BRTC-II电力变压器绕组频率响应测试仪 最终稿(4)

2019-08-30 13:49

BRTC-II使用说明

整体变形

整体位移:这种变形是常见运输过程中的震动冲击力造成的,这种变形一般整体情况良好,只是线圈之间相对移动。这种变形一般不改变线圈的电感量和饼间电容,只改变线圈对地电容。所以其频谱图上各谐振峰点都存在,只是都向高频方向平移。另外在受电动力时,如有几根撑条受力作用下移动位置或脱落,在受力消失后,则在原来的压紧力的作用下向一边偏芯;同时由于电动力造成内线收缩或外线圈扩张,高低压线圈之间的距离改变;对地电容减小,使谱振频率均向高频方向移动。谐振频率的改变量在较小的变化时与变形量成正比。其频谱图上的最大特征是,各谐频率峰都对应存在,只是平移。这种变形一般引线都分别被牵动,300kHz以上将有一定的改变。

整体压缩:线圈在电磁力或制造工艺的原因,会出现高度尺寸上的压缩。线圈在高度上的减小,将使线圈的总电感增加;同时使线圈饼间的电容增加。在对应的频谱图上,变形相曲线将出现第一个谐峰向低频方向移动;同时第一谐峰还将伴随着幅值升高;中高频部分的曲线与正常的频谱曲线相同。

整体拉伸:线圈在出现固定压板松动、垫块失落等情况时,会出现高度尺寸上的拉伸。线圈在高度上的增加,将使线圈的总电感减小;同时使线圈饼间的电容下降。在对应的频谱图上,变形相曲线将出现第一个谐峰向高频方向移动。同时第一谐振峰还将伴随着幅值下降;中高频部分的曲线与正常相的频谱曲线相同。

匝间短路:如果线圈发生金属性匝间短路,线圈的整体电感将会明显下降,线圈对信号的阻碍大大减小。对应到频谱图,其低频端的谐振峰将会明显的向高频方向移动,对应的第一谐振峰消失。同时由于阻碍减小,频响曲线在低频段将会向衰减减小的方向移动,即曲线上移10-20db以上;另外由于Q值下降,频谱曲线上谐振峰谷之间的差异将减小。中频和高频段的频谱曲线与正常线圈的图谱重合。

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局部变形

局部变形是指线圈的总高度未发生改变,或等效直径和线圈厚度尚未出现大面积的改变;只是部分线圈的尺寸分布均匀度改变,或部分线饼出现小程度等效直径的改变,线圈的总电感基本不变,所以故障相和非故障的频谱曲线在低频段的第一个谐振峰点处将重合,随着变形部分面积的大小,对应的后续几个谐振峰将发生位移。

局部压缩和拉开变形:这种变形一般认为是由于电磁作用力造成的,由于同方向的电流产生的斥力,在线圈两端被压紧时,这种斥力会将个别垫块挤出,造成部分被挤压,而部分被拉开。这种变形在两端压钉未动的条件下,一般不会牵动引线;这种变形一般只改变饼间的距离(轴向),在等值电路中体现在并联电感上的电容(饼间电容)的改变上。引线未被牵动的条件下,频谱的高频部分将变化很小。线圈整体并未被压缩,只有部分饼间距离拉开;部分饼间距离压缩。频率图上可以看到,有部分谐峰向高频方向移动,并伴随着峰值下降;而有部分谐振峰向低频方向移动,并伴随着峰值升高。变形面积和变形程度可以通过比较谐振峰点明显移动所处的位置(第几个峰),及谐振峰的移动量来估计分析。变形绕组所对应的图谱中,其谐振峰之间的频率差的均匀性变差,可以用此特征来区别。局部压缩和拉开变形程度较大时,低频与中频段有些谐振峰会重叠。个别峰会消失,有些谐振峰幅度升高。

线圈断股:线圈断股时,线圈的整体电感将会略有增大。对应到频谱图其低频端的谐振峰将会向低频方向略有移动,幅值上衰减基本不变;中频和高频段的频谱曲线与正常线圈的图谱重合。

金属异物:在正常线圈中,如果在线饼中存在金属异物,虽然对低频总电感影响不大,但饼间电容将增大。频谱曲线的低谱部分谐振峰将向低频方向移动,中高频部分曲线的幅值将有所升高。

引线位移:引线发生位移时,不影响电感,所以频谱曲线的低频段应完全重合,只在200-500kHz部分的曲线发生改变,主要是衰减幅值

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方面的变化。引线向外壳方向移动则频谱曲线的高频部分向衰减增大方向移动,曲线下移;引线向线圈靠拢,则频谱曲线的高频部分向衰减减小方向移动,曲线上移。

轴向扭曲:轴向扭曲是在电动力作用下,线圈向两端顶出,在受到两端压迫时,被迫从中部变形,若原变压器的装配间隙较大或有撑条受迫移位,则线圈在轴向扭成S状;这种变形由于两端未变动,所以只改变了部分饼间电容和部分对地电容。饼间电容和对地电容都将减小,所以频谱曲线上将发生谐振向高频方向移动,低频附近的谐振峰值略下降,中频附近的谐振峰点频率略有上升,而且300kHz-500kHz的频谱曲线基本上保持原趋势。

