专利名称：变压器交接时频率阻抗特性测量方法
技术领域：
本发明涉及测量、测试类，具体的讲是涉及一种变压器交接时频率阻抗特性测量方法。
背景技术：
电力变压器在运行过程中不可避免地要遭受各种故障短路电流的冲击，在短路电流产生的强大电动力作用下，变压器可能失去稳定性，导致局部扭曲、鼓包或移位等永久变形记录，严重时将直接造成突发性损坏事故。因此在变压器进行安装后的交接试验时测量频率阻抗特性曲线非常必要，以便于验证变压器在出厂运输途中，是否受到强烈震动或撞击而造成线圈移位、扭曲；同时建立原始数据，作为变压器投运后，若发生故障提供数据比对依据，判断变压器故障后的状态。
目前通常的测量方法是通过隔离变压器提供电源信号的主机和笔记本电脑组合成测试装置进行测量。该装置抗干扰功能较差，测量时对测量装置摆放位置、测试线长短和悬空位置都有很高要求。而且，本次测试时上述要求必须与上次测试时相同，否则会影响测量结果，而无法正确判断变压器线圈的状态。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种变压器交接时频率阻抗特性测量方法，该方法用频率响应分析法检测变压器绕组变形，也就是通过检测变压器各个绕组的幅频响应特性，根据幅频响应特性的变化程度，判断变压器可能发生的绕组变形。
本发明目的实现由以下技术方案完成一种变压器交接时频率阻抗特性测量方法，其特征在于该方法采用频率响应分析法检测变压器绕组变形，即首先检测变压器各个绕组的幅频响应特性；将检测结果进行纵向或横向比较；根据幅频响应特性的变化程度，判断变压器可能发生的绕组变形。
所述的检测变压器各个绕组的幅频响应特性是通过基本检测电路实现的，该电路以线性电阻、电感、电容等分布参数构成无源线性双口网络，包括分布电感L、分布电容K、分布对地电容C、等效网络的激励端电压V1和响应端电压V2、正弦波激励信号源电压VS、信号源输出阻抗RS、匹配电阻R，如果绕组发生变形，则分布电感、电容等参数必然改变，再改其等效网络的传递函数的零点和极点发生变化，从而使网络的频率响应特性发生变化。
通过连续改变外施正弦波激励源VS的频率f，角频率ω＝2πf，测量在不同频率下的响应端电压V2和激励端电压V1的信号幅值之比，获得指定激励端和响应端情况下的绕组幅频响应特性曲线。
测得的幅频响应特性曲线常用对数形式表示，即对电压幅值之比进行如下处理H(f)＝20Log[V2(f)/V1(f)]式中H(f)为频率f时传递函数的模|H(jω)|；V2(f)和V1(f)为频率为f时响应端和激励端电压的峰值或有效值|V2(jω)|和|V1(jω)|。
所述的将检测结果进行纵向比较指的是指对同一台变压器、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，根据幅频响应特性的变化分析绕组变形的程度。
所述的将检测结果进行横向比较指的是对若干变压器在同一电压等级的三相绕组的幅频响应特性进行比较，必要时借鉴同一制造厂在同一时期制造的同型号变压器的幅频响应特性，来判断变压器是否发生绕组变形。但应排除变压器的三相绕组发生相似程度的变形，或者正常变压器三相绕组的幅频响应特性本身存在差异的可能性。
本发明的优点是，能通过曲线波形分析变形程度，测量方法简单，而且测量结果非常直观。
附图1为本发明频率响应分析法的基本检测电路；附图2为某型号变压器在遭受短路电流冲击前后的幅频响应特性曲线；附图3为某型号变压器在遭受突发短路后低压绕组的幅频响应特性曲线；
附图4为另一型号变压器低压绕组的幅频响应特性曲线；具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解实施例如图1-4所示，图1中标号，L、K及C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，V1、V2分别为等效网络的激励端电压和响应端电压，VS为正弦波激励信号源电压，RS为信号源输出阻抗，R为匹配电阻。
1、接线要求①变压器绕组变形检测须在直流试验项目之前或者在变压器绕组得到充分放电以后进行，否则将会影响检测数据的重复性甚至导致检测仪器损坏。
②检测前应拆除与变压器套管端头相连的所有引线，并使拆除的引线尽可能远离被测变压器套管。对于套管引线无法拆除的变压器，可利用套管末屏作为响应端进行检测，但应注明，并应与同样条件下的检测结果相比较。
③变压器绕组的频率响应特性与分接开关的位置有关，建议在最高分接位置下测量，或者应保证每次测量时分接开关均处于相同的位置，目的在于明确唯一基准点，保证每次测量在相同位置，同时在最高分接位置下测量，能测量到全部绕组。
④因测量信号较弱，激励信号和响应信号测量端应与变压器绕组端头可靠联接，减小接触电阻。
⑤输入单元和检测单元的接地线应共同联接在变压器铁心接地点，接地线应尽可能短且不应缠绕。
2、检测程序①按选定接线方式分别测量并记录变压器不同测端的幅频响应特性曲线，通常应把低压绕组作为重点测量对象，这是因为低压绕组工作电流值大，发生故障时，最易发生绕组变形。
②比较相同电压等级的三相绕组的幅频响应特性，如果差异较大则应重新测量，保证同一绕组测量结果的重复性，排除测量接线等因素所造成的影响。
通过连续改变外施正弦波激励源VS的频率f，角频率ω＝2πf，测量在不同频率下的响应端电压V2和激励端电压V1的信号幅值之比，获得指定激励端和响应端情况下的绕组幅频响应特性曲线。
