變壓器繞組所具有的特性及其組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么
理想的變壓器繞組應(yīng)是造價(jià)低而且具有一切所要求的特性，同時(shí)有較長(zhǎng)的使用壽命一般情況下，繞組應(yīng)具有以下特性：
(1)適應(yīng)各種電壓應(yīng)力，如雷電波或操作波，并有足夠的絕緣強(qiáng)度；
(2)足夠的繞組冷卻能力，即具有足夠的空間留給絕緣介質(zhì)和冷卻通道；
(3)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度（如耐受短路的能力）；
(4)*低的造價(jià)；
(5)合乎規(guī)定的損耗。
變壓器繞組變形的幾種形式
當(dāng)變壓器遭受短路電流沖擊或其他沖擊后，變形有以下幾種：
①繞組整體變形，是由于運(yùn)輸過(guò)程中，受到?jīng)_擊、傾斜、振動(dòng)等外力影響，造成繞組位移。這種變形繞組尺寸不變，只是對(duì)鐵芯的相對(duì)位移變化。繞組的電感量、餅間電容量不變，對(duì)地電容量變化。一般電容量減小。在等值電路中，諧振峰點(diǎn)向高頻方向平移。所以，這種變形后所測(cè)頻譜圖中，和以前比較，各諧振點(diǎn)都仍然存在，不發(fā)生變化，只是峰值均向高頻方向平移(向右)。
②餅間局部變形，在短路電磁力作用下使部分固定不牢線(xiàn)餅被擠壓，另外一些線(xiàn)餅拉長(zhǎng)，這樣餅間電容被改變。這種變形的后果使等值電路圖中一些電感變大，一些變小；與電感并聯(lián)的餅間電容也隨之改變。測(cè)量頻譜圖時(shí)，部分諧振峰點(diǎn)向高頻方向移動(dòng)，而且峰值下降；部分諧振點(diǎn)向低頻方向移動(dòng)，峰點(diǎn)升高。通過(guò)諧振峰值變化情況，判斷餅間變形面積和變形程度。
③匝間短路，從理論上講繞組發(fā)生匝間短路后，電感值下降，頻譜曲線(xiàn)發(fā)生明顯變化，幅值上升，一些諧振點(diǎn)峰值消失。但理論是這樣的，實(shí)際上難以捕捉到這種情況。一旦運(yùn)行中發(fā)生匝間短路，線(xiàn)匝將被燒斷，重瓦斯跳閘，壓力釋放閥動(dòng)作，這時(shí)變壓器油色譜分析也會(huì)不合格，變壓器將吊罩檢查的。
④引線(xiàn)位移變形，由于引線(xiàn)長(zhǎng)度較大，固定不牢時(shí)，運(yùn)行中產(chǎn)生位移變形。當(dāng)引線(xiàn)位移時(shí)，等值電路中表現(xiàn)為兩端口電容變化。當(dāng)信號(hào)入口端引線(xiàn)位移但引線(xiàn)電容與其他電路并聯(lián)之，所以它的變化不會(huì)對(duì)頻譜曲線(xiàn)有明顯變化；而輸出端引線(xiàn)位移，引線(xiàn)電容變化后對(duì)頻響曲線(xiàn)有明顯變化，尤其是曲線(xiàn)中300kHz～1MHz范圍內(nèi)。所以，在實(shí)際測(cè)試中，采用中性點(diǎn)注入信號(hào)源，以防上述的影響。如果引線(xiàn)對(duì)地電容減小，頻段內(nèi)幅值上升，反之，則下降；引線(xiàn)對(duì)地電容變大，預(yù)示著引線(xiàn)向外殼方向移動(dòng)，引線(xiàn)對(duì)地電容變小，則表示引線(xiàn)向繞組方向移動(dòng)。
⑤繞組輻向變形，當(dāng)繞組受輻向力作用時(shí)，使內(nèi)繞組向內(nèi)收縮，直徑變小，電感量變小。這時(shí)內(nèi)外繞組間距離變大，其電容變小，將使頻譜圖中的諧振峰點(diǎn)向高頻方向移動(dòng)，且幅值有所增大。
⑥繞組軸向扭曲變形，當(dāng)變壓器繞組間隙較大或有部分撐條移位，在電磁力作用下，使繞組在軸向被扭曲為S狀。這時(shí)部分餅問(wèn)電容和對(duì)地電容減小。測(cè)量的頻譜圖上，有部分諧振峰向高頻方向移動(dòng)，在低頻段諧振峰幅值下降，中頻段峰值略有上升，高頻段不變。
