[发明专利]采用扫频短路阻抗法对变压器绕组进行变形测试的方法

摘要

本发明公开了一种采用扫频短路阻抗法对变压器绕组进行变形测试的方法，该方法汲取了频响法和短路阻抗法测试技术的优点，同时进行了相应的改进，从而可以通过一次测量，在低频段也可以提取、计算出50Hz时变压器的短路阻抗值，通过与铭牌值比较，直接可以对变压器是否变形进行初步的判断；同时，还可以综合利用其它几种判断方法来进行进一步的判断，因此可以达到更为良好的判断效果，本发明的方法操作方便且准确率高，具备良好的推广应用价值。

主权项

采用扫频短路阻抗法对变压器绕组进行变形测试的方法，其特征在于：本方法采用的测试设备包括能够产生任意频率标准正弦波的大功率扫频信号发生器，输出信号由高频变压器耦合输出并通过输出信号电缆连接至待测变压器绕组；测试设备还包括宽频带高速波形数据采集系统，采集系统包括至少两路采集通道，每路采集通道分别通过测试电缆连接至变压器绕组；测试设备还包括一个取样电阻(R0)，本方法包括以下步骤：步骤1)设备连接：采用三端法连接输出信号电缆和测试电缆，如果是单相变压器，将变压器的二次绕组的两个端子短接；如果是三相变压器，将二次绕组全部短接，对于有中性点引出的三相变压器，连同中性点一起短接,在一次绕组的激励端接入输出信号电缆和测试电缆I，在一次侧绕组的测量端接入测试电缆II，将输出信号电缆的另一端与大功率扫频信号发生器的输出信号端相连接，测试电缆I的另一端与宽频带高速波形数据采集系统的一路采集通道输入端子相连接，测试电缆II的另一端与宽频带高速波形数据采集系统的另一路采集通道输入端子相连接，同时待测变压器的一次侧绕组的测量端与取样电阻(R0)的一端相连接，而取样电阻(R0)的另一端与输出信号电缆、测试电缆I、测试电缆II的屏蔽层连接到一起，通过一点接地；步骤2)采样：大功率扫频信号发生器的任意频率标准正弦波信号经高频变压器耦合后输出测试电压Us，经输出信号电缆施加于待测变压器一次绕组，由双通道的宽频带高速波形数据采集系统分别采集施加于变压器一次绕组的扫频信号U₁和取样电阻的电压信号U₂；步骤3)短路阻抗值计算：通过测量变压器在二次侧短路的情况下，在不同频率f下的取样电阻R0上的电压，计算出电流I，通过以下公式经矢量运算来获得不同频率下的短路阻抗值Z_k(f)：短路阻抗的计算公式：${\stackrel{\→}{Z}}_k\left(f\right)=\left(\frac{{\stackrel{\→}{U}}_1\left(f\right)-{\stackrel{\→}{U}}_2\left(f\right)}{{\stackrel{\→}{I}}_1\left(f\right)}\right)=R\left(f\right)+jX\left(f\right)$   ①其中阻抗：|Z_k|＝|R+jX|或Z_k——阻抗；R——绕组电阻；X——绕组电抗；${\stackrel{\→}{I}}_1\left(f\right)=\frac{{\stackrel{\→}{U}}_2\left(f\right)}{R_0}$   ②将②带入①，得到：$\begin{array}{c}{\stackrel{\→}{Z}}_k\left(f\right)=\left(\frac{{\stackrel{\→}{U}}_1\left(f\right)-{\stackrel{\→}{U}}_2\left(f\right)}{{\stackrel{\→}{U}}_2\left(f\right)/R_0}\right)=R_0\left(\frac{{\stackrel{\→}{U}}_1\left(f\right)-{\stackrel{\→}{U}}_2\left(f\right)}{{\stackrel{\→}{U}}_2}\right)\\ =R_0\left(\frac{{\stackrel{\→}{U}}_1}{{\stackrel{\→}{U}}_2}-1\right)=R\left(f\right)+jX\left(f\right)\end{array}$步骤4)绕组变形判断：通过下述的一种或多种方式的结合对绕组变形进行判断：方式一：在低频段(30Hz‑1kHz)，变压器绕组的短路阻抗值与频率成正比，根据步骤3)计算得到的短路阻抗值绘制阻抗－频率曲线，计算出50Hz时变压器的短路阻抗值，与铭牌值比较，判断变压器是否变形；方式二：由于变压器绕组发生变形时，在低频段(30Hz‑1kHz)的阻抗会发生明显变化，引入(阻抗/角频率)作为新的判断依据参数，观察新引进参数与频率f的关系曲线两次测量的变化程度，对变压器绕组变形进行判断；方式三：在高频段，Z_k‑f曲线与H‑f曲线具有负相关性,可以将中高频段的Zk‑f曲线可以转换为H‑f曲线，参照频响法进行绕组变形判断；方式四：扫频短路阻抗法同时可以得到阻抗/角频率－频率曲线(Z_k/ω－f)、电阻－频率曲线(R‑f)、电抗－频率曲线(X‑f)，上述曲线参数对不同绕组变形的反应灵敏程度，作为诊断绕组变形的依据。