中试控股技术研究院鲁工为您讲解：变压器绕组纵向比较变形仪

ZSBX-9000变压器绕组变形测试仪

双电源供电:市电AC220V士10%，内电源6V5AH蓄电池，双通道16位AD采样,8寸彩色触摸屏，USB2.0接口,支持数据上传和联机测试
中英文切换，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：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；

6种不同的扫描方式,精度：0.01%，无线连接电脑，3D立体图形显示，现场测试无需电源；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。

注意事项
1. 做完直流电阻试验后不能立即做绕组变形试验，测试前必须保证接线端充分放电，否则可能损坏本仪器。
2. 测试前必须断开所有引线，使变压器接线套管距离外导体大于20cm。
3. 测试钳应与接线套管紧密连接，放线时不要弯曲测试线，收线时应按照线的原状绕成环状保存，线的环状直径不得小于35cm，否则有损测试线。
4. 不可用其他测试线代替本仪器标配的测试线。
5. 仪器应存放于通风干燥处，避免潮湿。
6. 若长期不用，每隔一个月通电一次，每次1-2小时。
7. 为了延长电池使用寿命，请用户不要过度放电，电量显示图标指示没电时应立即充电，充电完成后静置至少半小时再使用电池供电。
8. 若仪器通电后显示屏不亮，可能是电池没电或者保险丝熔断，请立即充电或更换保险丝，注意保险丝规格：0.25A。
9. 若使用内电源电池供电，当电池电量过低，屏幕会闪烁，请立即断电或充电。
10. 测试过程中，尽量不要随意移动或拆除测试线。
11. 若仪器屏幕闪烁，说明电池电量消耗完毕，请立即改用市电供电。
12. 若连接市电开机，屏幕不亮，肯能电源插座保险丝损坏，请更换0.25A的保险丝。

