变压器绕组变形测试仪的资料6.docVIP

TDT7型 变压器绕组变形测试仪 北京波龙天宇科技有限公司 一、频率响应法的原理 1.1 变压器线圈的等值电路 变压器线圈一般都设计为饼式结构，其目的是为了绝缘和耐压考虑的，同时各饼之间 都有间隙，便于散热，各线圈饼对地及对其它相、其它电压等级线圈都有一个临近电容， 线圈自然也有电感。另外套管还有对地电容，引线及接头对地也有电容，所有这些按其所 在结构的位置，都有其所代表的结构参数，所以按其结构，可以构成一个变压器的线圈在 进行测试时的一个等值电路。当频率超过 1kHz 时，变压器的铁心基本不起作用。每个绕 组均可视为一个由电阻、电容、电感等分布参数构成的无源线性双端口网络，并且忽略绕 组的电阻（通常很小），则绕组的等效网络如图 3.1 表示，图 3.1 变压器绕组的等值电路图 其中：Cg 为绕组对地电容Cb 为套管对地电容Ls 为线圈电感Rs 为扫频信号输出电阻R 为匹配电阻Vi 为扫频输入信号，Vo 为响应输出信号，它实际上代表流经 Ro 的电流，则 Vo/Vi 的比值就代表了一种电抗的变化。如果绕组发生了轴向、径向尺寸变化等变形现象，势必会改变网络的 Ls、Cs、Cg 等分布参数，导致其传递函数 H(jω)的零点和极点分布发生变化。因此，变压器绕组的变形是可以通过比较变压器绕组的频率响应来诊断的。变压器设计时，是不会允许在 50Hz 以及附近频率处产生谐振的，所以在低频段，线 圈是感性的。由于变压器油的介电常数 ε 与油温有一定的关系，所以用三相绕组之间在同一油温下图谱的比较，更容易判断，以免由于温度改变而产生判断上的失误。电力变压器绕组的传递函数 H(jω)主要取决于其内部电感、电容分布等参数，大量试验研究结果表明，变压器绕组的频率相应特性通常具有如下特征： a 当频率低于 100kHz 时，其频率响应特性主要由线圈的电感所决定，谐振点通常很少，对分布电容的变化较不敏感； b 当频率超过 1MHz 时，绕组的电感又被分布电路所旁路，谐振点也会相应减少，对电感的变化较不敏感，而且随著频率的提高，测试回路（引线）的杂散电容也会对测试结果造成明显影响； c 在 100kHz～1MHz 的范围内，绕组的分布电感和电容均发挥作用，其频率响应特性具有较多的谐振点，能够灵敏的反映出绕组电感、电容的变化情况。1.2 空心电感的电感量计算及变化分析从工程计算及电感设计手册可以计算空心电感 L L=KL×N×Dcp×10e-6 (H) 其中： Dcp 为线圈的平均直径，N 为线圈圈数，H 为线圈高度，b 为线圈厚度 KL 为电感系数 KL=f(b,H,Dcp) Dcp 增加，电感量增加。b 增加，电感量减小。H 增加，电感量减小。 在单位高度内，线圈圈数 N 增加，则电感量增加；即线圈在单位高度内压缩，则电感量增加。如果线圈在单位高度内被拉开，线圈等效匝数减小，电感量减小。对于线圈的等效直径看，一般线圈的导线长度不会变化。如果线圈失圆，则会使等效直径变小。变形时，电感量则会减小。线圈厚度一般变形后会发生改变，线圈在受力后压缩成波浪状，厚度减小，电感量会略有增加。 1.3 电容量简化公式平板电容模型 假设两板之间的电场为均匀静电场，平行板边长 a，b 与板间距 d 的比值无限大，忽略的边缘效应，则电容量的简化公式为： 电容量大小与板间距 d 成反比。 谐振条件频域传递函数： 1.4 绕组变形种类以及变形在等值电路中的等效分析 整体变形 整体变形：这种变形最常见是在运输过程中震动冲击力造成的，这种变形一般整体情 况良好，只是线圈之间相对移动。这种变形一般不改变线圈的电感量和饼间电容，只改变 线圈对地电容。所以其频谱图上各谐振点都存在，只是都向高频方向平移。另外在受电动 力时，如有几根撑条受力移动位置或脱落，在受力消失后，则在原来的压紧力的作用下向 一边偏心，同时由于电动力造成内线圈收缩或外线圈扩张，高低压线圈之间的距离改变， 对地电容减小，使谐振频率均向高频方向移动。谐振频率的改变量在较小的变化时与变形 量成正比。其频谱图上的最大特征是，各谐振峰都对应存在，只是平移。这种变形一般引 线都分别牵动，300kHz 以上将有一定的改变。 整体压缩：线圈在电磁力或制造工艺的原因，会出现高度尺寸上的压缩。线圈在高度 上的减小，将使线圈的总电感增加；同时使线圈饼间的电容增加。在对应的频谱图上，变 形相曲线将出现第一个谐振峰向低频方向移动；同时第一谐振峰还将伴随着幅值升高；中 高频部分的曲线与正常相的频谱曲线相同。 整体拉伸：线圈在出现固定压板松动、垫块失落等情况时，会出现高度尺寸上的拉伸。 线圈在高度上的增加，将使线圈的总电感减小；同时使线圈饼间的电容下降。在对应的频 谱图上，变形相曲线将出现第一个谐振峰向