摘要：随着我国经济的不断发展，人们生产生活中对电的需求量在不断的加大。为了有效的诊断出电力变压器绕组变形，众多学者在不断研究和实验中总结出一种新型的变压器的检测方法—扫频阻抗法。并根据这种测试方法建立一整套变压器绕组变形的测试系统，通过对该系统的探讨和性能测试后，对发生短路故障和正常线路以及局部发生故障的变压器分别进行了测量，科学的分析了线路发生故障后的扫频阻抗曲线的变化情况。本文主要阐述电力变压器绕组变形的扫频阻抗测试方法并论述了该测试方法的过程和优点。
关键词：电力变压器绕组变形；扫频阻抗法；测试方法；电力系统
电力变压器的主要功能就是电能转换，在电力系统中发挥着重要的作用，电力变压器一旦发生故障，将导致严重的大面积的停电事故。在电力系统运营中有许多的原因能够引起变压器发生故障，比如工作人员操作的不规范、绝缘体受潮以及负载量的突然增加等都可能造成电力变压器的故障发生。其中，变压器短路的冲击对该设备的破坏是最为严重的。在短路情况下，变压器绕组受到强大的电动力作用，会使变压器发生整体扭曲、位移和坍塌等发生永久性变形，在长期的工作运营中产生积累效应，最终引起变压器的发生事故。
1、扫频阻抗法的测试原理
电力电压器的扫频阻抗法是一种这对变压器绕组变形的新型检测方法，通过该检测方法的测试能够获得变压器中扫频阻抗短路值和线路曲线，科学有效的减小了因多次接线所造成的线路误差。扫频抗阻法通过不断的实验和科学研究最终而成，测试的设备主要包括：数据采集卡、笔记本电脑、信号发生器、以及测试连接线和夹具等。在测试时将变压器利用导线绕组成一侧短路，将另一侧注入到信号发生器的频率扫频信号上，通过功率的放大器放大后，将其加载在非短路的绕组首端，通过变压器中的电抗与内阻测试信号的频率，在与变压器的短路阻抗值进行比较，从而对其进行统一化处理。
电力系统变压器绕组变形的扫频阻抗法主要包括两种测试电路的方法，一种是低频等效的测试电路，另一种是高频等效测试电路。低频等效测试电路指的是变压器在低频阶段是，扫频阻抗法的测试电路等效于变压器的短路阻抗法。因此，扫频阻抗法在曲线为50Hz处的数值可作为短路的阻抗值对当时变压器绕组的状态进行综合判定。高频等效电路是当电压频率大于1Khz时，变压器的提心励磁的作用消失，绕组可以看做是由一系列的电容、电阻和电感等参数组成的线性电路。综上所述，扫频抗组法在变压器成一侧绕组短路的状态时，将变压去扫频的正弦波信号同时加载在变压器的另一侧绕组上，通过比较两次的测试值得到的相应扫频阻抗值，从而对变压器绕组的状态进行最终的判定。
2、实验的对象的研究
本次扫频阻抗法的测试研究对象主要为10kv的三相双绕组的电力变压器，为了方便于接线的更改方式，高、低压的绕组首端与末端出线都由套管所引出并将其放置在变压器的油箱顶端。电力变压器的绕组变形发生故障主要表现在于对地电容、纵向电容和绕组电感的改变。因此，将变压器高压绕组的抽头拉出，将抽出的电路通过导线串联在一起，就形成了非破坏性的变形和模拟绕组电路短路的故障，并且该变压器的绕组部分为铝合金材料，利用铝合金的柔软特性，可以在绕组上直接排查出故障的出处。
3、扫频阻抗测试系统的特点和性能
3.1扫频阻抗法的曲线表述方式
通过对变压器的测试实验中得知，扫频阻抗的曲线的数值随着由低压向高压过度中不断的呈先上升后下降的移动趋势，当测试的频率为200khz时，所呈现的曲线值是最大的，并在一定的音频值内，阻抗值会随着频率的增高而随之上升。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据实际的实验中可知，在频率比较低的时候，绕组对间电容和地电容的容抗性较大，并且电感和电容为并联关系，因此，阻抗的变化主要是由感抗的分量决定，当感抗与频率的关系为正相关，所以在频率升高的同时阻抗就会增大。当频率升至200khz时，电路在发生参数的并联谐振，此时的电路中电流最小，因此此时的阻抗最大。在频率进一步提高的同时，杨浦与频率与容抗的关系为负相关，所以容抗的数值逐渐小于感抗的数值，而且电路中的容抗因数起主导作用，因此，造成了阻抗曲线的幅值逐渐下降。
3.2、测试电压的选择
通常情况下，测试系统的附近都设置一个能够稳定的电晕放电导线，在测试中为了证实此段电晕信号给测试结果带来的影响，在电晕开始放电的前后，采用5v的电压进行对变电器的绕组进行测试，经测试的结果显示，在无电晕干扰的情况时，变压器绕组的扫频阻抗曲线的走势较为平滑，而当测试导线在发生电晕放电时，该曲线的移动轨迹就会出现较多的毛刺产生。由测试的结果可知，该测试的系统有较好的稳定性和重复性，比如在相同的测试环境下2次甚至多次的测试结果基本上是重合的，因此可以断定测验中出现的毛刺是该系统电晕信号在空间耦合中产生。为了测试和研究电晕干扰使不同的激励电压下扫频阻抗曲线带来的影响作用，在测试中将功率放大器把激励电压提高至30v和50v，并在相同的电晕放电情况下对绕组分别进行测试，将之前所得的2次测试结果与在受干扰下的5v扫频阻抗曲线做出比较，通过实际的测试得知，在3中不同等级的测试所得到的扫频阻抗曲线的频段结果恰好吻合，只有在频率为200khz是，低效电压的等级扫频阻抗曲线的毛刺比较多，但是，随着电压等级不断的上升，在相同频率上的毛刺会随之减少，当激励电压为50v时，测试中扫频阻抗曲线已经极尽光滑。通过实验可知，较高输入电压可以有效的提高相应的电压噪音值，从而减少对空间噪声的干扰。
4、扫频阻抗法的实际应用
在通过对电力电压器绕组变形测试系统性能后，对扫频阻抗法对其变压器所出现的局部凹陷故障和绕组短路现象发生的情况进行研究。局部的凹陷故障在电力系统测试中只占高压绕组的极小一部分，换言之就是该局部凹陷故障的发生对绕组的漏感影响相对比较小，并且在频率震动较低时，阻抗中电感的分量在整个过程中占主要因素，因此在电频阶段是凹陷发生的故障曲线与正常时的曲线基本上是重合的。而凹陷故障和短路的关系是随着频率的升高反而不断的降低，并且在凹陷故障的关系数值在不用的频段上大于短路时的故障，这就证明了发生的凹陷故障时阻抗曲线与正常情况的吻合度较好，因此证明了凹陷故障和短路与频率成反比的关系。
结束语：
随着我国国民生活水平的不断提高，电力系统的压力日趋增加，为了满足人们在生活生产中的充足电量，对电力系统中的变压器的使用和检测就受到了人们的重视。本文所提到的新型变压器绕组变形的检查方法—扫频阻抗法，在日常的检测中发挥着重要的作用，采用扫频阻抗法不仅能够有效的检测出电力变压器所出现的安全故障，保证变压器的正常运行，还能够促进我国电力事业快速稳定的发展。
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论文作者:陈铁南
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/12
标签：绕组论文; 阻抗论文; 变压器论文; 测试论文; 故障论文; 曲线论文; 频率论文; 《电力设备》2017年第29期论文;