测得的幅频响应特性曲线常用对数形式表示，即对电压幅值之比进行如下处理H(f)＝20Log[V2(f)/V1(f)]式中H(f)为频率f时传递函数的模|H(jω)|；V2(f)和V1(f)为频率为f时响应端和激励端电压的峰值或有效值|V2(jω)|和|V1(jω)|。
3、绕组变形分析典型的变压器绕组幅频响应特性曲线，通常包括多个明显的波峰和波谷。经验及理论分析表明，幅频响应特性曲线中的波峰或者波谷分布位置及分布数量的变化，是分析变压器绕组变形程度的重要依据。
①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，可能存在匝间或者饼间短路的情况。频率较低时，绕组的对地电容及饼间电容所形成的容抗较大，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，如果存在差异则应查明原因。
②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和波谷，能够灵敏地反映出绕组分布电感、电容地变化。
③频响应曲线高频段(＞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，可能存在线圈整体移位或引线位移等情况。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，波峰和波谷分布位置主要以对地电容的影响为主。
以下举例说明幅频响应特性曲线特点如图2所示的是某台变压器低压绕组在遭受突发性短路电流冲击前后测得的幅频响应特性曲线，该变压器低压侧绕组为Y形联接。遭受短路电流冲击以后的幅频响应特性曲线(LaLx02)与冲击前的曲线(LaLx01)相比较，部分波峰及波谷的频率分布位置明显向右移动，可以判断变压器绕组发生变形。
如图3、4所示的是某台三相变压器低压绕组在遭受短路电流冲击以后测得的幅频响应特性，该变压器低压侧绕组为三角形联接，测量时a相端输入、b相端测量产生LaLb曲线，b相端输入、c相端测量产生LbLc曲线，c相端输入、a相端测量产生LcLa曲线。图3中曲线LcLa与LaLb、LbLc相比，波峰和波谷的频率分布位置以及分布数量均存在差异，即三相绕组幅频响应特性的一致性较差，可判定变压器在遭受突发性短路电流冲击后绕组发生变形。而图4中同一制造厂在同一时期制造的另一台同型号变压器的曲线LcLa与LaLb、LbLc相比，三相绕组的频响特性一致性较好，故可判定变压器在遭受突发性短路电流冲击后未发生绕组变形。
权利要求
1.一种变压器交接时频率阻抗特性测量方法，其特征在于该方法采用频率响应分析法检测变压器绕组变形，即首先检测变压器各个绕组的幅频响应特性；将检测结果进行纵向或横向比较；根据幅频响应特性的变化程度，判断变压器可能发生的绕组变形。
2.根据权利要求1所述的一种变压器交接时频率阻抗特性测量方法，其特征在于所述的检测变压器各个绕组的幅频响应特性是通过基本检测电路实现的，该电路以线性电阻、电感、电容等分布参数构成无源线性双口网络，包括分布电感L、分布电容K、分布对地电容C、等效网络的激励端电压V1和响应端电压V2、正弦波激励信号源电压Vs、信号源输出阻抗Rs、匹配电阻R，如果绕组发生变形，则分布电感、电容等参数必然改变，再改其等效网络的传递函数的零点和极点发生变化，从而使网络的频率响应特性发生变化，通过连续改变外施正弦波激励源Vs的频率f，角频率ω＝2πf，测量在不同频率下的响应端电压V2和激励端电压V1的信号幅值之比，获得指定激励端和响应端情况下的绕组幅频响应特性曲线。
3.根据权利要求2所述的一种变压器交接时频率阻抗特性测量方法，其特征在于测得的幅频响应特性曲线常用对数形式表示，即对电压幅值之比进行如下处理H(f)＝20Log[V2(f)/V1(f)]式中H(f)为频率f时传递函数的模|H(jω)|；V2(f)和V1(f)为频率为f时响应端和激励端电压的峰值或有效值|V2(jω)|和|V1(jω)|。
4.根据权利要求1所述的一种变压器交接时频率阻抗特性测量方法，其特征在于所述的将检测结果进行纵向比较指的是指对同一台变压器、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，根据幅频响应特性的变化分析绕组变形的程度。
5.根据权利要求1所述的一种变压器交接时频率阻抗特性测量方法，其特征在于所述的将检测结果进行横向比较指的是对若干变压器在同一电压等级的三相绕组的幅频响应特性进行比较，必要时借鉴同一制造厂在同一时期制造的同型号变压器的幅频响应特性，来判断变压器是否发生绕组变形。
全文摘要
本发明涉及测量、测试类，具体地讲是涉及一种变压器交接时频率阻抗特性测量方法，该方法用频率响应分析法检测变压器绕组变形，是通过检测变压器各个绕组的幅频响应特性，并对检测结果进行纵向或横向比较，根据幅频响应特性的变化程度，判断变压器可能发生的绕组变形。
文档编号G01R31/00GK1731202SQ20051002914
公开日2006年2月8日 申请日期2005年8月26日 优先权日2005年8月26日
发明者熊家安, 邱永春, 吴英萍, 杨钧 申请人:上海久隆电气设备试验有限公司