1. 短路阻抗法
變壓器的短路阻抗是指變壓器的負(fù)荷阻抗為零時(shí)變壓器輸入端的等效阻抗，它反映了繞組之間或繞組和油箱之間漏磁通形成的感應(yīng)磁勢(shì)。短路阻抗包含電阻分量和電抗分量，對(duì)于110kV及以上的大型變壓器，電阻分量在短路阻抗中所占的比例非常小，短路阻抗值主要是電抗分量的數(shù)值。變壓器的短路電抗分量，就是變壓器繞組的漏電抗。變壓器的漏電抗由橫向漏電抗和縱向漏電抗組成，通常橫向所占比例很小。在頻率一定的情況下，變壓器的漏電抗值由繞組的幾何尺寸所決定，變壓器繞組結(jié)構(gòu)狀態(tài)的改變勢(shì)必引起變壓器漏電抗的變化，從而引起變壓器短路阻抗數(shù)值的改變。
短路阻抗法的基本思想即通過(guò)測(cè)試變壓器繞組中漏電抗的變化來(lái)檢測(cè)繞組的變形程度。實(shí)際測(cè)量中，一般在低電壓下實(shí)施阻抗測(cè)量，測(cè)量接線如圖所示。其中A為電流表，V為電壓表，繞組高壓側(cè)接到工頻交流電源上，低壓側(cè)短接。利用電流和電壓值即可算出繞組的漏抗值。變壓器短路阻抗及其電感分量與繞組幾何尺寸及相對(duì)位置有關(guān)，通過(guò)比較不同時(shí)期變壓器繞組的短路阻抗值即可分析繞組狀況。變壓器短路阻抗由繞組結(jié)構(gòu)決定，繞組變形是否及變形大小可由短路阻抗值變化大小來(lái)判斷。
短路阻抗法測(cè)量接線圖
2. 低壓脈沖法
當(dāng)頻率超過(guò)1kHz時(shí)，變壓器繞組在較高頻率的電壓作用下，其鐵芯的磁導(dǎo)率幾乎和空氣一樣，繞組本身可以看作一個(gè)由線性電阻、電感、電容等組成的無(wú)源線性分布參數(shù)網(wǎng)絡(luò)，其等效電路如圖所示。
變壓器繞組等效電路
低壓脈沖法(Low Voltage Impulse)簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)VI法。1966年由波蘭的Lech和Tyminski提出。低壓脈沖法的基本原理即將一比較穩(wěn)定的低壓脈沖電壓信號(hào)施加于被試變壓器的一端，同時(shí)記錄該端子和其它端子的電壓波形，通過(guò)將時(shí)域中的激勵(lì)與響應(yīng)作比較，可對(duì)繞組的狀態(tài)作出比較正確的判斷。當(dāng)變壓器的繞組發(fā)生變形時(shí)，等值電路中各個(gè)小單元內(nèi)分布參數(shù)(L,K,C)的微小變化都將造成響應(yīng)信號(hào)波形上的變化，響應(yīng)信號(hào)在變壓器繞組變形前后的變化將反映出繞組變形的信息。
低壓脈沖法現(xiàn)已被列入IEC及IEEE電力變壓器短路試驗(yàn)導(dǎo)則和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。但該方法應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中，會(huì)受到測(cè)試過(guò)程中各種電磁干擾的影響，因此測(cè)試結(jié)果重復(fù)性較差，且對(duì)繞組首端位置的故障響應(yīng)不夠靈敏，比較難判斷繞組變形位置。
3. 頻響分析法
頻率響應(yīng)分析法(Frequency Response Analysis Method)簡(jiǎn)稱為FRA法，最早由加拿大的E.P.Dick和C.C.Erven提出，它克服了低壓脈沖法的一些缺陷，在世界各國(guó)獲得了較為廣泛的應(yīng)用。
頻響分析法的工作原理即：變壓器繞組在電壓頻率大于1kHz時(shí)可視為一個(gè)由電阻、電容和電感等分布參數(shù)構(gòu)成的無(wú)源雙端口網(wǎng)絡(luò)，如圖所示。該網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部特性可通過(guò)傳遞函數(shù)H (j動(dòng)進(jìn)行描述，將輸入激勵(lì)與輸出響應(yīng)建立函數(shù)關(guān)系，并逐點(diǎn)描繪，就得到了反映變壓器繞組特性的傳遞函數(shù)特性曲線。變壓器制成以后，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)就隨之確定，同時(shí)其頻譜特性也將隨之確定。當(dāng)繞組發(fā)生形變時(shí)，必然改變網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的電阻、電容和電感等分布參數(shù)，從而使得網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)特性發(fā)生變化。因此，通過(guò)比較繞組不同時(shí)期的頻譜曲線，仔細(xì)觀察曲線中諧振點(diǎn)數(shù)目的變化，諧振頻率及幅值的增減即可檢測(cè)繞組變形程度。
變壓器繞組的頻率響應(yīng)特性通常采用如下方式獲得：將一穩(wěn)定的正弦掃頻信號(hào)施加于被試變壓器繞組的一端，連續(xù)改變此正弦波激勵(lì)源的頻率，并記錄該端子和其他端子上的電壓幅值及相位，從而得到被試?yán)@組的一組頻響特性。實(shí)踐證明，頻率響應(yīng)法能夠?yàn)樽儔浩骼@組變形的檢測(cè)提供一個(gè)較為準(zhǔn)確的依據(jù)。
頻響分析法對(duì)比于低壓脈沖法而言，避免了低壓脈沖法使用儀器笨重和測(cè)試結(jié)果重復(fù)性差等缺點(diǎn)。它降低了電磁干擾的影響、可重復(fù)性較好、可直觀地分析頻率響應(yīng)曲線、測(cè)試靈敏度較高。因此，目前該方法已在國(guó)內(nèi)外變壓器運(yùn)行和生產(chǎn)部門得到推廣應(yīng)用，并取得了成效。但由于測(cè)試結(jié)果受很多不確定性因素的影響，且缺乏深層次診斷手段，存在較大的改進(jìn)空間。
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