售后服务
仪器自购买之日起一年内，属于公司的产品质量问题免费维修，终身提供保修和技术服务。如发现仪器有不正常情况或故障请与公司及时联系，以便为您安排最便捷的处理方案，并为您提供最快的现场服务。
附录I变压器常见接线方式
附录II相关系数分析标准
本仪器或PC软件针对变压器变形程度的分析严格按照DLT/911 2004执行，执行标准如下表所示：
绕组变形程度 相关系数R
严重变形 RLF<0.6
明显变形 0.6≤≦RLF<1.0 或 RMF<0.6
轻度变形 1.0≤RLF<2.0 或 0.6≤RMF<1.0
正常绕组 RLF≥2.0且RMF≥1.0且RHF≥0.6
注：RLF为低频段(1kHz-100kHz) 相关系数
RMF为中频段(100kHz-600kHz) 相关系数
RHF为高频段(600kHz-1000kHz) 相关系数
例如：R(AB,BC)表示A点注入B点测量与B点注入C点测量的相关系数，其他依次类推。
附录III安装硬件驱动
1. 连接好USB线和电源线，接通电源，进入主界面，点击【PC通讯】，PC机弹出如图11所示对话框；
2. 选择“是，仅这一次(T)”，单击“下一步”，弹出如图12所示对话框；
3. 选择“从列表或指定位置安装（高级）”，单击“下一步”，弹出一对话框，再次单击“下一步”，弹出如图13所示对话框；
4. 单击“仍然继续”，弹出如图14所示对话框，单击“浏览”，选择光盘的USB Driver目录，再单击“确定”；
5. 单击“下一步”等待驱动安装完成。
注意：对于某些WIN7系统，电脑有可能自行寻找驱动，但安装不成功，需要用户手动安装驱动，步骤如下：
鼠标右键单击“我的电脑”，选择“设备管理器”，找到“未知设备”选项，然后右键单击，选择更新驱动程序，单击“下一步”，选择光盘的USB Drive目录，单击“下一步”,点击“仍然继续安装”，直至安装完成。
 ZSBX-9000变压器绕组变形测试仪
1. 采用先进的DDS扫频技术;
2.采用双电源供电:市电AC220V士10%，内电源6V5AH蓄电池;
3. 采用高速，高集成化微处理器设计;
4.输出正弦波幅值可通过软件设置;
5.双通道16位AD采样;
6. 8寸彩色触摸屏，亮度可调;
7. 最多可以保存120组测量数据，供随时查阅或上传至PC机;
8. 有强大的.上位机软件,曲线分析、打印和生成word文档;
9.USB2、0接口，支持数据.上传和联机测试;
10.中英文切换
11.无线连接电脑
12.3D立体图形显示
13.数据U盘导出，现场测试无需电源，电脑。快捷方便。
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%；  
上位机软件
1. 光盘中有以下目录： 应用程序、USB Drive 
2. 本软件运行环境：32位 window XP  或  32位 window 7 系统。
3. 应用程序的安装： 打开应用程序文件夹，双击setup.exe, 若用户PC机没有安装.NET 程序运行环境，该安装软件首先安装.NET环境，然后再安装本软件。
4. 首次将设备与电脑连接，需要在PC机上安装硬件驱动，对应光盘USB Drive目录，安装驱动步骤见附件III。
5. 下载数据：连接USB线，使仪器设备处于上传数据状态，单击本软件【连接设备】，设备连接成功后单击【下载数据】即可，数据自动命名、自动保存, 文件命名规则为：测试频段_接线套管_测试日期.xls。
6. 联机测试：每次测试前用户必须新建文件以保存测试数据，测试完成，数据自动保存，打开目录即可查看。
7. 本软件可以同时显示两组数据曲线，便于数据的横向、纵向对比分析，两组曲线的测试频段和接线套管必须一致才能同时打开。
8. 数据分析：用户可自行设置分析频段，然后单击【分析】即可。
9. 用户可以选择性的“导出word文档”和“打印曲线”的显示曲线、曲线信息、分析结果。
10. 曲线水平缩放：“Shift“ + 鼠标滚动，曲线纵向缩放：“Alt”+ 鼠标滚动，按住鼠标左键上下移动。
11. 双击复选框后面的分贝值改变曲线显示颜色。
12. 拖动“跟踪滑块”或单击两边按钮或单击“跟踪滑块”后滚动鼠标查看不同频率下的分贝值。
13. 【清除数据】只是清除当前数据的显示，并没有删除文件，若用户需要删除文件，进入目录删除即可。
14. 用户不要更改.xls文件的内容,否则将导致软件无法识别而产生错误。

ZSBX-9000变压器绕组变形测试仪变压器绕组变形测试仪采用先进的DDS扫频技术;

ZSBX-9000变压器绕组变形测试仪USB2.0接口,支持数据上传；可WIFI联机测试

由于实际的变压器种类繁多，结构多样，导致变压器绕组的数学建模相当困难，而简单的模型计算与实测的数据还相差甚远。为此，本文以试验研究的方法，摸索综合应用阻抗法和频响法诊断电力变压器绕组变形的依据和规律。通过选择实际的变压器，借助比较成熟的测试技术和手段，建立变压器绕组的物理模型进行分析。推动该测试技术的成熟和完善，促进变压器绕组的理论研究。

 

  1 阻抗法和频响法的测试原理和接线

 

阻抗法是通过测量工频电压下变压器绕组的短路阻抗或漏抗来反映绕组的变形和移位及匝间开路和短路等缺陷。漏抗实质上是散布在变压器绕组与绕组之间，绕组内部及绕组与油箱之间的漏磁通形成的感应磁势的反映，因此对漏磁磁路的变化比较灵敏;短路阻抗则是漏抗和绕组电阻的平方和开方。由于一般大型变压器绕组电阻比漏抗要小很多，因此阻抗可以反映漏抗的变化，而且，测量阻抗比测漏抗易于实现。在现场测试中，建议在低电压下实施阻抗测量，电压根据被测变压器容量的大小一般取几百V，为避开铁芯非线性的影响，所加电流应>2A。被测变压器低压侧短路，高压侧施压，测量接线如图1所示(以两绕组变压器为例)。

