究院、武汉高压研究所。

本标准起草人：王圣、高克利、林春耀、欧阳旭东、张孔林、余国钢、何宏明、马继先、梅刚。

II电力变压器绕组变形的频率响应分析法1 范围本标准规定了用频率响应分析法检测变压器绕组变形的基本要求。

本标准适用于6kV及以上电压等级电力变压器及其他特殊用途的变压器。

2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB1094.1 电力变压器第一部分总则（eqv IEC 60076–1：1993）GB1094.5 电力变压器第五部分承受短路的能力（neq IEC 60076–5：1976）DL/T596 电力设备预防性试验规程3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。

变压器绕组变形试验绕组变形原因：①外部作用力；②出口短路时电磁力的作用；③几十倍短路电流流过绕组会发热，绕组表面绝缘被破坏，绕组机械性能下降；④过电压，包括雷电过电压、操作过电压。

测量方法：采用频响法测量绕组变形，等效示意图如下图所示。

其中，s U 为不同频率的正弦电压，0U 为电压输出，L 、s C 、k C 为变压器结构参数，L 为绕组电感，s C 为饼间电容，k C 为绕组对地电容，Z 为输入阻抗。

频率响应(w)(w)|H(w)|(w)o s U H U ϕ==∠。

输入电压频率包括低频、中频、高频三段，低频段为1~100kHz ，中频段为100~600kHz ，高频段为600~1000kHz 。

低频段时，s C 较大，L 起主要作用，主要反映绕组情况；中频段时，s C 、L 均起作用，峰谷值比较多，主要反映线圈相对位置变化、饼间电容、电感；高频段时L 值较大，k C 、s C 起主要作用，反映绕组引线对地、引线对绕组情况。

大家普遍关注低频段的情况，以低频段结果为主，以高、中频段结果为辅。

从相似性角度看，低压绕组一致性较好。

绕组变形的另一个判据为低压短路阻抗，低压短路阻抗和幅频响应对应结合判断绕组变形。

U s 0绕组变形试验规定：66kV 以上电压等级变压器采用频率响应法，66kV 以下采用低电压短路阻抗法，检修规程中两者都要做；承受短路电流冲击后，要做绕组变形试验。

短路后，绕组受电动力情况：轴线、径向，低压绕组朝贴心压缩，高压绕组向外扩张。

低压绕组整体压缩，高压绕组整体拉伸。

试验设备及接线：试验采用的设备为Rzbx-FR 型变压器绕组变形综合测试仪，如图所示。

设备配套共五根接线，一条输入线，一端为钳夹（红色），另一端分为两个接线端，分别与设备的“信号”、“输入”端相连；一条为输出线，一端为钳夹（黑色），另一端接设备“输出”端；一条为接地线；一条为电源线。

接线方式分为四种方式（如下图）：对于有中性点引出的星形接线，O 端输入（红色钳夹）、A 端测量（黑色钳夹），O 端输入（红色钳夹）、B 端测量（黑色钳夹），O 端输入（红色钳夹）、C 端测量（黑色钳夹）；对于无中性点引出的星形接线，A 端输入、B端测试，B端输入、C端测试，C端输入、A端测试；对于角形接线，a端输入、b端测试，b端输入、c端测试，c端输入、a端测试；对于单项变压器，x端输入、a端测试，y端输入、b端测试，z端输入、c端测试。

电力变压器绕组变形试验频响法应用摘要：本文介绍了检测并判断110kV及以上油浸变压器绕组变形试验方法之一的频率响应分析法原理，同时分析了用频响法判断变压器绕组是否变形受各种因素影响的干扰，总结出测试过程及接线需注意的主要事项及辅助判别方法。