變壓器繞組變形測(cè)試儀界面介紹及使用說(shuō)明
變壓器繞組變形頻率響應(yīng)測(cè)試儀根據(jù)對(duì)變壓器內(nèi)部繞組特征參數(shù)的測(cè)量，采用目前世界發(fā)達(dá)國(guó)家正在開(kāi)發(fā)完善的內(nèi)部故障頻率響應(yīng)分析(FRA)方法，能對(duì)變壓器內(nèi)部故障作出準(zhǔn)確判斷。
變壓器設(shè)計(jì)制造完成后，其線(xiàn)圈和內(nèi)部結(jié)構(gòu)就確定下來(lái)，因此對(duì)一臺(tái)多繞組的變壓器線(xiàn)圈而言，如果電壓等級(jí)相同、繞制方法相同，則每個(gè)線(xiàn)圈對(duì)應(yīng)參數(shù)(Ci、Li)就應(yīng)該是確定的。因此每個(gè)線(xiàn)圈的頻域特征響應(yīng)也隨之確定，對(duì)應(yīng)的三相線(xiàn)圈之間其頻率圖譜具有一定可比性。
變壓器在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生匝間、相間短路，或在運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生沖撞，造成線(xiàn)圈相對(duì)位移，以及運(yùn)行過(guò)程中在短路和故障狀態(tài)下因電磁拉力造成線(xiàn)圈變形，就會(huì)使變壓器繞組的分布參數(shù)發(fā)生變化。進(jìn)而影響并改變變壓器原有的頻域特征，即頻率響應(yīng)發(fā)生幅度變化和諧振頻點(diǎn)偏移等。并根據(jù)響應(yīng)分析方法研制開(kāi)發(fā)的HX021變壓器繞組頻率響應(yīng)測(cè)試儀，就是這樣一種新穎的變壓器內(nèi)部故障無(wú)損檢測(cè)設(shè)備。它適用于63kV～500kV電力變壓器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)故障檢測(cè)。
變壓器繞組變形頻率響應(yīng)測(cè)試儀是將變壓器內(nèi)部繞組參數(shù)在不同頻域的響應(yīng)變化經(jīng)量化處理后，根據(jù)其變化量值的大小、頻響變化的幅度、區(qū)域和頻響變化的趨勢(shì)，來(lái)確定變壓器內(nèi)部繞組的變化程度，進(jìn)而可以根據(jù)測(cè)量結(jié)果判斷變壓器是否已經(jīng)受到嚴(yán)重破壞、是否需要進(jìn)行大修。
對(duì)于運(yùn)行中的變壓器而言，無(wú)論過(guò)去是否保存有頻域特征圖，通過(guò)比較故障變壓器線(xiàn)圈間特征圖譜的差異，也可以對(duì)故障程度進(jìn)行判斷。當(dāng)然，如果保存有一套變壓器原有的繞組特征圖，更易對(duì)變壓器的運(yùn)行狀況、事故后分析和維護(hù)檢修提供更為**有力的依據(jù)。
變壓器繞組變形頻率響應(yīng)測(cè)試儀由筆記本電腦及單片機(jī)構(gòu)成高精度測(cè)量系統(tǒng),結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡(jiǎn)單，具有較完備的測(cè)試分析功能，對(duì)照使用說(shuō)明書(shū)或經(jīng)過(guò)短期培訓(xùn)即可自行操作使用。
一、測(cè)試軟件界面介紹
