中试控股技术研究院鲁工为您讲解：变压器铁芯绕组变形测试仪

ZSBR-8500变压器绕组变形测试仪

双通道16位AD采样,8寸彩色触摸屏，亮度可调,USB2.0接口,支持数据上传和联机测试
先进的DDS扫频技术
参考标准：DL/T 911-2016

变压器绕组变形测试仪：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；

针对三相Yn电力变压器测量绕组变形测试，分别列举A、B、C三相的接线方法。
测量Yn型电力变压器绕组变形A相接线
1、测量系统共一点接地，取变压器铁芯接地。
2、黄夹子定义为输入，钳在Yn的‘O’点、绿夹子定义为测量，钳在A相上。
3、地线连接网依次由绿夹子地线孔插入接地线至黄夹子地线孔，再连接一接地线到铁芯接地。
4、以上接线完成对三相Yn形的A相测量接线。

ZSBR-8500变压器绕组变形测试仪技术指标
1. 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
2. 测量范围：(-100dB） - （+20dB）
3. 测量精度：0.1dB；
4. 扫描频率精度：0.01%；
5. 信号输入阻抗：1MΩ；
6. 信号输出阻抗：50Ω；
7. 同相测试重复率：99.9%

简介
1、ZSBR-8500电力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，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。
2、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3、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。
4、变压器在试验过程中发生匝间、相间短路，或在运输过程中发生冲撞，造成线圈相对位移，以及运行过程中在短路和故障状态下因电磁拉力造成线圈变形，就会使变压器绕组的分布参数发生变化。

进而影响并改变变压器原有的频域特征，即频率响应发生幅度变化和谐振频点偏移等。

并根据响应分析方法研制开发的ZSBR-8500电力变压器绕组变形测试仪，就是这样一种新颖的变压器内部故障无损检测设备。它适用于63kV～500kV电力变压器的内部结构故障检测。
5、ZSBR-8500电力变压器绕组变形测试仪是将变压器内部绕组参数在不同频域的响应变化经量化处理后，根据其变化量值的大小、频响变化的幅度、区域和频响变化的趋势

来确定变压器内部绕组的变化程度，进而可以根据测量结果判断变压器是否已经受到严重破坏、是否需要进行大修。变压器绕组变形频率响应测试仪由笔记本电脑及单片机构成高精度测量系统,结构紧凑，操作简单，具有较完备的测试分析功能，对照使用说明书或经过短期培训即可自行操作使用。
6、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；
7、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；
8、基于以上思想和先进的测量技术，本公司设计了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。
9、本仪器符合DL/T911 2004《电力变压器绕组变形的频率响应分析法》标准。

ZSBR-8500变压器绕组变形测试仪采用先进的DDS扫频技术;

ZSBR-8500变压器绕组变形测试仪采用双电源供电:市电AC220V士10%，内电源6V5AH蓄电池;

1  对地绝缘耐电压试验

根据试验所用电源不同有工频耐压、直流耐压、超低频（0.1Hz）耐压和冲击耐压试验等。

（1）工频试验方法，试验变压器容量及试验限值参见GB755—87和GB1032—85。

试验电压应用静电电压表、电压互感器或具有专用测量绕组的变压器测量，不能用低压侧读数以变比换算。

工频耐压试验有累积效应。每次试验后均会产生一定的细微劣化痕迹并使耐电压性能下降。此效应与外施电场强弱及作用时间有关。通常，一般电机按2U+1000V计算，试验1min应无闪络和击穿现象。绕组制造过程中的试验电压可适当提高；但重复试验时应降低20%。在生产线上应用1s或5s耐压，1s试验的电压应提高20%且用试棒直接施加，无升压过程。

（2）直流或超低频交流耐压可减少对绝缘影响，0.1Hz耐压试验可减少设备容量。直流耐压值应不超过工频耐压值的1.8倍。

（3）冲击耐压可检测电气间隙和爬电距离。常用1.2/50μs的标准雷电冲击波，峰值按4U+5000V计算，正负极性各施5次，间歇1s，且可反复施加。

2  绝缘电阻测量[3]

影响绝缘电阻测量值的因素有温度、湿度、干燥和污染程度、测试电压与时间等。

绝缘电阻R随温度呈指数关系变化，通常受潮后绝缘电阻下降。为了保证运行和起动时的安全，起动前室温绝缘电阻应不低于（1+UN/1000）MΩ。

测量绝缘电阻的同时，测量其极化指数或吸收比。清洁干燥的电机，其绕组极化指数PI（R10min/R1min）≥2.0；其吸收比K（R60s/R15s）≥1.3。

3  匝间绝缘和股间绝缘试验

3.1  散嵌绕组匝间绝缘试验[4][5]

散嵌绕组因线匝多、表面积大、绝缘厚度薄、制造时易受各种损伤、运行时会受到各种大气和内部过电压的冲击，是电机中的最薄弱环节。

对匝间绝缘试验的基本要求是：能在匝间绝缘上施加较高的试验电压以检测绝缘弱点；有关试验参数应接近于运行时的各种过电压以检验耐受过电压冲击的能力、能适合不同工序（嵌线前后的线圈、接线前后的绕组和电机整机）的检测要求；操作简单、方便、判断直观准确。“短时升高电压试验”因不能满足上述要求，GB755—87已规定必须进行冲击耐压试验。

