BRTC-II电力变压器绕组频率响应测试仪 最终稿(3)

2019-08-30 13:49

BRTC-II使用说明

检测内部变形是一种间接测量,测量过程可能会出现各种意想不到的干扰和不稳定因素,测量结果对变形情况的反映也是一种间接的。目前此项技术的发展仍是较为粗糙的。所以作为一种变形的间接测量,它只是对变形情况和变压器故障判断的一种辅助手段,例如,油色谱发生变化,而变形测试未发现变形,并不能说明变压器没有故障。有些变压器是正在正常运行的,检测后发生变形,并不一定需要立即退出运行,就根据变形面积、变形程度、变形种类,具体情况、具体判断。

一、电力变压器线圈的等值电路和部分试验结果

电力变压器线圈一般都设计为饼式结构,其目的是为了考虑绝缘和耐压,同时各饼之间都有间隙,匝与匝之间有些也有小间隙,用于散热。各线圈饼对地及对其它相,其它电压等级线圈都有一个临近电容,各饼线圈自然也有电感。另外套管还有对地电容,引线及分接头以及分接引线都存在杂散对地电容,所有这些按其所在结构的位置,都有其所代表的结构参数,所以按其结构,可以构成一个变压器的线圈在进行测试时的一个等值电路:

其中:Cs为串联的饼间电容

Cg对地电容 Cb套管对地电容 Ls线圈电感

Ri信号发生器有源匹配电阻 Ro输出取样电阻(匹配电阻)

(IEEE Transactions on Power Apprature and system,Vo1.pas-97,no.6.Nov/Dec1978)

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Vi为扫频电压,Vo为匹配电阻上的电压,它实际上代表了流经Ro的电流,则测量中,Vo/Vi的比值就代表了一种电抗的变化。

Vo/Vi=Ro*Io/Vi=Ro/ZF

变压器设计时,是不会允许在50Hz以及附近频率处产生谐振的,所以在低频段,线圈呈感性的,用高频电位探针探测线圈各饼的对地电位时,在达到各个谐振峰时,有谐振频率f1,f2,f3??,在达到各谐振点时电位探针测得的各饼的电位如下图:

测准这种谐振频率对分析变形面积是很有帮助的,因为变压器线圈设计基本上是均匀的,电感量发生一点改变后,均匀性破坏了,则谐振频率也将发生改变。

通过测量揩振点的频率及其改变以及改变所发生的第几个谐振峰点,就可以分析变形面积和变形量及变形种类。

由于变压器油的介电常数与油温有一定的关系,所以用三相绕组之间在同一油温下图谱的比较,更容易判断,以免由于温度改变而产生判断上的失误。

二、测试仪器的基本技术要求:

其主要技术参数如下:

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BRTC-II使用说明

1.测试频率范围:0.5kHz-500kHz 2.分辨率:

频率分辨率:最小为0.05kHz 幅度分辨80dB

3.输出电压幅度:10Vp-p 4.测试电缆阻抗:50Ω 5.测试头匹配阻抗:50Ω 6.数据可记录 参数选择的理由:

①仪器最低工作频率的选择

对于变压器来说,在进行频谱特性测量时,由于注入电压很低,一般铁芯受激程度很低,所以可以不考试铁芯对电流的贡献。变压器在设计时不会使其谐振点低于50Hz,因为参数太低变压器无法工作。所以测试仪器的最低工作频率可不低于500Hz。根据试验实测,但最低频率不可高于3kHz,因为一般第一个谐振峰都出现在5-10kHz附近。

②仪器最高工作频率的选择

因为我们的测试工作大部分是现场或室外进行,所以仪器工作频率要避开现场的种类干扰。

我国无线电中波广播频率范围535kHz-1.6MHz,测量时,短波广播2-20MHz,测量时,其它浮空的绕组的引出端头将会像天线一样接收空间电磁波信号,在谐振条件下,会干扰测量试过程。

试验证明,当扫频频率在500kHz以上时,被测线圈的对地电容的不同将相当敏感。而变压器上的的各接地体对三个套管的距离不同,在高频下的影响也不同。

测试过程中,试验接线人员在变压器上距套管的位置不同也会在高频条件下影响测试结果的重复性。

③频率粗细度的要求

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从分析角度来说,频率精细度越细越好,但测量过程是不允许的,如果太粗,又会丢失信息,我们知道变压器绕组的第一谐振峰在5-10kHz以内,要发现2%以下的变化,最低频率分辨率应小于5kHz×0.02=100Hz

④幅度分辨要求有80dB范围

测量数据中,高压绕组线圈的最大阻抗可能超过50kΩ(高频阻抗)。因为我们所测量的线圈阻抗的频响,所以末端必须匹配,如不匹配,信号在电缆中的折射将会使测量出现很大的误差。如果幅度分辨率不足60db,则线圈阻抗大于50kΩ部分的频响曲线都将是一条平线。

三、测试接线方式

变压器变形测试是一个很细致的工作,所以要求试验过程必须认真。 除了外壳的接地线,要求变压器所有外部结线要解开,以免因引线的长短对测试结果有影响。

在正常条件下,带有分接开关的分接位置应放于无分接位置,事故后检测时,分接开关应置于事故分接位置。

对于Yo接线的绕组

输出信号应从该变压器绕组中性点0注入,测量点分别在出线端A、B、C上。这种测量接线方法,可以将非测量相上接收到的干扰由信号发生器上的低阻抗来吸收。

对于Y接线

由于中性点未引出,测量就按以下方法接线 信号输出接于B,测量分别接在A、C 信号输出接于C,测量分别接在A、B 对于△11接线

如果有可能将线圈解开测量;采用“头进尾出”的接线原则,如无法解开则应以下方法接线。

信号输出接于A,测量接于C,代表A相

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信号输出接于B,测量接于A,代表B相 信号输出接于C,测量接于B,代表C相

自耦线圈较低电压等级的绕组采用中性点0注入,中间电位输出引线Am、Bm、Cm分别测量。测量高电压等级绕组时,应由引线端Am、Bm、Cm分别注入信号,由高压出线端A、B、C对应分别测量。

测量过程中,其它非测量绕组应有确定的电位,必须采用最近一点接地的措施。

铁芯应接地,确保电容值稳定。

测量接地

测量过程中接地非常重要,它除了接地保护之外,主要是使高频电流的流向正确,否则测量结果将无法一致。

变压器外壳接地。测量接地线应用尽量短的线,从输出、输入端头接于变压器外壳上。仪器侧应浮空。

测量匹配

尽管频响测量在测量过程中不是采用脉冲行波,但是在测量时必需按行波进行考虑。因为信号频率较高,其波长已经可以和电缆的长度相比较了。在未匹配时,输入电压波会在电缆端头产生折射,在和原电压波叠加后使信号变形,影响测量。

四、线圈变形种类以及变形在等值电路中的等效改变

我们知道线圈变形的原因主要有两种。一是运输途中剧烈的碰撞,二是发生近区短路时电磁力的破坏作用。但并非所有的变形都会立即危及运行安全,所以必须对变形的种类及变化面积、变形位置、变形程度进行一定的估计和分析,作为综合判断的手段之一。

线圈变形主要有以下几种形式:

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