本儀器除接線(xiàn)外的所有操作均在計(jì)算機(jī)上完成。檢查試驗(yàn)接線(xiàn)正確無(wú)誤后，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)電源開(kāi)關(guān)，待微機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行后，再啟動(dòng)主測(cè)量單元電源，其電源指示燈應(yīng)正常顯示。如果只對(duì)已測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析工作，可不連接和啟動(dòng)主測(cè)量單元，只啟動(dòng)計(jì)算機(jī)就可完成;計(jì)算機(jī)啟動(dòng)后，雙擊本儀器執(zhí)行圖標(biāo)，即進(jìn)入工作程序。以下介紹軟件界面中各個(gè)區(qū)域的功能。
注意：**次進(jìn)入該系統(tǒng)或重新安裝該系統(tǒng)，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)行參數(shù)初始化，此時(shí)請(qǐng)保持所有儀器電源打開(kāi)，USB接線(xiàn)無(wú)誤，該過(guò)程可能需要3分鐘，請(qǐng)耐心等待。初始化完成后，在以后的使用中將不會(huì)出現(xiàn)這個(gè)過(guò)程。
（1）菜單欄
進(jìn)入軟件，左上方即為菜單欄，分別有“系統(tǒng)”、“查看”和“設(shè)置”三個(gè)下拉菜單。下面分別介紹各個(gè)下拉菜單的具體功能。
1．系統(tǒng)
1.1 開(kāi)始測(cè)量，開(kāi)始進(jìn)行變壓器測(cè)試工作，但一般在開(kāi)始測(cè)試前需要設(shè)置一些參數(shù)，所以建議一般在測(cè)量區(qū)域（下面會(huì)詳細(xì)介紹）進(jìn)行開(kāi)始測(cè)試的過(guò)程。
1.2 波形分析報(bào)告，根據(jù)當(dāng)前的測(cè)試曲線(xiàn)數(shù)據(jù)，顯示出詳細(xì)的測(cè)試報(bào)告，但一般在進(jìn)行分析報(bào)告前需要選擇待分析的曲線(xiàn)和顯示方式等參數(shù)，所以建議一般在曲線(xiàn)分析區(qū)域（下面會(huì)詳細(xì)介紹）進(jìn)行顯示分析報(bào)告的過(guò)程。
1.3 連接USB，如果運(yùn)行此軟件的時(shí)候未連接USB線(xiàn)，可在確認(rèn)USB線(xiàn)已連接和測(cè)試儀器已通電的情況，選擇此項(xiàng)目重新進(jìn)行連接。建議在確認(rèn)USB線(xiàn)已連接和測(cè)試儀器已通電之后，再運(yùn)行本軟件。
1.4 自校，對(duì)本儀器進(jìn)行自我校準(zhǔn)，一般儀器出廠(chǎng)前已經(jīng)校準(zhǔn)完畢，所以不建議使用本項(xiàng)目。（此項(xiàng)目有密碼保護(hù)，不必?fù)?dān)心會(huì)誤操作。）
1.5 退出系統(tǒng)，使用完畢可以選擇此項(xiàng)目離開(kāi)。
2．查看
2.1 X軸平均坐標(biāo)系，此項(xiàng)目只在分析歷史曲線(xiàn)時(shí)候有效，使用后，歷史測(cè)試曲線(xiàn)的頻率點(diǎn)分布采用均勻分布情況。
2.2 X軸對(duì)數(shù)坐標(biāo)系，此項(xiàng)目只在分析歷史曲線(xiàn)時(shí)候有效，使用后，歷史測(cè)試曲線(xiàn)的頻率點(diǎn)分布采用對(duì)數(shù)分布情況。
2.3 恢復(fù)到原始X軸坐標(biāo)，此項(xiàng)目只在分析歷史曲線(xiàn)時(shí)候有效，歷史曲線(xiàn)分析的時(shí)候可以對(duì)曲線(xiàn)進(jìn)行局部放大查看，使用此項(xiàng)目后，曲線(xiàn)會(huì)恢復(fù)到原始坐標(biāo)系的狀態(tài)。
3. 設(shè)置
