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變壓器變化與繞組變形測試儀
產(chǎn) 品 說 明
FRAX150掃頻響應(yīng)分析儀
FRAX150掃頻響應(yīng)分析儀
--業(yè)內(nèi)較高動(dòng)態(tài)范圍和精度
--內(nèi)置電腦帶強(qiáng)大背光顯示屏，強(qiáng)光下亦可使用
--較高可重復(fù)性，使用可靠電纜和高性能儀表
--符合標(biāo)準(zhǔn)，滿足SFRA測量
--機(jī)載軟件提供先進(jìn)的分析方法和決策支持
--可兼容其他FRA測試設(shè)備的數(shù)據(jù)
說明
電力變壓器是當(dāng)今輸配電基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵部分。變壓器故障導(dǎo)致電力中斷會(huì)造成巨大的財(cái)產(chǎn)損失和大量的非預(yù)定性維修。因此規(guī)避變壓器故障，進(jìn)行可靠和高效的測試和診斷顯得尤為重要。
FRAX150掃頻響應(yīng)分析儀（SFRA）可檢測出其他方法檢測不了的潛在機(jī)械和電氣問題。 FRA方法在主要公用事業(yè)和服務(wù)公司的應(yīng)用已超過10年。測量非常易于執(zhí)行，通過獲取變壓器一個(gè)獨(dú)特的“指紋”，與參考“指紋”相比較并給出直接答案，無論變壓器的機(jī)械零件是否被更換。偏差表明了變壓器內(nèi)部的幾何或電氣結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變。
FRAX150檢測的問題包括：
--繞組變形和移位
--匝間短路和繞組開路
--緊固結(jié)構(gòu)松動(dòng)
--緊固結(jié)構(gòu)損壞
--鐵芯連接故障
--局部線圈坍塌
--鐵芯接地故障
--鐵芯移位
使用掃頻響應(yīng)分析法（FRA）收集指紋是檢測電力變壓器機(jī)械和電氣系統(tǒng)問題的一種簡易的方法，省時(shí)且節(jié)約成本。
應(yīng)用
電力變壓器的額定機(jī)械承受力取決于于運(yùn)輸和負(fù)載，如故障和雷擊。然而，在嚴(yán)重的事故中或由于老化導(dǎo)致絕緣性能下降時(shí)，機(jī)械力可能會(huì)超過變壓器的額定上限，這時(shí)就需要一個(gè)相應(yīng)的快速檢測，可比作善后響應(yīng)的指紋響應(yīng)即可提供可靠決策，以判斷變壓器的安全性是否可以重新投入使用，或者是否需要更進(jìn)一步的診斷。
方法基礎(chǔ)
變壓器包含并聯(lián)電容、電感和電阻器，當(dāng)測試信號(hào)以離散頻率被注入時(shí)，合成電路產(chǎn)生一個(gè)獨(dú)特指紋或信號(hào)，響應(yīng)就會(huì)以曲線標(biāo)繪出來。
電容受導(dǎo)體之間距離的影響，因此線圈運(yùn)動(dòng)就會(huì)導(dǎo)致電容變化并改變曲線形狀。
SFRA方法以比較測量曲線中發(fā)生的變化為基礎(chǔ)。一個(gè)SFRA測試包含多重掃描，并揭露變壓器的機(jī)械和電氣性能完整性是否遭到損壞。
實(shí)際應(yīng)用
在標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用里，如果是新變壓器或變壓器狀態(tài)良好，就會(huì)獲得每個(gè)線圈的“指紋”參考曲線，這些曲線就可以用作后續(xù)維修測試或判斷設(shè)備是否故障的參照。
較可靠的方法是基于時(shí)間的對(duì)比，即同一變壓器隨時(shí)間變化測試出的曲線間的對(duì)比；另一種是同型號(hào)具有相同設(shè)計(jì)的“姊妹變壓器”間的對(duì)比；較后一個(gè)是結(jié)構(gòu)間的對(duì)比，如在特定的情況下，把同一個(gè)變壓器的各個(gè)繞組的測量曲線進(jìn)行對(duì)比。
這些對(duì)比試驗(yàn)可以在如下時(shí)間進(jìn)行：1）運(yùn)輸前后；2）嚴(yán)重的穿刺故障后；3）大修前后；4）作為判斷潛在問題的診斷性試驗(yàn)。一次SFRA測試就能檢測出其他各種設(shè)備需要多重檢測才能發(fā)現(xiàn)的繞組問題，或其他方法檢測不到的繞組問題。SFRA是一種快速而且成本低廉評(píng)估變壓器是否損壞或是否能夠重新安全啟動(dòng)的方法。如果存在問題，測試結(jié)果將會(huì)提供有價(jià)值信息為下一步行動(dòng)提供決策支持。