 

 

 

图1 阻抗法测量接线示意图

 

当所加电源的频率逐步增高时，变压器绕组分布参数的特性逐渐体现出来。实质上，变压器绕组在高频下是一个由分布电感和电容构成的线性无源两端网络，如图2所示。图中，Ls为线匝自感;M为匝间互感;Cs为匝间电容;Cg为线匝对地电容(忽略了损耗因素)。

 

 

 

图2 绕组分布参数网络的等效电路图

 

频响法即是从绕组一端对地注入扫频信号源，测量绕组两端的端口特性参数，如输入阻抗、输出阻抗、电压传输比和电流传输比的频域函数。通过分析端口参数的频域图谱特性，判断绕组的结构特征。如果绕组发生变形，就会使绕组的分布电容和电感改变，反映到端口参数的频谱发生变化。为了简化，通常只测量一种端口参数。电压传输比反映了等效网络的衰减特性，是常测的参数之一[1]，测量接线实现如图3所示。入端施加正弦扫频电压信号Ui，并测量输出电流在采样电阻R上的压降U0，并计算U0/Ui，得到传输比随频率变化的图谱。如果输出电流I0很小，U0也很小，则U0/Ui很小，表明绕组内部发生了并联谐振，频谱曲线上出现频谷;反之，则表明发生串联谐振，频谱曲线上出现频峰。理论计算表明，在频峰处，绕组上的驻波分布将呈现为整个半正弦波的分布;而在频谷处，驻波呈现为奇数个1/4正弦波分布。

 

 

 

 

图3 变压器绕组频谱的测量接线图

显然，绕组的结构、大小、位置和引线不同，频峰和频谷的位置和高低也不同，频谱也就不同，因此，不同绕组的频谱图谱肯定不同。但是，对于同类型的变压器绕组，由于绕组结构的类似性，其测到的频谱曲线必然有可比性。可用来帮助判断和确定绕组的变形故障。

 

2 变压器绕组变形故障模拟研究

 

选取1台变压器进行变形故障的模拟试验研究，一种是局部的匝间压缩，即轴向压缩变形;一种是局部凹坑，属幅向变形。并分别采用阻抗法和频响法对两种变形进行测量，目的是比较两种方法对不同变形故障的灵敏性和有效性。变压器为三相两绕组，所测绕组为连续式。测试均在变压器吊罩后进行，测试结果见表1。

测试方法为：

——阻抗法测低压短路阻抗;

——电桥法测绕组漏感;

——BRTC变压器绕组特征测试仪(即频响测试仪)测绕组频谱。

 

1) 测试工况1

变形前，测录低压短路阻抗，漏感和高压三相绕组频谱曲线，如图4所示。

阻抗及电感测试工况1测试工况2测试工况3

C相短路阻抗/%8.088.086.96

阻抗变化率*/%/没有变化-13.86

C相漏感/H0.01930.01940.0168

漏感变化率*/%/0.52-12.95

 

 

 

图4 变形前高压三相绕组频谱(1～500kHz)

 

2) 测试工况2

轴向局部变形。在C相高压线圈顶部抽掉匝间垫块(见图5中的标示圈)，压紧头5匝线圈。高压绕组共80匝，因此，可认为有5%的变形。测录低压短路阻抗，漏感和高压三相绕组频谱曲线(见图6)。

 

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图5 轴向变形实物照片

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图6 轴向变形后高压三相绕组频谱(1～500kHz)

3) 测试工况3

幅向变形。在C相高压线圈底部用力敲两处，凹坑深达1 cm左右(见图7中的标示圈)，测录低压短路阻抗，漏感和高压三相绕组频谱曲线(见图8)。

 

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图7 幅向变形实物照片

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图8 幅向变形后高压三相绕组频谱(1～500 kHz)