3.1 變壓器參數(shù)，選擇此項(xiàng)目后，會(huì)打開(kāi)一個(gè)變壓器各項(xiàng)參數(shù)的對(duì)話(huà)框，設(shè)置好各個(gè)參數(shù)后，按“確認(rèn)”鍵保存輸入數(shù)據(jù)，按“取消”鍵放棄輸入數(shù)據(jù)，按“寫(xiě)入數(shù)據(jù)文件”鍵則將此變壓器參數(shù)寫(xiě)入到已選擇的歷史曲線(xiàn)文件中，覆蓋掉這些文件以前的變壓器參數(shù)。（此功能是針對(duì)在變壓器現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，臨時(shí)簡(jiǎn)單設(shè)置了變壓器參數(shù)，再測(cè)試完成后重新想修改已保存的變壓器參數(shù)的情況。）
3.2 頻段設(shè)置，選擇此項(xiàng)目后，會(huì)打開(kāi)一個(gè)掃描頻率低、中、高各個(gè)頻段的對(duì)話(huà)框，設(shè)置好各個(gè)頻段的范圍后，按“確認(rèn)”鍵保存輸入數(shù)據(jù)，按“取消”鍵放棄輸入數(shù)據(jù)，按“還原”鍵則會(huì)恢復(fù)到默認(rèn)頻段設(shè)置。此項(xiàng)目的頻段設(shè)置參數(shù)，只在打印報(bào)告中會(huì)反映出來(lái)。
3.3 設(shè)置單位名稱(chēng)，選擇此項(xiàng)目后，會(huì)打開(kāi)一個(gè)要求輸入單位名稱(chēng)的對(duì)話(huà)框，按“確認(rèn)”鍵保存輸入，按“取消”鍵放棄輸入，此項(xiàng)目設(shè)置的單位名稱(chēng)，只在打印報(bào)告中會(huì)反映出來(lái)。
3.4 系統(tǒng)初始化，當(dāng)系統(tǒng)**次安裝使用或者重新安裝使用后，運(yùn)行會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)該選項(xiàng)，對(duì)系統(tǒng)的測(cè)量參數(shù)進(jìn)行初始化過(guò)程，該過(guò)程可能需要3分鐘左右。一般用戶(hù)無(wú)需手動(dòng)使用該項(xiàng)目。
（2）瀏覽
菜單欄的下方，即為瀏覽和測(cè)量區(qū)域，選擇不同的項(xiàng)目，下方的區(qū)域內(nèi)容也會(huì)隨之變化。在對(duì)測(cè)試完成的曲線(xiàn)數(shù)據(jù)文件進(jìn)行查看分析的時(shí)候，選擇“瀏覽”項(xiàng)目。此時(shí)，下方為文件系統(tǒng)的樹(shù)型結(jié)構(gòu)，可選擇已保存的曲線(xiàn)數(shù)據(jù)文件，具體操作介紹請(qǐng)參照軟件測(cè)試流程。
（3）測(cè)量
準(zhǔn)備對(duì)變壓器測(cè)試的時(shí)候，選擇“測(cè)量”項(xiàng)目。此時(shí)下方為測(cè)量變壓器的時(shí)候，需要填入的一些參數(shù)，“變壓器參數(shù)”鍵同菜單中的變壓器參數(shù)，“開(kāi)始測(cè)量”鍵即進(jìn)行測(cè)試，在測(cè)試過(guò)程中可以隨時(shí)選擇“停止測(cè)量”中止測(cè)試。（注意：如果測(cè)試過(guò)程中停止測(cè)量了，將無(wú)法繼續(xù)當(dāng)前測(cè)量進(jìn)度，數(shù)據(jù)也無(wú)法保存。）
（4）曲線(xiàn)坐標(biāo)系
居中的坐標(biāo)系為曲線(xiàn)坐標(biāo)系，X軸為頻率，Y軸為分貝，歷史曲線(xiàn)和測(cè)量曲線(xiàn)都在此坐標(biāo)系中顯示，具體可操作功能介紹見(jiàn)軟件測(cè)試流程。
（5）數(shù)據(jù)顯示窗口
在曲線(xiàn)坐標(biāo)系的右上為數(shù)據(jù)顯示窗口，分別顯示頻率，分貝和相關(guān)系數(shù)。具體介紹見(jiàn)軟件測(cè)試流程。
（6）曲線(xiàn)數(shù)據(jù)文件分析管理窗口
以上介紹后的其他窗口都屬于曲線(xiàn)數(shù)據(jù)文件分析管理窗口，具體操作功能介紹見(jiàn)軟件測(cè)試流程。
