中试控股技术研究院鲁工为您讲解：输电线路参数测试装置

ZSXL-Z 输电线路异频参数测试仪(高配分体）

超强的抗感应电压能力
一体化结构，体积小、重量轻
参考标准： DL/T 741-2010

输电线路异频参数测试仪：随着电网的发展和线路走廊用地的紧张，同杆多回架设的情况越来越普遍，输电线路之间的耦合越来越紧密，在输电线路工频参数测试时干扰越来越强，严重影响测试的准确性和测试仪器设备的安全性

针对这一问题，我们开发了新一代输电线路异频参数测试系统，集成变频测试电源、精密测量模块、高速数字处理芯片及独有的国家专利技术抗感应电压电路；有效地消除强干扰的影响，保证仪器设备的安全，能极其方便、快速、准确地测量输电线路的工频参数。

主要技术参数
1使用条件 -20℃～50℃ RH＜80%
2抗干扰原理 变频法
3电    源 AC 220V±10% 发电机≧3KW
4电源输出 最大输出电压 AC250V
电压精度 0.5%
电流精度 0.5%
最大输出电流 8A
输出频率 45Hz、55Hz
5测量范围 电容 0.01～30μF
阻抗 0.01～400Ω
阻抗角 -180°～+180°
6测量分辨率 电容 0.0001μF
阻抗 0.0001Ω
阻抗角 0.0001°
7测量准确度 电容：     ≥1μF时，±1%读数±0.01μF；
           ＜1μF时，±2%读数±0.01μF；
电阻：     ≥1Ω时，±1%读数±0.01Ω；
           ＜1Ω时，±2%读数±0.01Ω；
阻抗角：   ±0.2°(电压＞1.0V）； 
±0.3°(电压:0.2V～1.0V)；
8抗干扰电流 30A
9抗感应电压 10KV
10外型尺寸 550（L）×430（W）×530（H）
11存储器大小 200 组  支持U盘数据存储
12重    量 60 Kg
使用说明
4.1、主菜单
确定仪器地线接入良好，再接入AC220V电源把电源开关合上，即显示主菜单界面（如图 4—1）。八个菜单的显示，每一个项目都有一个独立的显示区域，用户只需在相应的项目上面轻轻触碰一下就可以轻松的进入下一级具体操作菜单，整个过简单明了。省去了繁琐的按键操作。
4.2、线路设置
首先从主界面进入线路长度设置界面（如图4—2）；整个设置项共有12个模拟按键，其中，右边两个是保存和退出按键，下面是0-9的数字键，点线路长度输入框，然后，点需要的数字设置即可。若是输入错误，重复操作，确定正确，点<保存>键保存退出。
4.3、项目测试
主界面（如图 4—1）八个菜单的显示项目一目了然，分别是阻抗测试、线路互感、电容测试、耦合电容、和参数校验。用户在根据接线提示正确接好仪器外部接线的情况下，只需点一下相应的项目就能进入下一级开始测试菜单（
干扰检测完成后仪器立即启动变频输出装置；首先变频到45Hz使输出端快速平缓地输出至200伏电压或者4安培电流，整个过程仪器内部均采用实时监控的手段，保证输出的稳定可靠。升压或升流成功后，保持200伏电压或4安培电流然后进行45Hz（如图4—5和图4—8）环境下的检测分析；当45Hz检测分析完成后，仪器自动变频到55Hz，进行55Hz（如图4—6和图4—9）环境下的检测分析；最后经过仪器内部中央处理器的高精度处理，得出并显示各项测试结果及数据,测试结果（如图4—7和图4—10），数据是显示测试过程的数据，就是图4—4、图4—5、图4—6的数据显示在一起，用户可以自行
选择查看并打印。整个测试过程的所有数据均是采取的实时检测并显示的方式，用户可以很直观的观察监视整个测试过程发生的变化。
零序阻抗、零序电容、耦合电容和线路互感的测试过程，与正序电容和正序阻抗过程一样，其中显示的数据只有B相，测试完成显示的结果与正序电容和正序阻抗一样，具体接线请查阅参考接线。
4.4、时间设置
从主菜单上的“时间设置”小方格直接进入时间设置子菜单（如图4—11）。如图所示4个模拟按键设置分别对应加、减、保存和退出；点要修正的日期和时间，然后，点加减键修改。用户调整完成后按保存键即可保存退出。
图 4—11
4.5、历史数据
※数据查询
打开仪器从主界面下方“历史数据”方格进入到下级操作菜单（如图4—12），点击第一项“数据查询”即可进入查询界面（如图4—13）。从第零组到第一九十九组一共两百组数据可供用户查阅；分页显示，每一页显示十个测试项目，每一组显示日期、时间和具体项目名称，用户能非常清楚了查阅自己想看的数据结果。在想查阅的数据一栏上面轻轻触碰一下就能顺利的进入详细的数据结果查看，并且可以自行选择打印。
※  U盘备份
进入“历史数据”选项后，可以看到如图4—12显示界面，用户轻轻按下“U盘备份”那一栏，即可进入U盘操作界（如图4—14）。按照屏幕上的提示，用户只需把U盘插入仪器面板右下方的USB插口即可出现数据传输的界面（如图4—14）一共传递了多少组数据一目了然，非常方便。用户需要特别注意的是，在此过程中U盘是处在高速读写状态，是不允许中途拔出U盘或者仪器断电的情况的，严重的话可以导致U盘烧毁。等到数据传输完毕，显示器上出现“文件保存成功”的提示信息后才可以拔出U盘。
U盘数据格式是TXT。
图4—14
4.6、参数校验
打开仪器从主界面右下方“参数校验”方格进入到密码输入菜单页，此密码用于送检部门输入，输入正确进入下级操作菜单（如图4—15），接上测试线，接入假负载，才可以点击启动，再点击升压或者降压和设置频率，就是手动调节输出，检验数据的真实性。
使用客户请勿随便进入启动设置，以免操作不正确损坏仪器。因此参数校验密码一般都不提供给使用客户，只提供给送检部门使用。
五  参考接线
测试开始前，将测量端的线路挂上接地线或合上地刀可靠接入大地，并将面板左上角的仪器接地端子可靠接入大地，将测试电源输出端子IA、IB、IC连接到线路测量引下线(粗线)，最后，将电压测量端子UA、UB、UC接入线路引下线(细线)。仪器测试接线确认接好完成后，再取下接地线或分开地刀的接地，以保证设备和操作人员的安全。黄、绿、红三色测试线尽量悬空，以免感应高压放电击穿测试线！