對(duì)一個(gè)已經(jīng)發(fā)生故障的關(guān)鍵性任務(wù)變壓器進(jìn)行基準(zhǔn)測量，作為一項(xiàng)有價(jià)值的投資，必須考慮采用更簡單和可靠的分析方法。
分析結(jié)果和軟件
一般地，繞組短路、磁化和其他與磁心有關(guān)的問題，在較低頻率下都會(huì)改變曲線的形狀。中頻表明線圈軸向或徑向的移動(dòng)，高頻則揭示了線圈間以及它們與套管和抽頭轉(zhuǎn)換開關(guān)間電纜存在的問題。
低、中和高頻舉例
FRAX軟件提供了很多適于數(shù)據(jù)分析的特征。多個(gè)測試可以同時(shí)進(jìn)行，用戶可以控制掃頻對(duì)比，響應(yīng)可以傳統(tǒng)的量級(jí)—頻率或相位—頻率顯示出來。用戶還可以選擇把數(shù)據(jù)以阻抗或通道—頻率的形式顯示出來，已便對(duì)特定型號(hào)的變壓器進(jìn)行確切分析。
上圖反映了一個(gè)單相變壓器在大修后，由于疏忽鐵芯接地未連接（紅線），和鐵芯接地正確連接后（綠色）的曲線狀況。這種潛在問題可以在1kHz至10kHz的頻率范圍內(nèi)清晰地顯示出來，在10kHz至200kHz范圍內(nèi)的差別也顯而易見。
功能與優(yōu)點(diǎn)
n 內(nèi)置電腦帶強(qiáng)大背光顯示屏，直射陽光下也可讀數(shù)
n 使用先進(jìn)布線技術(shù)，高可重復(fù)性，避免了因電纜連接和定位導(dǎo)致的導(dǎo)入錯(cuò)誤（這種情況在其他FRA廠商的設(shè)備上很常見）
n 符合掃頻響應(yīng)分析（SFRA）測量的標(biāo)準(zhǔn)
n 行業(yè)較高動(dòng)態(tài)范圍和精度，即便較微小的變壓器內(nèi)部機(jī)械電氣變化也能探測
n 先進(jìn)的分析和支持軟件工具，對(duì)變壓器是否需要進(jìn)行進(jìn)一步診斷和處置提供有效決策
1. 測試對(duì)象瀏覽器—不限次數(shù)測試和掃描，用戶全控制。
2. 快速選擇標(biāo)簽—為不同顯示和分析工具快速轉(zhuǎn)換視圖。
3. 快速圖表按鈕—可編程圖表設(shè)置使得改變視圖快速容易。
4. 掃描/曲線設(shè)置—每個(gè)掃描都能單獨(dú)打開或關(guān)閉，更改顏色、厚度和位置。
5. 動(dòng)態(tài)縮放—放大或移動(dòng)關(guān)注點(diǎn)到曲線的多數(shù)部位。
6. 操作按鈕—所有基本的功能都可以通過指尖完成，鼠標(biāo)、功能鍵和觸摸屏。
7. 運(yùn)用振幅和頻移比較算法自動(dòng)分析比較兩曲線，讓用戶知道差別是嚴(yán)重、明顯還是輕微。
使用基于DL/T911-2004標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)置分析工具提供決策支持
進(jìn)行SFRA測試時(shí)需要考慮的問題
SFRA測量采用的是比較時(shí)間和不同被試品曲線的方法。這就要求在測量時(shí)具有較高的可重復(fù)性并消除外部因素的影響，如電纜、連接和儀表性能等。FRAX提供了必要的工具以確保測量曲線真實(shí)反映變壓器的內(nèi)部狀況。
良好的連接
不好的連接狀況會(huì)影響測試結(jié)果，這就是為什么FRAX提供了一個(gè)緊固測試夾鉗以確保能套管和儀器能保持良好的連接狀態(tài)。
C形夾鉗能保證良好的連接狀態(tài)
較短織帶理念
對(duì)被試變壓器的每次測量，從電纜外皮到接地的連接都必須是相同的。當(dāng)需要提供重復(fù)性的狀況時(shí)，傳統(tǒng)的接地連接方法就出現(xiàn)問題。在較高頻率時(shí)這會(huì)引起測量響應(yīng)中不需要的變動(dòng)，它會(huì)導(dǎo)致分析困難。
FRAX織帶從靠近絕緣磁盤的連接夾鉗落下連接到套管基部的接地連接上，這就會(huì)使得每次連接到套管上時(shí)狀況幾乎都是相同的。
使用C形夾鉗和較短織帶以保證保護(hù)物至接地連接緊密的方法能夠消除連接問題和電纜結(jié)環(huán)，它們都會(huì)影響測量進(jìn)行。
內(nèi)置PC的FRAX150
FRAX150帶有一個(gè)高對(duì)比度和強(qiáng)大背光顯示屏的內(nèi)置PC，非常適于在直射光下工作。光標(biāo)的控制可通過內(nèi)置操縱桿或外部USB鼠標(biāo)來完成，內(nèi)置鍵盤使得數(shù)據(jù)輸入非常容易。
所有數(shù)據(jù)均存儲(chǔ)在內(nèi)置硬盤驅(qū)動(dòng)器。這些數(shù)據(jù)可以通過USB存儲(chǔ)器移動(dòng)到多數(shù)其他電腦上。
