HDRZ-1000变压器绕组变形测试仪的原理及注意事项

1)变压器绕组变形测试的必要性

变压器在运输、安装过程中受到冲击或在运行中发生突然短路等可能使绕组发生变形（如轴向幅向尺寸的变化；器身的位移；绕组的扭曲、鼓包等），这些变形可能使得变压器绕组的绝缘被破坏或其机械强度下降。当绕组的变形程度严重时，有可能立即导致匝绝缘破损形成匝间短路（对小型配电变压器而言）；或着导致主绝缘强度降低而造成主绝缘击穿（对中型以上的变压器而言）。因此进行绕组变形测量，可有效的判断绕组变形情况，对预防变压器事故发生是必要的。

2)变压器绕组变形测试的目的

变压器绕组变形测量的目的在于寻找一种迅速、方便、准确的方法检测变压器绕组变形，特别是变压器在发生短路故障且常规试验无异常的情况下，更是如此。检查变压器绕组是否变形，常用吊罩检查、漏电感法、短路阻抗法和网络分析法。

吊罩检查

吊罩检查是最直观、有效的方法，也是验证其他方法的手段。其缺点是现场吊罩工作量大，消耗大量的人力、物力、财力、时间。变形测量可以减少吊罩的工作量，但不能依赖变形测量，因为变形测量并不是绝对的，而且有些隐患变形测量不能反映，有可能出现错误判断。

漏电感测量

变压器的漏电感与其短路阻抗的电抗分量相对应，与变压器的几何位置密切相关，其值由变压器几何尺寸所决定。当绕组发生变形时，漏电感就会发生变化。根据漏电感的改变就可判断变压器绕组发生了变形。

短路阻抗测量

短路阻抗是指变压器的负荷阻抗为零时变压器输入端的等效阻抗。短路阻抗分为电阻分量和电抗分量，对与110kV及以上的大型变压器，短路阻抗值主要是电抗分量的数值。变压器绕组变形，即结构状态发生改变，必然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。

网络分析法

网络分析法是在测量变压器绕组传递函数的基础上，通过传递函数的分析对绕组变形进行判断。变压器任意一个绕组可看成R-L-C的网络，绕组的几何特性决定了其传递函数。

1）低压脉冲法

低压脉冲法是在变压器绕组的一端加入标准脉冲信号，并同时测量绕组两端的电压，经过信号处理，得到变压器绕组脉冲响应特性，据此对变压器绕组变形进行判断。但由于低压脉冲法在现场使用时，易受外界干扰及脉冲信号源不稳定、脉冲过程中的折反射等的影响，在现场很少使用。

HDRZ变压器绕组变形测试仪主要技术参数

12. 测量速度：单相绕组1分钟-2分钟

13. 输出电压：Vpp-25V，测试中自动调整

14. 输出阻抗：50Ω

15. 输入阻抗：1MΩ （响应通道内置50Ω匹配电阻）

16. 扫频范围：10Hz－10MHz

17. 频率精度： 0.001%

18. 每通道采样频率：100Msps

19. 采集通道量化精度：14位

20. 扫频方式：线性或对数，扫频间隔和点数可任意设置

21. 曲线显示：幅频曲线（相频曲线，选配）

22. 测量动态范围宽：－120dB～20dB

23. 阻抗法测量电压：0～220V

24. 阻抗法测量电流：0～10A

25. 阻抗法频率：50Hz/60Hz

2）频率响应法

频率响应法是最近几年开展起来的测量变压器绕组变形方法，其原理与低压脉冲法原理基本相同。

频率响应法基本原理

将一扫描信号送入绕组的一个端口，从另一端口测量输出响应，并将逐个频率点的输入输出之比根据频率描绘成曲线-频谱曲线（图谱）。通过对绕组的频谱曲线进行对比分析，可以判断绕组的结构变化。

当频率超过1kHz时，变压器绕组可以被看作是一个由多个电容和电感组成的无源二端口网络。

频率较低时，感抗较小，容抗较大，电感起主要作用，电路呈感性；随着频率的增加，感抗变大，容抗变小，二者同时起作用；当频率继续增加时，电容起主要作用，电路呈容性

图中L0、K0、C0分别代表绕组单位长度的分布电感、分布电容及对地分布电容，U1、U2分别为等效网络的激励端电压和响应端电压，Z是匹配阻抗。

测得的频谱曲线常用对数形式表示，既为：H(f)=20log(U1(f)/U2(f))

绕组中电压分布不均匀，在某一频率下会达到情况，既产生谐振，电压会出现极不均匀分布，在频谱图上表现为峰和谷

频谱图实际上是描述了变压器绕组在不同频率下电压分布不均匀的情况。其中峰点和谷点是在不同频率下绕组中出现谐振的结果，峰点是发生串联谐振的结果，谷点是发生并联谐振的结果。