匝间试验采用冲击波形比较法，试验方法按JB/Z294—87，试验值按JB/Z349—89，试验线路见图冲击波形比较法试验接线。

冲击波形比较法试验接线

a）φ接法接线图例 b）Y（线）接法接线图例 c)△（角）接法接线图例  d)单相接法接线图例 H1、H2—高电位端子 L—低电位端子

根据电机的实际接线，三相或单相电机可有φ（相）接法、null（线）接法、△（角）接法。

3.2  圈式线圈匝间绝缘试验

圈式成型线圈在嵌线前可用感应或直接施加冲击电压检查，嵌线后可用高压绕组试验装置原理图、图振荡回路法的试验装置进行试验，当发生短路时试验波形将不重合或氖灯放光或指示仪表有读数。

高压绕组试验装置原理图

T1—低压调压器 T2—高压变压器 C1—高压电容 L1—试验线圈 L2—磁耦合探测线圈  C2—调谐电容器 R1—试样电阻 R2—毫安表串联电阻 1—点火球隙 2—匝间短路指示仪表

振荡回路法

T1—调压变压器（220/0～220V，50kVA） T—试验变压器（220/50kV，50kVA） R—限流电阻（23.3×103Ω，1A） C1—镇定电容器（0.03～0.06μF） C—脉冲电容器（0.01μF） L—被试线圈电感 V—脉冲电压表 N—氖灯 G—球隙 Cn，Cv—电容分压器

3.3  条式线圈股间绝缘试验

热压固化后的换位股线编织的导线用36V（中容量电机）和220V（大容量电机）串灯泡进行检查。若有短路，再按股间短路点测定示意图线路合上开关，移动触点1寻找，当检流计指零时，滑动触点所对应的位置即为短路点。

股间短路点测定示意图

1—滑动触点 2—直流电流表 3—滑线电阻 4—标准实心导线 5—被试空心导线 6—被试实心导线 7—检流计

4  介质损耗角正切（tanδ）检测

绝缘结构的tanδ主要取决于所用绝缘材料的tanδ，而其增量∆tanδ则反映绝缘结构整体性和绝缘处理工艺的优劣。热态tanδ及∆tanδ更为敏感。热态tanδ较大的绝缘结构在使用时会因发热而使tanδ更大，直至击穿。

测量tanδ可在绝缘已固化的单独成型线圈或线棒上进行，也可测量整台电机绕组的tanδ。只有测量嵌入槽内并固化后的整机tanδ才能反映电机实际的绝缘性能。

4.1  成型线圈试验

将成型线圈或线棒按其铁心长度包上铝箔或其他导电材料作测量电极并接至电桥，线圈或线棒导体芯接高压电源，见测量电桥接线原理图所示。

测量电桥接线原理图

a）西林电桥 b）变压器电桥 P—指零仪 Cx—被试品 Cs—标准电容 R3、R4、C4—电桥臂 L1、L2、L3—比例臂 R1、C1—tanδ和C调节盘

为了提高试验准确度，可在距测量电极两端1～4mm处各设置一宽度为3倍绝缘厚度（或宽10mm）的接地保护环；对已做防晕处理的高压线圈，除在低阻段设置测量电极外，接地保护环应接在防晕层的高阻末端，且防两者短路。

tanδ测量时，应在0.2Un～1.0UN范围内，每隔0.2UN测取tanδ-U曲线，且以tanδ0.2UN、1/2（tanδ0.6UN～tanδ0.2UN）和每0.2UN的∆tanδ来进行判断。该方法更能反映线圈绝缘质量，也不会因测试电压过高而产生强烈局部放电和外部电晕而影响绝缘和测试。对tanδ大于15%的试品应尽量缩短测量时间，避免因测试发热而影响测试准确度。

4.2  绕组测试

电机绕组可分相或三相测试。绕组线芯接高压电源。若电机能对地绝缘，则采用“不接地试品”线路（正接法），见西林电桥测量绕组tanδ接线原理图a。若电机已接地，则用“接地试品”线路（反接法），见西林电桥测量绕组tanδ接线原理图b。反接西林电桥线路使电桥处于高电位，必须注意安全。绕组测试无法安置保护环，故必须充分干燥和清洁。

西林电桥测量绕组tanδ接线原理图

a）正接法 b）反接法 P—指零仪 Cs—标准电容 R3、R4、C4—电桥臂 Cx—被试绕组 C5、R5、L5—接地平衡（Wagner）电路

测量电源要有足够容量且尽可能不含高次谐波。配用与试品电容量接近的标准电容器可提高测量准确度；提高测试电压和选用大容量标准电容可提高测量灵敏度。见表电机绕组tanδ和∆tanδ规定值所示。

电机绕组tanδ和∆tanδ规定值

5  电晕和局部放电测量

高压电机线圈及绕组的防晕效果，通常在暗室中在施加规定试验电压后用目力观察判断。

根据局部放电产生的电、光、热、噪声等现象，检测可分为非电检测法和电测量法两类。电测量法中有无线电干扰法（RIV法）和高频脉冲电流法（ERA法），典型的见典型ERA法仪器框图。

典型ERA法仪器框图

试验时试品应先停放一段时间然后加上比预计的局部放电起始电压低很多的电压，逐渐升至达到规定视在放电量时的电压，作为起始电压；再升压10%，然后降压至视在放电量的最小值的电压，作为放电熄灭电压。试验电压不得超过额定电压。

局部放电强度是从低于规定的试验电压开始，逐渐升至规定值并维持规定时间，再降至局部放电试验电压，再维持规定时间，最后测放电量。

6  接触电流试验

电机工作时，流经电机绝缘至电机外壳（地）的电流称为泄漏电流，流经与电机易触及部分相接触的人体阻抗网络的电流称为接触电流，见图人体阻抗网络。接触电流大小将直接危及人身安全。人体感知阈值0.5mA，摆脱阈值约10mA，心室纤维颤动阈值为500mA。为保证可能与电机接触者的安全，电机热态接触电流应小于5mA。