中试控股技术研究院鲁工为您讲解：倍频感应测试仪（实力大厂）

ZSDBF-15KVA 多倍频感应耐压试验装置

触摸方式调节电压可实现本装置的多倍频试验电压输出
步长可以实时调节，任意选择1V、2V、5V、10V

参考标准：DL/T 848.4-2004

多倍频感应耐压试验装置：多倍频感应耐压试验装置实现各种被试品的预防性交流耐压试验和交接性交流耐压试验，中试控股满足35kV及以下电压等级互感器的感应耐压试验我中试控股的感应耐压试验装置采用微机控制

中试控股结合先进的变频及高速采样技术设计制造，比传统的三倍频发生器效率高，输出电压稳定，测量精度高，重复性好，并且可以实现自动升压、升压至设定值后自动计时、计时完成后自动降压的功能，操作极其简单。

仪器采用背光式大屏幕液晶显示，全中文操作界面，带实时时钟和微型打印机。仪器采用一体化结构，重量轻，便于携带。

ZSDF多倍频电源试验装置输出即为正弦波，波形失真度小,波形畸变率 ＜3％。不同于其他类型的变频电源装置，脉宽调制型变频电源输出为方波，输出经过波形整形而成的正弦波。多倍频电源试验装置体积小，波形好，装配方便，操作简便。

多倍频电源试验装置的核心组件——变频电源柜采用高性能微处理器控制，全中文菜单显示，具有自动化程度高，保护迅速可靠，人机界面友好等优点。多倍频电源试验装置虽安装操作简便，但误操作仍会引起意外事故。因此在使用前请务必仔细阅读本使用说明，以免对被试品及试验装置造成不必要的损坏。
电压互感器（PT）是电力系统中的关键设备，绝缘缺陷，如匝、层间短路，支架放电和铁芯穿芯螺丝悬浮放电等现象会严重影响设备的正常运行,甚至会发生十分危险的爆炸现象。

对PT进行感应耐压试验可以帮助工作人员及时发现问题，避免造成更严重的后果。中试高测生产的ZSDF-10型多倍频感应耐压试验装置采用微机控制，运用数字波形合成技术及现代电力电子技术设计制造，比传统的三倍频发生器工作效率高，输出电压稳定，测量精度高，重复性好。

对变压器进行感应耐压试验，一般有两个目的：一是检查全绝缘变压器的纵绝缘（绕组层间、匝间及段间）；二是检查分级绝缘变压器主绝缘和纵绝缘（主绝缘指的是绕组对地、相间及不同电压等级绕组间的绝缘）。

在进行该项试验时，一般选用三倍频（或多倍频）感应耐压试验装置来进行试验。

但是电力系统运行调试单位一般不配备正弦波的变频电源，而是利用现场设备组合而成。那么如何组合这些设备，获取试验中的倍频电源，一直困扰试验人员的一大问题。下面，中试控股技术部结合多年的实战经验，为大家总结两种获取倍频电源的方法，仅供大家参考。