电力系统由发电厂（发电机、升压变）、220-500kV高压输电线路、区域变电站（降压变压器）、35-110kV高压配电线路（用户、降压变压器）和6-10kV配电线路以及220V380V低压配电线路组成。

其中高压输电线路、低压配电线路是连接发电、供电、用电之间的桥梁，极其重要！

输电线路工频参数包含线路的正序电容、零序电容、正序阻抗、零序阻抗、线路间的互感电抗和耦合电容测量；

中试控股电力讲解短路阻抗法变压器绕组变形测试必须综合考虑以下几个方面的影响：

 

(1)变压器三相间的短路阻抗测试结果是否平衡;

(2)与出厂值相比，短路阻抗的变化情况;

(3)运行中的电气试验、绝缘油色谱分析情况;

(4)运行中变压器是否有异常的声音及绝缘油的运行温度等。

 

结论

(1)短路阻抗值的变化直接与变压器绕组的结构相关，短路阻抗法可以用于变压器绕组的变形测试。

(2)常规的电流表、电压表不能满足以变压器绕组变形测试为目的的变压器短路阻抗测量。

(3)以变形测试为目的的变压器绕组短路阻抗测试仪，除应具有良好的测试精度外，尚要有良好的抗干扰能力。

(4)变压器绕组三相间的短路阻抗值的差异一般皆小于2%，三相间短路阻抗值3%的差异应认为是变压器短路阻抗的明显变化，必须引起足够的重视。

(5)变压器绕组变形测试分析判断时，当用同一试验仪器、同一测试方法测试结果的差异大于2%，应引起注意。0 前言

 

目前，检测变压器绕组变形一是阻抗法，二是频响法和低压脉冲法。从目前的技术成熟度看，频响法用于现场要比低压脉冲法易于实施，测得的图谱较稳定，重复性好，不易受试验接线、外界干扰的影响。因此，频响法的应用比较普遍。相对阻抗法，频响图谱包含的绕组特征信息丰富得多，对绕组变形的反映较灵敏。阻抗法则实施更简单，有标准可循，仍不失为一种普测和互补的手段，尤其是对量大面广的中低电压等级的变压器而言。

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。