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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)間的對比，即同一變壓器隨時(shí)間變化測試出的曲線間的對比；另一種是同型號(hào)具有相同設(shè)計(jì)的“姊妹變壓器”間的對比；較后一個(gè)是結(jié)構(gòu)間的對比，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)行對比。
這些對比試驗(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