变压器绕组变形的频率响应分析法

为了克服变压器绕组变形的低压脉冲法一些缺陷,1978年)提出了频率响应分析(FRA)法,并在世界各国获得了较为广泛的应用。

　　频率响应分析法的原理是基于变压器的等值电路可以看成是共地的二端口网络。该二端口网络的频率特性可以用传递函数H(jw)=Uo(jw)/Ui(jw)来描述。这种用传递函数描述网络特征的方法称为频率响应分析法。由于每台变压器都对应有自己的响应特性,所以绕组变形后,其内部参数变化将导致传递函数的变化。分析和比较变压器的频率响应特性,就可以发现变压器绕组是否发生了变形。诚然,绕组变形前的频率响应特性是分析和比较的基础。

　　图6-106给出了北京电力科学研究院研制的变压器绕组变形测试装置主接线。测量时,首先由计算机发出命令,让扫描发生器单元输出一系列频率的正弦波电压,加到被试变压器上。同时,让双通道分析单元分析、处理Ui、U。信号,并传送到计算机存贮起来,待试验数据采集完毕后,计算机判断被试变压器有无绕组变形,并以屏幕显示或绘制被试变压器频率响应特性曲线。

　　运行中的变压器在用频率响应分析法测试前,需将被试变压器隔离,并将所有套管上的母线拆开,这是为了把随变压器安装位置的不同及不平衡母线电容的影响降到最小。用适当长度的电阻为50的同轴电缆将频响仪和变压器连接起来,所有电缆都匹配到它们的特性阻抗,以减少反射。

　　测量被试变压器高压绕组的频率响应特性时对星形接线,频响仪的输出电压加在高压绕组中性点与箱壳接地线之间,测量任一高压绕组端子对地电压与输出电压之比得到响应。对三角形接线,则频响仪的输出电压施加在任意线端上。根据实测结果,扫频范围以10kHz~1MHz为宜。高于1MHz,分布网络参数主要由电容决定,进入线性范围。

　　北京电力科学研究院已用上述测试装置对百余台电力变压器进行测试。实测表明,它能有效地检出变压器绕组变形。图6-107给出某台31.5MVA、35kV电力变压器事故前后的频率响应特性曲线。由图6-107(b)可见,事故前,低压绕组三相的频率响应特性*一致。由图6-107(b)可见,近距离短路事故后,三相低压绕组的频率响应特性曲线一致性很差,然而该变压器的电气试验和色谱分析结果均属正常。但为了防止发生突发性事故,决定解体检查,检查后发现低压绕组已严重变形。

　　这种测试装置的优点是抗干扰能力强,测量重复性好,灵敏度高和操作方便。每台变压器的频率响应特性测试可在2h内完成。

　　最近有文献提出采用相关系数和均方差来判断变压器绕组变形,可以比较容易地判定被试变压器绕组的状态。