对变压器交接、故障检修试验提供借鉴。

关键词：电力变压器；绕组变形；频率响应比较地铁主变压器作为供电系统中核心的设备之一，其能否安全运行将直接影响整个系统正常运营。

变压器绕组在多种情况下都有可能产生变形，建设的运输、吊装过程保护措施不到位易受到碰撞，运行期系统短路事故都有可能使变压器绕组产生变形。

以前常规的方法用短路阻抗法是否变形，阻抗法现场应用简单，但多数情况下现场很难获得所需的试验电流，对试验仪器的精度及灵敏度要求也很高。

电力行业标准《电力变压器绕组变形测试导则（频率响应法）》（DL/T911-2004），该导则的出台对频响法检测推广起到了很好的指导作用。

据了解，各省电网公司应用该导则预试发现变压器绕组变形，并都通过吊芯检查得到确认，使隐患变压器得到及时维护检修，避免事故造成损失。

如何应用导则（频率响应法）中的诊断分析方法中的横向比较、纵向比较及相关系数比较，本文通过西安地铁供电系统主變压器更换安装实例对以上方法进行介绍。

1.频率响应法原理当在高频率段时，可以不考虑变压器铁芯的影响，此时可将其绕组等效成是由电阻、电感、电容等构成的分布参数电路，如图1所示。

其中L、C和K分别代表绕组电感、对地及分布电容。

又可以将这些参数电路看作为一二端口网络，这些特性可用函数H（jw）表达。

函数的极点和零点分布模拟二端网络的代标参数值。

如绕组发生变形，那么其内部电容、电抗必然发生变化，函数参数关系也相应发生变化。

频响法便可直观的看作是对变压器绕组进行x扫描，并绘制频谱曲线，其中，vs为外施扫频信号源，Ki、R0分别为输入输出匹配电阻，vi、vo分别为等效网络的激励电压和响应端电压；。

变压器绕组变形测试仪频响法和阻抗法HZBX-H变压器绕组变形测试仪根据对变压器内部绕组特征参数的测量，该变压器绕组变形测试仪采用目前世界发达国家正在开发完善的内部故障频率响应分析(FRA)方法，能对变压器内部故障作出准确判断。

变压器设计制造完成后，其线圈和内部结构就确定下来，因此对一台多绕组的变压器线圈而言，如果电压等级相同、绕制方法相同，则每个线圈对应参数(Ci、Li)就应该是确定的。

因此每个线圈的频域特征响应也随之确定，对应的三相线圈之间其频率图谱具有一定可比性。

其中进口变压器绕组变形测试仪是测量和判断变压器故障的主要手段，变压器绕组变形测试仪的原理主要有变压器绕组变形测试仪低电压短路阻抗法和变压器绕组变形测试仪频率响应法。

我们先来介绍一下变压器绕组变形测试仪频率响应法原理频率响应法就是用扫描发生器将一组不同频率的正弦波电压加到变压器绕组的一端然后采集绕组两端的端口特性参数，如输人、输出阻抗和电压、电流传输比的频率响应曲线等，通过分析端口参数的频率图谱特性，来判断绕组的结构特征，如果绕组发生变形，就会使分布电容和电感发生变化，反映到端口参数的频率图谱也会发生变化，对于同类型的变压器绕组，由于绕组结构的类似性，其测得的频率响应曲线必然有可比性，所以变压器绕组变形测试仪频率响法是通过故障前后录取频率的响应曲线来判断变压器绕组变形程度，结合这一特征和原理，武汉汇卓电力研制了HZBX-H 变压器绕组变形测试仪。

电力变压器绕组变形测试仪有线性扫描和分段扫描，兼肉国内两种技术。

然后是绕组变形测试仪低电压短路阻抗法测试原理变压器短路阻抗是当负载阻抗为零时，变压器内部的等效阻抗、短路阻抗的电抗分量，即短路电抗，就是绕组的漏电抗，漏电抗是由绕组的几何尺寸所决定的，对于一台变压器，当绕组变形、几何尺寸发生变化时，其短路电抗值也要变化，如果运行中的变压器受到了短路电流的冲击，为了检查其绕组是否变形，可将短路前后的短路电抗值加以比较，如果变化较大，则可认为绕组有显著变形。