二、測(cè)試軟件使用流程
2.1驅(qū)動(dòng)安裝
在連接好USB連接線(xiàn)，并打開(kāi)儀器電源后，會(huì)出現(xiàn)發(fā)現(xiàn)新硬件，安裝驅(qū)動(dòng)軟件的提示，選擇“從列表或指定位置安裝”，再選擇“瀏覽”，選擇安裝光盤(pán)的盤(pán)符，就完成了安裝USB驅(qū)動(dòng)。
2.2測(cè)量
進(jìn)入軟件后，點(diǎn)擊“測(cè)量”,被試變壓器情況登記窗，先點(diǎn)擊“變壓器參數(shù)”，按屏幕提示選擇或者新填入被試變壓器的各項(xiàng)參數(shù)，確認(rèn)后再將被試變壓器的繞組類(lèi)型、信號(hào)注入端、信號(hào)測(cè)量端、高低分接開(kāi)關(guān)、油溫和環(huán)境溫度的情況輸入計(jì)算機(jī)。輸入完畢后，按“開(kāi)始測(cè)量”即可進(jìn)行測(cè)量。由于存盤(pán)文件名和上述輸入信息有關(guān)，故請(qǐng)認(rèn)真填寫(xiě)有關(guān)信息。如未選擇變壓器參數(shù)，系統(tǒng)拒絕開(kāi)始測(cè)量。
在三相測(cè)量中，如出現(xiàn)已測(cè)試過(guò)的相位，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)提醒，防止測(cè)量點(diǎn)選擇參數(shù)在測(cè)試后未及時(shí)修改。在測(cè)量過(guò)程中，可以在數(shù)據(jù)文件分析管理窗口中選擇歷史數(shù)據(jù)曲線(xiàn)，這樣可以橫向或縱向?qū)y(cè)試中的曲線(xiàn)進(jìn)行對(duì)比，以便發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的接線(xiàn)錯(cuò)誤等情況，及時(shí)停止測(cè)量糾正。在測(cè)量中，數(shù)據(jù)顯示窗口會(huì)跟蹤顯示相關(guān)的數(shù)據(jù)，也可隨時(shí)中斷測(cè)量。測(cè)量結(jié)束后，將出現(xiàn)數(shù)據(jù)已保存窗口，同時(shí)數(shù)據(jù)曲線(xiàn)進(jìn)入數(shù)據(jù)文件分析管理窗口顯示出來(lái)，此時(shí)可接著進(jìn)行下一次測(cè)量。
2.3 調(diào)入數(shù)據(jù)文件
選取“瀏覽”,會(huì)出現(xiàn)一個(gè)數(shù)據(jù)文件系統(tǒng)樹(shù)性結(jié)構(gòu)。可以雙擊文件名稱(chēng)將所需數(shù)據(jù)文件加入到文件列舉窗口，（軟件界面的左下方）。當(dāng)列舉窗口的文件被選中后，其所包含的曲線(xiàn)數(shù)據(jù)會(huì)顯示在曲線(xiàn)坐標(biāo)系，曲線(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)會(huì)顯示到數(shù)據(jù)文件列表中。（軟件界面的下方）。軟件界面的右下方的“**所有數(shù)據(jù)”和“**所選數(shù)據(jù)”用來(lái)**掉文件列舉窗口中的文件（軟件界面的左下方）。選擇“分析測(cè)試報(bào)告”將會(huì)對(duì)已選擇顯示的曲線(xiàn)數(shù)據(jù)文件中的前三條曲線(xiàn)顯示測(cè)試報(bào)告，并可進(jìn)行打印。
2.4 分析數(shù)據(jù)報(bào)告