輸入和輸出
FRAX軟件可以輸入其他FRA儀器的數(shù)據(jù)文件，以便與其他FRA儀器獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。FRAX通過XFRA標(biāo)準(zhǔn)格式及標(biāo)準(zhǔn)CSV和TXT格式輸入和輸出數(shù)據(jù)。
較佳掃頻設(shè)置
應(yīng)用軟件向用戶提供了一個(gè)很好的特性，即快速和高效測試。傳統(tǒng)SFRA系統(tǒng)使用對(duì)數(shù)間隔的測量點(diǎn)，由此產(chǎn)生的許多測量點(diǎn)都位于20Hz和200Hz及200KHz和2MHz之間，并需要很長的測量時(shí)間。
來自變壓器的頻率響應(yīng)包含了一些位于低頻范圍的響應(yīng)，但大部分響應(yīng)都位于高頻范圍。FRAX允許用戶指定較少的測量點(diǎn)位于較低頻率和高密度的測量點(diǎn)位于較高頻率，其結(jié)果更快速而且更詳細(xì)。
可變電壓
在低頻時(shí)實(shí)際使用的電壓會(huì)影響響應(yīng)。一些FRA儀器不使用10V峰-峰電壓，但較多的廠家都使用的是該電壓，它會(huì)使測試之間的比較復(fù)雜化。FRAX標(biāo)準(zhǔn)電壓是10V峰-峰電壓，但FRAX也允許用戶為滿足不同測試需要自行調(diào)整電壓。
FTB101
一些國際FRA指南推薦用戶在測試前后使用由設(shè)備廠家提供的帶FRA響應(yīng)的測試電路，來驗(yàn)證電纜和儀器的完整性。FRAX則提供了一個(gè)現(xiàn)場試驗(yàn)盒FTB-101作為標(biāo)準(zhǔn)附件，用戶多數(shù)時(shí)候都能在現(xiàn)場進(jìn)行該項(xiàng)重要檢驗(yàn)并保證測量質(zhì)量。
FTB101現(xiàn)場試驗(yàn)盒
動(dòng)態(tài)范圍
用高動(dòng)態(tài)在一個(gè)寬闊的頻率內(nèi)進(jìn)行精確測量對(duì)測試設(shè)備、測試導(dǎo)線和測試設(shè)置都有很高的要求。FRAX150的設(shè)計(jì)正是考慮了這些要求。它非常堅(jiān)固，能夠過濾感應(yīng)干擾，具有業(yè)內(nèi)較高的動(dòng)態(tài)范圍和精度。FRAX150動(dòng)態(tài)范圍或本底噪音如下方的紅線所示，黑線則表示一個(gè)正常變壓器的測量狀況。寬動(dòng)態(tài)范圍和低本底噪音保證了每一次測量的精確性。從較低響應(yīng)至儀器本底噪音必須維持約20dB的邊緣，以獲得±1dB的精確度。
FRAX150的動(dòng)態(tài)界限（紅）和變壓器測量（黑）舉例
FRAX150控制面板
FRAX150技術(shù)參數(shù)
本技術(shù)參數(shù)適用于常規(guī)輸入電壓和+25℃的環(huán)境溫度，如有更改，恕不另行通知。
環(huán)境
應(yīng)用范圍 本儀器用于中高壓變電站和工業(yè)領(lǐng)域
環(huán)境溫度
操作 -20℃ 至 +50℃
儲(chǔ)存 -20℃ 至 +70℃
濕度 ﹤90%，不凝結(jié)
CE標(biāo)志
EMC 2004/108/EC
LVD 2006/95/EC
綜述
電壓電壓 90-264 V AC, 47-63 Hz
體積 305×194×360mm
重量 6 kg
測量部分
FRA方法 掃頻（SFRA）
頻率范圍 0.1 Hz - 25 MHz，用戶自選
點(diǎn)數(shù) 默認(rèn)1046，用戶可選至32,000
測量時(shí)間 默認(rèn)64s，快速測試設(shè)置達(dá)37s（20 Hz - 2 MHz ）
點(diǎn)間距 對(duì)數(shù)，線性或兩者同時(shí)
動(dòng)態(tài)范圍 ＞ 130 dB
本底噪音精度 ±0.5 dB 下至-100 dB（10 Hz - 10 MHz）
頻寬/測量時(shí)間 用戶自選（默認(rèn)10%）
軟件 FRAX適用Windows 2000/XP/Vista/7
PC通信 USB
校準(zhǔn)周期 3年
模擬輸出
通道 1
恒流輸出電壓 0.2 - 24 V p-p
測量電壓@50Ω 0.1 - 12V p-p
輸出阻抗 50Ω
保護(hù) 短路保護(hù)
模擬輸入
通道 2
取樣 同時(shí)
輸入阻抗 50Ω
取樣速率 100 MS/s
PC
操作系統(tǒng) Windows® 系統(tǒng)
內(nèi)存 內(nèi)部存儲(chǔ)1000條記錄
外部存儲(chǔ)USB存儲(chǔ)卡