针对上述3种测试工况分析为：

a) 轴向变形后C相的频谱曲线在第4个频峰发生了较明显的改变(箭头指处)，频峰向高频方向偏移约40 kHz，幅值变化约4 dB，A和B相的频谱基本不变。偏移频峰位于300～400 kHz的中高频域。根据频率谐振峰与变形面积的关系，第1个频峰发生改变，说明有整体变形;第4个频峰发生改变，说明线圈可能存在1/4面积以下的局部变形;频峰向高频方向偏移，说明部分分布电感减小或分布电容减小。

b) 幅向变形对频谱曲线的影响颇为显著。第1个频峰向高频方向偏移约6 kHz，表明整体电感有较明显的变化;中频域的频峰向中部发生大面积的挤压，说明局部的变形相当显著(箭头指处)，导致了整体特性的变化。

c) 阻抗法对影响整体电感的变形较为灵敏，如幅向变形、轴向扭曲、匝间开路、短路等，但对匝、饼间的局部拉伸压缩，线圈整体位移，分接开关触头烧蚀等不灵敏。频响法对影响线圈电容和电感的变形都很灵敏，因此后者具有显著的优越性。当然，阻抗法在长期的生产实践中已建立严格的规范和标准，便于实施，易于判断。建议在实际运用中，灵活结合两种方法，作出准确的分析和判断。

 

3 阻抗法和频响法分析实例解析

 

以变压器型号SFPSZ3—180 000/220，231/38.5/15.75为例，变压器低压出口侧发生对地闪络。常规试验项目检测发现：C2H2偏高，示内部有高能量放电;直流电阻测试表明低压绕组b相偏大2倍，有断股发生;低压短路阻抗测试发现高压加压，低压短路，测量短路阻抗发现b相相对其它相变化12.38%;低压加压，中压短路，测量短路阻抗发现b相相对其它相变化-18.68%;高压加压，中压短路，测量短路阻抗发现b相相对其它相变化-2.22%，说明漏感有较大变化。为了确认哪相绕组发生变形及可能变形的部位和程度，对低压绕组进行了频响实测，如图9所示。

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图9 变压器故障低压绕组三相绕组频谱

 

图谱分析表明，a相和c相频谱曲线严格吻合，b相频谱第一个频峰左移约4 kHz(箭头指处)，说明整体电感增大，与阻抗法的判断相符。中高频段频响幅值略有升高，频峰向高频方向略有偏移(箭头指处)，说明分布电感略有减小，对地电容可能改变，判断可能性较大的是幅向变形。因此诊断建议仅更换b相线圈。

后更换线圈解体发现，线圈由两根铜线并绕，共3段，每段22匝，线圈受力向内收缩，导致幅向扭曲，有一凸缘挤出约20 cm，61～62匝处开路有数股。更换b相线圈后复测低压绕组三相频谱如图10所示，基本吻合。

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图10 变压器更换线圈后低压绕组三相绕组频谱

 

 

 

a.频谱测试技术的应用为电力变压器绕组变形的不解体检测和诊断提供了新的思路和方法。

b.模拟变压器的试验研究表明，频响法测试诊断变压器绕组变形比阻抗和漏抗法更为灵敏，能反映出影响绕组整体电感及对整体电感影响不大的变形，同时包含了变形故障类型、程度、部位等多种信息。阻抗法只能反映对绕组整体电感影响较大的变形，但由于长期的应用趋于成熟，并有标准可循。

c.频谱的分析诊断技术目前仍停留在物理概念分析和测试实践经验的总结上，有待诊断理论上的突破。一般而言，低频段频率谐振峰的改变表明线圈有整体变形，中频段谐振峰的改变表明有局部变形，而高频段的变化表明线圈引线位置变化或整体位移。但更多的情形是复合变形。因此，在现场测试诊断时，建议综合应用阻抗法和频响法，并参考相关的试验数据，以作出迅速而准确全面的分析和判断。