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、儀器概述
HDRZ-3000變壓器繞組變形測試儀根據(jù)對變壓器內(nèi)部繞組特征參數(shù)的測量，采用內(nèi)部故障頻率響應(yīng)分析(FRA)方法，能對變壓器內(nèi)部故障作出準(zhǔn)確判斷。
變壓器設(shè)計制造完成后，其線圈和內(nèi)部結(jié)構(gòu)就確定下來，因此對一臺多繞組的變壓器線圈而言，如果電壓等級相同、繞制方法相同，則每個線圈對應(yīng)參數(shù)(Ci、Li)就應(yīng)該是確定的。因此每個線圈的頻域特征響應(yīng)也隨之確定，對應(yīng)的三相線圈之間其頻率圖譜具有一定可比性。
變壓器在試驗過程中發(fā)生匝間、相間短路，或在運(yùn)輸過程中發(fā)生沖撞，造成線圈相對位移，以及運(yùn)行過程中在短路和故障狀態(tài)下因電磁拉力造成線圈變形，就會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偏移等。并根據(jù)響應(yīng)分析方法研制開發(fā)的變壓器繞組測試儀，就是這樣一種新穎的變壓器內(nèi)部故障無損檢測設(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。
HDRZ-3000變壓器繞組變形測試儀是將變壓器內(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，來確定變壓器內(nèi)部繞組的變化程度，進(jìn)而可以根據(jù)測量結(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。
對于運(yùn)行中的變壓器而言，無論過去是否保存有頻域特征圖，通過比較故障變壓器線圈間特征圖譜的差異，也可以對故障程度進(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，更易對變壓器的運(yùn)行狀況、事故后分析和維護(hù)檢修提供更為精確有力的依據(jù)。
變壓器繞組變形測試儀由筆記本電腦及單片機(jī)構(gòu)成高精度測量系統(tǒng),結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡單，具有較完備的測試分析功能，對照使用說明書或經(jīng)過短期培訓(xùn)即可自行操作使用。
二、 技術(shù)特點
1、采集控制采用高速、高集成化微處理器。
2、筆記本電腦與儀器之間通信USB接口。
3、使用工控機(jī)與測量儀器一體化，在測量現(xiàn)場不需使用移動電腦。
4、硬件機(jī)芯采用DDS數(shù)字高速掃頻技術(shù)(美國)，通過測試可以準(zhǔn)確診斷出繞組發(fā)生扭曲、鼓包、移位、傾斜、匝間短路變形及相間接觸短路等故障。
5、高速雙通道16位A/D采樣(現(xiàn)場試驗改變分接開關(guān)，波形曲線有明變化)。
6、信號輸出幅度軟件調(diào)節(jié)，大幅度峰值±10V。
7、計算機(jī)將檢測結(jié)果生成電子文檔(Word)
8、儀器具有線性掃頻測量和分段掃頻測量雙測量系統(tǒng)功能,兼容當(dāng)前國內(nèi)兩種技術(shù)流派的測量模式
9、幅頻特性符合國家關(guān)于幅頻特性測試儀的技術(shù)指標(biāo)。橫坐標(biāo)（頻率）具有線性分度及對數(shù)分度兩種，因此打印出的曲線可以是線性分度曲線也可以是對數(shù)分度曲線，用戶可根據(jù)實際需要選用。
10、檢測數(shù)據(jù)自動分析系統(tǒng),
橫向比較A、B 、C三相之間進(jìn)行繞組相似性比較,
其分析結(jié)果為:
①*性很好
②*性較好
③*性較差
④*性很差,
縱向比較A-A、B-B、C-C調(diào)取原數(shù)據(jù)與當(dāng)前數(shù)據(jù)同相之間進(jìn)行繞組變形比較，
