林翔

摘要：為了保證變壓器繞組變形測(cè)量?jī)x在變壓器檢測(cè)過程中的量值準(zhǔn)確可靠，本文在分析其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，提出了變壓器繞組變形測(cè)量?jī)x的校準(zhǔn)方法，并指出了校準(zhǔn)過程注意事項(xiàng)。為此類儀器的溯源校準(zhǔn)提供參考，對(duì)保障電力變壓器的安全可靠運(yùn)行具有重要意義。

關(guān)鍵詞：變壓器;繞組變形;測(cè)量?jī)x;校準(zhǔn)方法

0 引言

變壓器繞組變形測(cè)量?jī)x，是用于分析電力系統(tǒng)中電力變壓器繞組形變程度的綜合測(cè)量裝置[1]。測(cè)量?jī)x采用的原理主要有頻率響應(yīng)方法、低電壓短路阻抗方法、掃頻阻抗方法和振動(dòng)信號(hào)方法[2-3]?；陬l響法的變壓器繞組變形測(cè)量?jī)x因其檢測(cè)效果好，在變壓器運(yùn)行維護(hù)中起到重要作用，但現(xiàn)階段沒有針對(duì)性的國(guó)家檢定規(guī)程或校準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行變壓器繞組變形測(cè)量?jī)x的量值溯源，為了保證變壓器繞組變形測(cè)量?jī)x在變壓器檢測(cè)過程中的量值準(zhǔn)確可靠，研究針對(duì)此類測(cè)量?jī)x的校準(zhǔn)方法具有重要意義。

1頻率響應(yīng)法原理

大量的電力試驗(yàn)表明，假如試驗(yàn)電壓的頻率值高于1000Hz時(shí)，電力變壓器鐵芯的磁導(dǎo)率處于較低水平，可忽略其影響，在該電壓頻率下繞組可簡(jiǎn)化為由電阻（線性）、電容、電感（互感）等分布參數(shù)元件組成的無源線性雙口網(wǎng)絡(luò)，其傳遞函數(shù)的零極點(diǎn)分布與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和元件參數(shù)相關(guān)[4-5]。圖1中的L、K和C分別代表繞組單位長(zhǎng)度的分布電感、分布電容（匝間）和對(duì)地電容，當(dāng)繞組出現(xiàn)一定程度的機(jī)械形變后，L、K和C的參數(shù)會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)程度的改變，其對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)需要重新確定，導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)特性出現(xiàn)改變[6-8]。頻率響應(yīng)法基本原理即為根據(jù)檢測(cè)變壓器繞組的幅頻特性，并將實(shí)測(cè)曲線與正常測(cè)試曲線進(jìn)行比較[9]，最后兩者在縱向和橫向比較結(jié)構(gòu)，綜合判斷變壓器繞組變形程度。

2 變壓器繞組變形測(cè)量?jī)x

2.1內(nèi)部結(jié)構(gòu)

變壓器繞組變形測(cè)量?jī)x采用分體式結(jié)構(gòu)，主要由筆記本電腦與主機(jī)構(gòu)成儀器基本測(cè)量系統(tǒng)，主機(jī)主要由掃頻發(fā)生器，兩個(gè)信號(hào)采集通道（參考端與響應(yīng)端），通訊模塊及相關(guān)接口等設(shè)備組合而成，筆記本電腦主要安裝了測(cè)試儀上位機(jī)軟件，通過相關(guān)通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)與測(cè)量?jī)x器通訊，其主要結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.2 工作原理

變壓器繞組變形測(cè)量?jī)x的激勵(lì)端通過掃頻發(fā)生器產(chǎn)生一組電壓幅值不變頻率由低至高增大的正弦電壓施加到被檢測(cè)的變壓器繞組的其中一端，測(cè)量在頻率由低至高增大條件下響應(yīng)信號(hào)端的電壓和參考信號(hào)端的電壓的電壓幅值之比，根據(jù)兩者不同頻率的電壓比值繪制出幅頻特性曲線，其工作原理如圖3所示。由響應(yīng)信號(hào)端的電壓和參考信號(hào)端的電壓兩者電壓幅值的的比值經(jīng)下式（1）計(jì)算，可得幅頻特性曲線。