利用两台电动机组取得倍频电源

异步倍频发生器示意图

Q——启动器；M1——鼠笼电动机；M2——绕线式电动机；

TR——调压器 ；T——升压变压器（其中C相反接，使三相电压矢量相加）；

FY——利用变压器高压套管电容构成的分压测量系统

    用一台三相异步鼠笼电动机，驱动一台三相转子为绕线式的异步电动机，如上图

所示。先启动鼠笼式电动机M1至额定转速，然后用与鼠笼式电动机相序相反的三相电

源，经调压器TR对绕线式异步电动机M1定子励磁，便在定于中产生与其转子旋转方向

相反的旋转磁场。由于驱动绕线式电动机转子的速度与旋转磁场的速度接近，但旋转方向

相反，于是便在绕线式转子绕组中感应出两倍于系统频率的电压，其数值大小可由调压器

调整定子励磁电压而定。该电机输出的倍频电压，经升压后便可作100Hz的两倍工频电

源，进行变压器的感应耐压试验。但在起动过程中，必须先启动鼠笼式电动机，再合上调

压器，由零逐渐升压，反之，则可能使联接靠背轮扭断。

ZSDBF-15KVA 多倍频感应耐压试验装置技术指标

工作条件                  环境温度：-10℃～50℃     相对湿度：30%～90%

供电电源                  三相AC380V±10%或AC220±10%    50 Hz±5 Hz

                          如用AC220供电，功率减半

输出频率                  30Hz～200Hz   调节细度0.1 Hz

输出电压                  0～400V正弦波

输出功率                  15KW

最大输出电压              400V

最大输出电流              35A

电压最小分辨率            0.01V

电流最小分辨率            0.001A

电压电流精度              ±1%

外形尺寸（mm）            570（长）×400（宽）×350（高）

中试控股仪器重量                  约44kg

现在感应耐压试验装置(别称多倍频感应耐压测试仪)也被使用到很多不同的行业之中，并且也发挥着非常重要的作用，因此很多人在购买时也会说感应耐压试验装置被广泛使用的原因是什么？

它的方式非常简单，将传统的耐压试验装置安装好了之后还需要自动输入数据，并且也需要对其进行调试才能够达到一个非常好的使用结果，但是采购的感应耐压实验装置之后就能够节约很多的时间。

因为它是感应装置能够通过自己系统的功能，对所有的数据进行检测，并且在检测中也能够达到一个非常高的标准，让大家去解决设备的耐压问题时也能够找到一个比较好的方法。因为知道了设备的具体问题之后再去参考分析方法的可行性就会比较简单，所以现在很多的行业在选择一种耐压实验装置时都会选择感应耐压试验装置。

多倍频感应耐压试验装置实现各种被试品的预防性交流耐压试验和交接性交流耐压试验，中试控股满足35kV及以下电压等级互感器的感应耐压试验；

中试控股考验交联橡塑电力电缆、电力变压器、GIS、互感器、绝缘子、发电机、开关等被试品绝缘承受各种过电压能力及容性负载的交流耐压试验。

1 前言

  变压器是电力系统中主要电气设备之一，对电力系统的安全运行起着重大的作用。在变压器的运行过程中，其绕组难免要承受各种各样的短路电动力的作用，从而引起变压器不同程度的绕组变形。绕组变形以后的变压器，其抗短路能力急剧下降，可能在再次承受短路冲击甚至在正常运行电流的作用下引起变压器彻底损坏。为避免变压器缺陷的扩大，按华东电力公司和省电力局的有关变压器类设备的反事故技术措施的要求，对已承受过短路冲击的变压器，必须进行变压器绕组变形测试。

      变压器绕组变形测试的方法主要有短路阻抗法、低压脉冲法和频响分析法等3种。现就短路阻抗法变压器绕组变形测试技术问题作进一步的分析和研究。

2 短路阻抗法变压器绕组变形测试的基本原理

中试控股电力讲解变压器的短路阻抗是指该变压器的负荷阻抗为零时变压器输入端的等效阻抗。短路阻抗可分为电阻分量和电抗分量，对于110kV及以上的大型变压器，电阻分量在短路阻抗中所占的比例非常小，短路阻抗值主要是电抗分量的数值。变压器的短路电抗分量，就是变压器绕组的漏电抗。变压器的漏电抗可分为纵向漏电抗和横向漏电抗两部分，通常情况下，横向漏电抗所占的比例较小。变压器的漏电抗值由绕组的几何尺寸所决定的，变压器绕组结构状态的改变势必引起变压器漏电抗的变化，从而引起变压器短路阻抗数值的改变。以圆筒型双绕组变压器为例，绕组布置示意图见图1。

 

图1 双绕组变压器绕组示意图

假设：绕组高度等于其轴向配置的高度;安匝数均匀分布;忽略铁芯的临近效应和绕组的直流电阻。则短路阻抗可用下式表示：

 (1)

式中 Zk─短路阻抗;

Xk─漏感抗;

       μ0=4π×0-7;

ω─x绕组匝数;

Q1─罗果夫系数;

h─绕组高度;

DCP─主泄汛通道的平均直径

δ─主泄汛通道的有效宽度;由于Dcp>>b1、b2，故δ≈C+(b1+b2)/3。

由式(1)可知，ZK的变化实际上仅取决于绕组的变形，也就是绕组几何尺寸的变化。

假如变压器内部线圈在挤压力的作用下，其直径减少2ΔX(见图1)，在式(1)中用：D′CP=DCP-ΔX代替DCP，δ′=δ+ΔX代替δ即可求出Z′K。

      