選擇“分析測(cè)試報(bào)告”,會(huì)出現(xiàn)一個(gè)數(shù)據(jù)文件報(bào)告。上方顯示的是加入的曲線(xiàn)的文件名稱(chēng)和測(cè)量時(shí)間，中間是對(duì)曲線(xiàn)的相關(guān)系數(shù)顯示，分為低頻段、中頻段、高頻段和總體結(jié)論。如果選擇的是對(duì)數(shù)坐標(biāo)系，所有相關(guān)系數(shù)是參考數(shù)字，范圍0到10之間，數(shù)字越大表示相似性越好。如果選擇的是平均坐標(biāo)系，各個(gè)頻段的相關(guān)系數(shù)為參考數(shù)字，范圍0到10之間，數(shù)字越大表示相似性越好。總的結(jié)論將根據(jù)選擇曲線(xiàn)的相位關(guān)系出現(xiàn)不同的結(jié)果。如果是不同相的兩條曲線(xiàn)，將根據(jù)相關(guān)系數(shù)的大小得出“一致性很好”、 “一致性較好”、 “一致性較差”、 “一致性很差”等結(jié)果，如果是同相的兩條曲線(xiàn)，將根據(jù)相關(guān)系數(shù)的大小得出“正常繞組”、 “輕微變形”、 “明顯變形”、 “嚴(yán)重變形”等結(jié)果。選擇“打印測(cè)試報(bào)告”將直接打印生成曲線(xiàn)測(cè)試報(bào)告，選擇“輸出Word報(bào)告”將會(huì)生成一個(gè)Word文檔的測(cè)試報(bào)告，可進(jìn)行查看和打印等等。
2.5 分析數(shù)據(jù)曲線(xiàn):
調(diào)入數(shù)據(jù)文件后，可用線(xiàn)性坐標(biāo)或?qū)?shù)坐標(biāo)顯示波形，并可將曲線(xiàn)任意縮放。軟件提供了多種分析方法，可顯示當(dāng)前曲線(xiàn)頻率值、分貝值和顯示當(dāng)前頻率范圍內(nèi)曲線(xiàn)的相關(guān)系數(shù)。；要改變當(dāng)前分析的曲線(xiàn)和比較不同曲線(xiàn)的相關(guān)系數(shù)，在曲線(xiàn)分析窗口（軟件界面的右方）中進(jìn)行選擇。選中曲線(xiàn)后，在主窗口中按右鍵點(diǎn)擊任何一點(diǎn)都可以顯示該點(diǎn)的頻率和幅值，按住右鍵不放,左右移動(dòng)可顯示各點(diǎn)的數(shù)值。在主窗口中按住左鍵不放,向左或右移動(dòng)鼠標(biāo)至合適位置,放開(kāi)鼠標(biāo)左鍵,可放大所選頻率范圍內(nèi)的圖形。要恢復(fù)原來(lái)的曲線(xiàn)坐標(biāo)，選擇菜單中的“查看”的“恢復(fù)到原始X軸坐標(biāo)”。
2.6 其它操作:
選擇“設(shè)置”中的“頻段設(shè)置”，可設(shè)置高中低頻段的范圍，將影響報(bào)告中的相關(guān)系數(shù)和均方差顯示。
三、試驗(yàn)程序及注意事項(xiàng)
3.1 首先檢查變壓器接地狀況是否良好，套管引線(xiàn)應(yīng)全部解開(kāi)。
3.2 詳細(xì)記錄被試品的銘牌數(shù)據(jù)及原始工況有否異常，以及被試品變壓器當(dāng)前測(cè)試狀況下的分接開(kāi)關(guān)位置，并仔細(xì)輸入被試品情況登記窗。
3.3 根據(jù)被試品的情況建立被試品數(shù)據(jù)文件的子目錄；測(cè)試完成后應(yīng)將測(cè)量的數(shù)據(jù)備份至該目錄下，并注意進(jìn)行整理工作。
3.4 數(shù)據(jù)存放格式：文件是以ASCII碼的形式存放，用戶(hù)可用各種文字編輯軟件進(jìn)行閱讀和修改。
3.5 對(duì)剛退出運(yùn)行的變壓器進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量前應(yīng)盡量讓其散熱降溫；但在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中應(yīng)停止對(duì)其所施的降溫手段，保持溫度，以免測(cè)量過(guò)程中溫度變化過(guò)大而影響測(cè)量結(jié)果的一致性。
3.6 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，為防止出現(xiàn)意外損壞儀器，請(qǐng)使用所配的電源隔離變壓器。