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為了克服變壓器繞組變形的低壓脈沖法一些缺陷,1978年)提出了頻率響應分析(FRA)法,并在世界各國獲得了較為廣泛的應用。
頻率響應分析法的原理是基于變壓器的等值電路可以看成是共地的二端口網絡。該二端口網絡的頻率特性可以用傳遞函數H(jw)=Uo(jw)/Ui(jw)來描述。這種用傳遞函數描述網絡特征的方法稱為頻率響應分析法。由于每臺變壓器都對應有自己的響應特性,所以繞組變形后,其內部參數變化將導致傳遞函數的變化。分析和比較變壓器的頻率響應特性,就可以發現變壓器繞組是否發生了變形。誠然,繞組變形前的頻率響應特性是分析和比較的基礎。
圖6-106給出了北京電力科學研究院研制的變壓器繞組變形測試裝置主接線。測量時,首先由計算機發出命令,讓掃描發生器單元輸出一系列頻率的正弦波電壓,加到被試變壓器上。同時,讓雙通道分析單元分析、處理Ui、U。信號,并傳送到計算機存貯起來,待試驗數據采集完畢后,計算機判斷被試變壓器有無繞組變形,并以屏幕顯示或繪制被試變壓器頻率響應特性曲線。
運行中的變壓器在用頻率響應分析法測試前,需將被試變壓器隔離,并將所有套管上的母線拆開,這是為了把隨變壓器安裝位置的不同及不平衡母線電容的影響降到最小。用適當長度的電阻為50的同軸電纜將頻響儀和變壓器連接起來,所有電纜都匹配到它們的特性阻抗,以減少反射。
測量被試變壓器高壓繞組的頻率響應特性時對星形接線,頻響儀的輸出電壓加在高壓繞組中性點與箱殼接地線之間,測量任一高壓繞組端子對地電壓與輸出電壓之比得到響應。對三角形接線,則頻響儀的輸出電壓施加在任意線端上。根據實測結果,掃頻范圍以10kHz~1MHz為宜。高于1MHz,分布網絡參數主要由電容決定,進入線性范圍。
北京電力科學研究院已用上述測試裝置對百余臺電力變壓器進行測試。實測表明,它能有效地檢出變壓器繞組變形。圖6-107給出某臺31.5MVA、35kV電力變壓器事故前后的頻率響應特性曲線。由圖6-107(b)可見,事故前,低壓繞組三相的頻率響應特性*一致。由圖6-107(b)可見,近距離短路事故后,三相低壓繞組的頻率響應特性曲線一致性很差,然而該變壓器的電氣試驗和色譜分析結果均屬正常。但為了防止發生突發性事故,決定解體檢查,檢查后發現低壓繞組已嚴重變形。
這種測試裝置的優點是抗干擾能力強,測量重復性好,靈敏度高和操作方便。每臺變壓器的頻率響應特性測試可在2h內完成。
最近有文獻提出采用相關系數和均方差來判斷變壓器繞組變形,可以比較容易地判定被試變壓器繞組的狀態。