3 校準(zhǔn)方法

根據(jù)變壓器繞組變形測(cè)量?jī)x的工作原理和使用要求，分析得出其關(guān)鍵的參數(shù)是衰減量與掃描頻率，校準(zhǔn)項(xiàng)目包括幅頻響應(yīng)衰減量、掃描頻率與安全性能（絕緣電阻和介電強(qiáng)度）。

3.1 幅頻響應(yīng)衰減量校準(zhǔn)

幅頻響應(yīng)衰減量校準(zhǔn)采用同軸標(biāo)準(zhǔn)衰減器與高頻電壓表組合的校準(zhǔn)裝置作為標(biāo)準(zhǔn)器，校準(zhǔn)接線如圖4所示。測(cè)試儀需要設(shè)置掃描頻率值，并啟動(dòng)測(cè)試。

高頻電壓表測(cè)量參考信號(hào)端的電壓有效值和響應(yīng)信號(hào)端的電壓有效值，并按式（2）計(jì)算幅頻響應(yīng)衰減量實(shí)測(cè)值。

3.2 掃描頻率校準(zhǔn)

掃描頻率校準(zhǔn)項(xiàng)目采用頻率計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)器，掃描頻率校準(zhǔn)接線如圖5所示。測(cè)量?jī)x設(shè)置掃描頻率值，調(diào)整頻率計(jì)到合適量程，然后啟動(dòng)被校測(cè)試儀。

頻率計(jì)的示值即為實(shí)測(cè)值，測(cè)試儀的掃描頻率示值誤差用式（4）表示。

3.3 安全性能

3.3.1 絕緣電阻

測(cè)量?jī)x電源回路與儀器接地極之間的絕緣電阻應(yīng)不小于MΩ。

3.3.2 介電強(qiáng)度

測(cè)量?jī)x電源回路與儀器接地極之間應(yīng)能耐受2.0kV工頻電壓1min，無飛弧和擊穿現(xiàn)象。

4 校準(zhǔn)過程注意事項(xiàng)

4.1 測(cè)試線要求

變壓器繞組變形測(cè)量?jī)x應(yīng)采用波阻抗為50Ω的同軸屏蔽電纜作為專用測(cè)試線。由于測(cè)試電壓頻率較高，為了減少測(cè)試線雜散電容對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，應(yīng)采用長(zhǎng)度較短的測(cè)試引線。

4.2 標(biāo)準(zhǔn)器要求

幅頻響應(yīng)衰減量校準(zhǔn)項(xiàng)目采用同軸電阻式衰減器與高頻電壓表組合的校準(zhǔn)裝置作為標(biāo)準(zhǔn)器，其中衰減器的衰減值應(yīng)覆蓋范圍為0dB～80dB，準(zhǔn)確度等級(jí)為2級(jí);高頻電壓表交流電壓測(cè)量至少應(yīng)覆蓋范圍為0V～100V，準(zhǔn)確度等級(jí)為2級(jí)。

掃描頻率校準(zhǔn)項(xiàng)目采用頻率計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)器，頻率值測(cè)量應(yīng)覆蓋范圍為10Hz～1MHz，準(zhǔn)確度等級(jí)為2級(jí)。

絕緣電阻校準(zhǔn)項(xiàng)目采用準(zhǔn)確度等級(jí)不低于10級(jí)，額定電壓500V的絕緣電阻表。

介電強(qiáng)度校準(zhǔn)項(xiàng)目采用準(zhǔn)確度等級(jí)不低于5級(jí)，輸出電壓不小于2kV的耐電壓測(cè)試儀。

5 結(jié)語

本文分析了變壓器繞組變形測(cè)量?jī)x的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理，提出了基于頻響法的變壓器繞組變形測(cè)量?jī)x的校準(zhǔn)方法，并指出校準(zhǔn)過程注意事項(xiàng)。為此類儀器的溯源校準(zhǔn)提供參考，對(duì)保障電力變壓器的安全可靠運(yùn)行具有重要意義。

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