因此，绕组变形引起短路阻抗ZK的变化量为：

 

ΔZK=Z′K-ZK≈(m-n)ΔX (2)

式中

由式(2)可知，短路阻抗的变化量ΔZK与变形量ΔX直接相关。

根据短路阻抗的变化量来判断绕组是否变形，只要将测得的短路阻抗与变压器正常时的测量值(如出厂数据)相比即可。

3 变压器绕组变形测试对试验仪器的基本要求

用于现场变压器绕组变形测试的短路阻抗测试仪除必须具备携带方便、操作简单、具有良好的测试精度及测试重复性外，还必须具有良好的抗干扰能力。现场的干扰主要来自于以下几个方面：

(1)试验电源谐波的影响;

       (2)试验电源电压的不稳定性;

(3)试验现场的50Hz同频干扰。现就以上三方面因素对短路阻抗测试值的影响及消除措施简述如下。

3.1 消除试验电源谐波对测试结果的影响

中试控股电力讲解试验用的电源，难免有各种各样的谐波存在，而且谐波分量的幅值是不稳定的。高次谐波对变压器短路阻抗的测试值有较大的影响。设被试变压器在无谐波情况下的短路阻抗值为Z，当施加具有谐波分量的测试电压u=α1sin(ωt+ψ)+α2sin(3ωt+ψ1)时，流过变压器的电流为：

 

考虑谐波以后的变压器短路阻抗有效值为:

 

 

由上式可知，由于测试电源谐波的存在，实测短路阻抗值与无谐波情况下的短路阻抗值之间具有一定的差异。

欲消除测试电源谐波对短路阻抗测试结果的影响，短路阻抗测试仪必须具有优良的滤波性能。通常用硬、软件相结合的方法，可以基本消除测试电源谐波对短路阻抗测试结果的影响，满足变压器绕组变形测试分析、判断的需要。

3.2 试验电源电压的不稳定性对测试结果的影响

试验电源电压的基波分量在测量周期内的不稳定性对测试结果有直接的影响。由于短路阻抗为一感性阻抗，电流与电压之间具有一定的相位差，当测试周期内的电压基波分量发生变化时，电流不可能同步发生变化，从而会产生测量误差。

为减小试验电源电压不稳定性带来的短路阻抗测试误差，通常的方法是通过多次测量求平均值的方法来解决，但效果并不很理想，同时还会延长测试时间。欲有效解决上述问题，短路阻抗测试仪必须对测量周期内所采集到的信号进行分析与运算，较大程度地减小测试误差，同时也不延长测试时间。

3.3 试验现场的50Hz同频干扰

试验现场的50Hz同频干扰主要来自变电所运行设备的电晕干扰和试验仪器用的220V交流电源耦合到测量回路所产生的干扰。

   欲减小试验现场的50Hz同频干扰对短路阻抗测试结果的影响，测试仪器必须从硬件上最大限度地抑制由于220V交流电源耦合引起的同频干扰，当测试现场电晕干扰较大时可采用测试仪器换极性的方法，并适当提高被试变压器的试验电压、电流。

4 短路阻抗法测试连接方式

变压器短路阻抗测量采用伏安法。该方法适用于单相和三相变压器。测试前将变压器的一侧出线短接，短接用的导线须有足够的截面积，并保持各出线端子接触良好，以减小引线的回路电阻。变压器的另一侧施加试验电压，从而产生流经阻抗的电流，同时测量加在阻抗上的电流和电压，此电压、电流的基波分量的比值就是被试变压器的短路阻抗。

变压器短路阻抗测试时，通常在变压器的高压绕组侧加压，在低压绕组侧短路。

为保证测试精度，电压测量回路应直接接在被试变压器的出线端子上，以免引入电流引线上的电压降。试验用调压器的额定电流不能小于10A，试验时流经被试变压器绕组的试验电流以在其额定电流的0.5%～0.1%的数量级上或2～10A为宜，试验电流不能太大，否则由于电源的过载使试验电压波形严重畸变，影响测试精度。

通过对使用CS-8型短路阻抗仪测得的46台各种类型变压器的短路阻抗测量值的分析，发现三相间接短路阻抗值的差异皆小于2%。现场测试值与出厂值相比具有较大的分散性，但一般皆小于4%。