變壓器作為電力系統(tǒng)的核心設(shè)備，其運(yùn)行可靠性直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定。統(tǒng)計(jì)表明，繞組機(jī)械變形是導(dǎo)致變壓器發(fā)生突發(fā)性短路故障后損壞的主要原因之一。當(dāng)變壓器出口側(cè)發(fā)生短路事故時(shí)，巨大的短路電動(dòng)力會(huì)使繞組產(chǎn)生徑向或軸向位移，輕則導(dǎo)致絕緣受損，重則引發(fā)匝間短路乃至燒毀事故。因此，對變壓器繞組狀態(tài)進(jìn)行定期檢測和故障后快速評估，具有重要的工程實(shí)踐意義。

變壓器繞組變形測試儀正是為解決這一問題而開發(fā)的專用檢測儀器。它依據(jù)中國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 911（最新版本為DL/T 911-2016《電力變壓器繞組變形的頻率響應(yīng)分析法》）以及國際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)IEC60076-18進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，現(xiàn)已成為電力預(yù)防性試驗(yàn)和故障診斷體系中不可或缺的檢測手段。

工作原理

頻率響應(yīng)分析法基本原理

變壓器繞組變形測試儀的核心工作原理是頻率響應(yīng)分析法。從電路理論角度分析，一個(gè)單匝或多匝的變壓器繞組可視為由線性電阻、電感、電容等分布參數(shù)構(gòu)成的復(fù)雜無源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。當(dāng)在該繞組一端施加不同頻率的正弦波激勵(lì)信號時(shí)，繞組的頻率響應(yīng)特性是其內(nèi)部分布參數(shù)的函數(shù)，而這些分布參數(shù)的具體數(shù)值又直接取決于繞組的幾何結(jié)構(gòu)。

換言之，繞組的電感參數(shù)主要由線圈匝數(shù)、截面形狀及鐵心磁路決定；電容參數(shù)則由匝間絕緣距離、繞組與鐵心及油箱壁的相對位置決定。當(dāng)繞組發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，無論是徑向鼓包、軸向壓縮還是整體移位，都會(huì)引起上述分布參數(shù)的改變。這種改變必然反映在繞組的頻率響應(yīng)特性曲線上，表現(xiàn)為曲線在某些頻率點(diǎn)出現(xiàn)幅值變化或諧振峰偏移。

測試過程與技術(shù)實(shí)現(xiàn)

在實(shí)際測試過程中，變壓器繞組變形測試儀的工作流程如下：

首先，測試儀內(nèi)置的信號發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)頻率連續(xù)變化的掃頻信號，掃頻范圍通常為10Hz至2MHz或1kHz至1MHz。該信號經(jīng)功率放大后，通過專用測試線施加于變壓器繞組的一端。與此同時(shí)，信號接收端分別在繞組的首端和末端進(jìn)行同步采集，獲取響應(yīng)信號。

儀器內(nèi)部的高速數(shù)字信號處理單元對激勵(lì)信號和響應(yīng)信號進(jìn)行傅里葉分析，計(jì)算各頻率點(diǎn)下的幅值比和相位差。經(jīng)過對數(shù)變換后，以頻率為橫坐標(biāo)（對數(shù)坐標(biāo)）、幅值比為縱坐標(biāo)（線性坐標(biāo)），繪制出繞組的幅頻響應(yīng)特性曲線。

測試過程需要分別在變壓器的高壓側(cè)、低壓側(cè)及各相繞組上獨(dú)立進(jìn)行，通常采用三相逐相測試的方式，以獲得完整的繞組狀態(tài)信息。

技術(shù)優(yōu)勢

與傳統(tǒng)檢測方法相比，頻率響應(yīng)分析法具有以下顯著優(yōu)勢：

• 非破壞性檢測：測試電壓通常僅為10V左右，不會(huì)對變壓器絕緣造成任何損傷。

• 無需吊罩：整個(gè)測試過程在變壓器外部完成，無需進(jìn)行復(fù)雜的吊罩拆解作業(yè)。

• 靈敏度高：能夠識別毫米級別的繞組位移和變形，遠(yuǎn)優(yōu)于人工目視檢查。

• 重復(fù)性好：在相同測試條件下，多次測量的曲線高度重合，便于縱向比對分析。

關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)

變壓器繞組變形測試儀的性能優(yōu)劣主要通過以下關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)來評價(jià)：