其分析結(jié)果為:
①正常繞組
②輕度變形
③中度變形
④嚴(yán)重變形
11、可自動生成Word電子文檔，供保存和打印。
12、該儀器*電力標(biāo)準(zhǔn)DL/T911－2004《電力變壓器繞組變形的頻率響應(yīng)分析法》的技術(shù)條件。
三、 主要技術(shù)參數(shù)
3.1 掃描方式：
1. 1、線性掃描分布
掃頻測量范圍：(10Hz)-(10MHz)40000掃頻點、分辨率為0.25kHz、0.5kHz和1kHz。
2. 分段掃頻測量分布
掃頻測量范圍：(0.5kHz)-(1MHz)、2000掃頻點；
(0.5kHz)-(10kHz)
(10kHz)-(100kHz)
(100kHz)-(500kHz)
(500kHz)-(1000kHz)
3.2其他技術(shù)參數(shù)
1. 幅度測量范圍: (-120dB)至(+20dB)
2. 幅度測量精度: 0.1dB
3. 掃描頻率精度: 0.01%
4. 信號輸入阻抗：1MΩ
5. 信號輸出阻抗：50Ω
6. 信號輸出幅值：±20V
7. 同相測試重復(fù)率：99.9%
8. 測量儀器尺寸(長寬高)300X340X120(mm)
9. 儀器鋁合金箱尺寸(長寬高)310X400X330(mm)
10.總體重量:10Kg
四、 使用特點
1.變壓器繞組變形測試儀由測量部分及分析軟件部分組成，測量部分是高速單片機(jī)控制，由信號生成及信號測量組成。整個工作由儀器自身的嵌入工控機(jī)完成，無需接線和連接筆記本電腦，使用方便。當(dāng)然也可使用USB接口與筆記本電腦連接。
2.在測試過程中僅需要拆除變壓器的連接母線，不需要對變壓器進(jìn)行吊罩、拆裝的情況下就完成所有測試。
3.儀器具備多種頻率線形掃頻測量系統(tǒng)測量功能，線形掃頻測量掃描頻率高達(dá)10MHz，頻率掃描間隔可分為0.25kHz、0.5kHz和1kHz,對變壓器變形情況提供更多的分析。
4.儀器智能化程度高，使用方便，具有自動量程調(diào)節(jié)，自動采樣頻率調(diào)節(jié)等多種功能。
5.軟件采用windows平臺，兼容Win98/2000/WinXP/Win7/Win8/Win10系統(tǒng)。為使用者提供了更加方便和易于使用的顯示界面。
6.提供歷史曲線對比分析，可同時加載多條歷史曲線觀察，能具體選擇任意曲線進(jìn)行橫向和縱向分析。配有專家智能分析診斷系統(tǒng)，可以自動診斷變壓器繞組的狀態(tài)，同時加載6條曲線，各條曲線相關(guān)參數(shù)自動計算，自動診斷繞組的變形情況，給出診斷的參考結(jié)論。
7.軟件管理功能強(qiáng)大，充分考慮現(xiàn)場使用的需要，自動保存環(huán)境條件參數(shù)，以便作變壓器繞組變形診斷時提供依據(jù)。測量數(shù)據(jù)自動存盤、具有彩色打印功能，方便用戶出測試報告。
8.軟件人性化特點明顯，測量的各種條件多為選擇項，變壓器詳細(xì)參數(shù)可保存用做診斷參考，并且不用在現(xiàn)場輸入，可以以后再添加修改信息，使用起來更加方便。
9.軟件智能化程度高，在輸入、輸出信號連接好之后，設(shè)置好條件參數(shù)，就可以完成所有的測量工作，并且隨時能在測量中打開歷史波形曲線進(jìn)行比較觀 察和停止測量。
10.每相測量所需時間小于60秒,對一臺高、中、低繞組的電力變壓器（容量、電壓等級不限）進(jìn)行繞組變形測量，總需時間不超過10分鐘。
測量變壓器時,接線人員可任意布放信號輸入輸出引線，對測量結(jié)果無影響,接線人員可停留在變壓器油箱上面,不必下來,減輕勞動強(qiáng)度。
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羅氏線圈結(jié)構(gòu)示意圖