谐振是绕组电感和饼间电容及对地分布电容等引起的。

对于给定的绕组，它的频谱曲线是确定的，当绕组因某种原因发生变形时，其分布参数发生变化，改变了绕组部分电感或电容，这时测得的频谱曲线，就会与正常时测得的频谱曲线不同。这种差异反映了绕组结构的改变，从而可以分析出绕组的变形情况。

试验实际接线

Y型绕组测试接线Δ型绕组测试接线

判断方法

对频响数据分析一般应用两种方法对绕组变形进行判断，既纵向比较法和横向比较法。

l纵向比较法就是比较同一台变压器、同一绕组、同一分接开关位置、不同时期的幅频响应特性进行比较，如果绕组有变形，绕组的参数分布必然改变，绕组波形的一致性就差。

横向比较法就是比较变压器同一电压等级的三相频响数据的一致性，或同一厂家的同类型变压器的同一绕组频响数据的一致性，该方法主要是基于现在变压器工艺良好条件下三相绕组内部结构对称一致，因此频响数据有可比性，实践证明，该方法比较实用，也是我们实际工作中常用的方法。

在绕组变形结果分析中，引入相关系数R来进行判断，它以量化的形式（R数据大小）直观地给出所比较频响波形数据之间的相似程度，R值越大说明波形一致性越好。其中电科院TDT6分析软件中还引入波形分段比较，即高、中、低频三段，使得分析更准确。

在绕组变形结果分析中，引入相关系数R来进行判断，它以量化的形式（R数据大小）直观地给出所比较频响波形数据之间的相似程度，R值越大说明波形一致性越好。其中电科院TDT6分析软件中还引入波形分段比较，即高、中、低频三段，使得分析更准确

技术标准DL/T911-2004《电力变压器绕组变形的频率响应分析法》中给出判断依据

分析(1)

典型的变压器绕组幅频响应特性曲线，通常包含多个明显的波峰和波谷。经验及理论分析表明，幅频响应曲线中的波峰或波谷分布位置及分布数量的变化，是分析变压器绕组变形的重要依据。

分析(2)

幅频响应特性曲线低频段（1kHz～100kHz）的波峰或波谷位置发生明显变化，通常预示着绕组的电感改变，可能存在匝间或饼间短路的情况。

频率较低时，绕组的对地电容及饼间电容形成的容抗较大，而感抗较小，如果绕组的电感发生变化，会导致其频响特性曲线低频部分的波峰或波谷位置发生明显移动。对于绝大多数变压器，其三相绕组低频段的响应特性曲线应非常相似，如果存在差异则应及时查明原因。

分析(3)

幅频响应特性曲线中频段（100kHz～600kHz）的波峰或波谷位置发生明显变化，通常预示着绕组发生扭曲和鼓包等局部变形现象。在该频率范围内的幅频响应特性曲线具有较多的波峰或波谷，能够灵敏地反映出绕组分布电感、电容的变化。

分析(4)

幅频响应特性曲线高频段（＞600kHz）的波峰或波谷位置发生明显变化，通常预示着绕组的对地电容改变，可能存在绕组整体移位或引线位移情况。频率较高时，绕组的感抗较大，容抗较小，由于绕组的饼间电容远大于对地电容，波峰或波谷分布位置主要以对地电容的影响为主。

影响绕组传递函数因数

①外界环境的影响

由于R-L-C分布参数易受环境的影响，如周围带电体的距离很近、测试引线的位置和接线时接触不良等，有可能造成R-L-C网络参数的变化，从而引起传递函数的变化。因此测量时必须排除环境影响，特别对前后图形比较而言就更为重要，否则前后波形比较可能造成误判断。

②变压器状态的影响

一台变压器绕组的传递函数并非是的，因为变压器绝缘介质温度的变化、分接位置的不同以及变压器运行中引线的相对变化等，都有可能使传递函数发生变化。

③信号源不稳定

测量时信号源的稳定是至关重要的，没有稳定的信号源，测量相同的R-L-C网络，所得图谱中的谐振点会发生变化，即测量出的传递函数就没有意义；因此要求信号源不仅本身可靠而且受环境影响很小，才能保证所测量出的图谱是被试设备本身的。

实际测量中影响因数：

①变压器本体接地电阻影响

②变压器分接开关位置的影响

③信号源施加位置的影响

④天气的影响（雨天效果较差）

⑤线夹出线之间的干扰，以及出线本身的分布电容影响（高频段）。