线圈幅向变形:在电动力作用下,一般内线圈是向内收缩,由于内撑条的限制,线圈可能发生幅向变形,其边缘呈现锯齿状,这种变形将使电感略有减小,对地电容也略有改变,所以在整个频率范围内的谐振峰均向高频方向略移动。外线圈的辐向变形主要是向外膨胀,变形线圈总电感将增加,但内线圈内的距离增大,线饼对地电容减小。所以频谱曲线上第一个谐振峰和谷将向低频方向移动,后面的各峰谷都将向高频方向移动。内线圈发生辐向收缩时,对应图谱线的第一谐振峰将向高频方向移动,并伴随着幅值升高。

分接开关烧蚀(各档位检查):带有分接开关的线圈,如果触点烧蚀面较大,在高频小电流通过时,由于油膜的影响,会出现小电流下的接触问题,其开关等值电路可以认为是一个低阻值电阻和一个电容的并联,这个电路插在电感电路上时,与各支路电感电容谐振,会产生很多的谐振峰。由于电阻的存在,无法形成大的谐振,使谐振曲线上产生很多毛刺,特别曲线在40dB以下时。谐振曲线的总轮廓与正常曲线基本重合。

五、变形分析

从前几节的分析可以知道,测量数据的处理是分析线圈变形相、变

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形面积、变形量、变形种类。

变形分析的总原则:

从变压器线圈的等值电路上可知道,频率响应的频率范围各有所代表。在频率较低时,对地电容及饼间电容所形成的容抗较大,而感抗L较小,所以如果电感线圈发生改变,造成电感量变化,则频部分的谐振峰有变化。从目前数据看,如果50kHz以下的频谱发生改变,则预示着电感变化或整体变化。对于局部变形,一般总电感量变化较小,所以低频部分反映不明显。而中频部分会对小的局部电容变化敏感,因而小面积的变形,改变了局部的谐振点,这些谐振发生在较高频率处。所以中频(30kHz-200kHz)部分的频谱改变表明线圈局部变化情况。高频条件下,因为等值电路中的电感造成的电抗增大而减小对谐振点的贡献,等值电路中以电容的影响为主,而且因为饼间电容较大,所以对地电容的改变对高频部分的频谱图影响较大,所以引线及分接开关对地的位置距离等结构则在这个频段体现较强。另外,如果线圈的结构完整,从等值电路上看,在高频部分应是总趋呈衰减少。

从宏观的角度去看变压器绕组,变压器三相线圈之间的结构是基本一致的,所以三相线圈之间的频谱图有可比性。但这种“一致”是相对的。

从微观的角度去看变压器的绕组,三相之间的差异是绝对的,关键是分析这种差异所出现的位置以及这种差异在频谱图上所处的频段及差异量。

所以,频谱图在低频段出现差异时,一般表明线圈整体结构出现问题,可能会危及运行。应根据其它方面的测量手段来重点分析判断。

如果在中频和高频段频谱图发生差异,应具体的分析这种差异是否代表线圈引线的结线差异。这种差异有些是变压器设计制造中固有的,有些是由于引线对地距离改变造成的。

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当分析出有些变形时,应根据这种变形发生的线圈及对绝缘的危害判断是否需要立即退出运行。例如,局部的小程度的轴向压缩或拉开变形发生在低压绕组时,可以认为不会立即危害运行;而如果发生在高压绕组,则可能会引起饼间绝缘距离不够危及运行安全。又例如,某些变压器线圈之间发生小程度偏芯时,线圈之间的绝缘强度不够会造成局部放电、油色谱改变,引起瓦斯动作等。而有些变压器因为线圈间的绝缘强度裕度比较大,较小程度的偏芯不会危及变压器运行。

所以变线圈变形分析应根据频谱图上的谐振峰的改变以及其它变压器常规试验结果、变压器具体结构来进行。具体情况,具体分析。避免造成误判,导致不必要的损失。

附件一:测量匹配问题:

从行波的角度来分析匹配和未匹配的不同。 1.匹配条件下

见图:从变压器绕组向电缆看,匹配电阻和电缆波阻抗的等值Z=Ro/Zo

Zo为电缆波阻抗

因为Ro=Zo,输出电压U为未 接电缆波阻抗时的一半。

从电缆看测量仪:因为仪器输入端入端呈高阻,可以认为是开路状态,电压波在此时为正全反射,测量仪所接收的电压为传输到端口的电压的2倍,刚好是匹配电阻Ro在未接电缆波阻的电压值。

从测量电缆往变压器绕组看过去绕组可以认为高阻抗,电缆端口相当于只有测量电阻Ro,由于Ro与Zo匹配,则再没有折射或反射波出现。所以测量过程可以说是比较正常的,测量电压就是测量匹配电阻上的电压。

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