羅氏線圈的原邊為流過被測電流的導(dǎo)體，副邊為多匝線圈。當(dāng)有交變的電流流過穿過線圈中心的導(dǎo)體時，會產(chǎn)生交變的磁場。副邊線圈與被測電流產(chǎn)生的磁通相交鏈，整個羅氏線圈副
邊產(chǎn)生的磁鏈正比于導(dǎo)體中流過的電流大小。變化的磁鏈產(chǎn)生電動勢，且電動勢的大小與磁鏈的變化率成正比。令流過導(dǎo)體的電流為，線圈副邊感應(yīng)出的電動勢為，基于安培環(huán)路定律和法拉第電磁感應(yīng)定律，可喀什市變壓器繞組變形測試儀出廠價由Maxwell方程[8]解得：（5-1）
其中M為羅氏線圈的互感系數(shù)。
根據(jù)羅氏線圈負(fù)載的不同，線圈可分為外積分式和自積分式[9]。外積分式羅氏線圈又稱作窄帶型電流傳感器，具有較好的抗干擾能力。當(dāng)采用外積分式羅氏線圈時，為得到電流的波形，線圈的輸出通常需要經(jīng)過無源RC外積分電路、由運(yùn)放構(gòu)成的有源外積分電路，以及數(shù)自積分電路等負(fù)載。外積分式羅氏線圈受積分電路頻率性能影響較大，測量頻率上限受到限制，一般用于測量兆赫茲以下的中低頻率電流。自積分式羅氏線圈又稱作寬帶型電流傳感器，具有相對較寬的檢測頻帶。由于其直接采用積分電阻，因此頻率響應(yīng)較快，適用于測量上升時間較短的脈沖電流信號。
羅氏線圈根據(jù)其結(jié)構(gòu)不同可分為撓性羅氏線圈、剛性羅氏線圈和PCB型羅氏線圈[10-11]。撓性羅氏線圈以能夠*的撓性材料作為線圈骨架，將導(dǎo)線均勻繞在骨架上。測量時將骨架彎曲成一個閉合的環(huán)，使通電導(dǎo)體沖線圈中心穿過。這種線圈使用方便，但測量精確度低、穩(wěn)定性不高。剛性羅氏線圈采用剛性結(jié)構(gòu)線圈骨架，在結(jié)構(gòu)上更容易使得繞線能夠均勻分布，大大提高了抗外磁場干擾的能力，從而提高了測量的精確度。這種線圈的測量精確度和可靠性較高，但在實際使用中會受到現(xiàn)場安裝條件的限制。PCB型羅氏線圈是一種基于印刷電路板（PCB）骨架的羅氏線圈，相比傳統(tǒng)的羅氏線圈，其線圈密度、骨架截面積以及線圈截面與中心線的垂直程度都有極大提高，是一種高精度的羅氏線圈。這種線圈現(xiàn)在還處于起步階段，其實際應(yīng)用還有一定的距頻局部放電檢測基本原理
用于局部放電檢測的羅氏線圈稱為高頻電流傳感器，其有效的頻率檢測范圍一般為3MHz～30MHz。由于所測量的局部放電信號是微小的高頻電流信號，傳感器需要在較寬的頻帶內(nèi)有較高的靈敏度。因此HFCT選用高磁導(dǎo)率的磁芯作為線圈骨架，并通常采用自積分式線圈結(jié)構(gòu)[13]。使用HFCT進(jìn)行局部放電檢測的等效電路圖如圖 5-2所示。其中為被測導(dǎo)體中流過的局部放電脈沖電流，M為被測導(dǎo)體與HFCT線圈之間的互感，Ls為線圈的自感，Rs為線圈的等效電阻，Cs為線圈的等效雜散電容，R為負(fù)載積分電阻，uo(t)為HFCT傳感器的輸出電壓信號。
高頻電流傳感器局部放電檢測等效電路圖
在傳感器參數(shù)滿足自積分條件的情況下，忽略雜散電容Cs，計算可得系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為[1 （5-2）
其中N為線圈的繞線匝數(shù)。喀什市變壓器繞組變形測試儀出廠價
因此，在滿足自積分條件的一段有效頻帶內(nèi)，HFCT的傳遞函數(shù)是與頻率無關(guān)的常數(shù)。并且，HFCT的靈敏度與繞線匝數(shù)N成反比，與積分電阻R成正比。
事實上，在高頻段Cs的影響是不能忽略的。在考慮Cs影響的情況下，系統(tǒng)的傳遞函數(shù)H(S)為：
（5-3）
HFCT等效電路類似于高頻小信號并聯(lián)諧振回路，采用高頻小信號并聯(lián)諧振回路理論分析可得電流傳感器的頻帶為：
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