張凱　曹剛

摘 要：介質(zhì)損耗分析是變壓器故障診斷的重要方法，現(xiàn)有方法大多只能在工頻情況下分析變壓器介質(zhì)損耗情況。文中提出了一種變頻介質(zhì)損耗分析方法，能夠在全頻率范圍內(nèi)測(cè)量變壓器介質(zhì)損耗，得到介質(zhì)-頻率曲線。為分析變壓器故障提供更加可靠有效的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：介質(zhì)損耗 變壓器 變頻

中圖分類號(hào)：TM4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）11（b）-0003-02

電力變壓器在電力系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用，介損測(cè)量是排查變壓器故障的一種非常有效的手段。目前常用的測(cè)量方法只能在50 Hz單一頻率下測(cè)量介質(zhì)損耗[1]，不能準(zhǔn)確得到介損曲線，影響故障定位。文獻(xiàn)[2]提出了一種過(guò)零比較的方法測(cè)量介損，操作簡(jiǎn)單，成本低，但是依然容易受到工頻干擾，介損角分辨率低，測(cè)量準(zhǔn)確性有待提高。文獻(xiàn)[3]為了降低工頻干擾，提出了一種變頻介損測(cè)量的思路，但是仍然只是在工頻附近取兩個(gè)頻率點(diǎn)測(cè)量介損值，然后再用兩次測(cè)量擬合出工頻介損值，不能真正反映樣品在全頻率段的介損值。該文提出了一種真正意義上的變頻介損測(cè)量的方法，在很寬的頻率范圍下（0.001 Hz～1 000 Hz），連續(xù)變化測(cè)試電壓的頻率，測(cè)量被試品在不同頻率下的介損值，通過(guò)分析被試品介損-頻率曲線，判斷被試品中水分、老化、污染等情況。

1 測(cè)量原理

變壓器介損測(cè)量實(shí)際上將變壓器的高壓側(cè)線圈和低壓側(cè)線圈分別當(dāng)作電容的兩塊極板，測(cè)量該等效電容的容抗和阻抗，求得介損角。該文將變壓器等效電容按并聯(lián)模型和串聯(lián)模型分別討論測(cè)量原理。

從以上的原理分析得知，可以用兩個(gè)不同的采樣電阻得到兩個(gè)介損值，再通過(guò)運(yùn)算消除采樣電阻帶來(lái)的誤差。改變測(cè)量電壓的頻率，可測(cè)量出不同的容抗和阻抗，得出在全頻率范圍內(nèi)的介損-頻率曲線。

2 數(shù)據(jù)處理方法

實(shí)際測(cè)量時(shí)，將被測(cè)樣品與精密取樣電阻串聯(lián)，該電阻不能使用金屬氧化膜電阻等有電感含量的電阻，要盡可能選用純電阻，否則會(huì)影響介損值準(zhǔn)確性。當(dāng)被測(cè)品與采樣電阻串聯(lián)時(shí)，流過(guò)兩者的電流相同，因此兩端電壓的比值就是阻抗比值，從而可以求出介損值。

如圖2，用AD采樣芯片分別采集Ua和Ub的波形數(shù)據(jù)。采樣點(diǎn)數(shù)越高，采樣精度越好，介損測(cè)量結(jié)果頁(yè)越準(zhǔn)確，一般至少要求每周波采樣1 000點(diǎn)，AD分辨率達(dá)到16位。

獲取采樣數(shù)據(jù)后，有兩種方法得到介損角。過(guò)零比較法[4]計(jì)算簡(jiǎn)單，但是精度低。用傅里葉分析的方法能有效去除干擾，提高分析精度。

假設(shè)電壓Ua采樣序列為x（n），可以用x（n）分析出各頻率成分的幅值和相角。

其中，X（0）為直流成分，X（1）為基波成分，X（2）為二次諧波成分，以此類推。通過(guò)傅里葉變換得到實(shí)部和虛部后，虛部除以實(shí)部就是阻抗角的tan值。

采用傅里葉變換提取頻率成分時(shí)，如果采樣不同步，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的頻譜泄露現(xiàn)象。而時(shí)間采用AD采樣時(shí)，不可能完全與基波信號(hào)同步。加窗傅里葉變換是降

低頻譜泄露影響的一種有效方法[5-6]。因此，實(shí)際處理時(shí)間，需要加窗處理。

加窗之后，可以降低采樣不同步帶來(lái)的影響，同時(shí)能濾除部分采樣干擾，頻譜泄露影響明顯降低，數(shù)據(jù)穩(wěn)定。

3 測(cè)量驗(yàn)證與數(shù)據(jù)分析

根據(jù)本文方法研制成功的變頻介損測(cè)量?jī)x在湖南省內(nèi)數(shù)個(gè)110 kV變電站進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，驗(yàn)證了該文方法的正確性和有效性。

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)需要先將變壓器斷電，再將高壓側(cè)三相和低壓側(cè)三相分別短接，接測(cè)試裝置的兩個(gè)測(cè)量端子。此時(shí)變壓器的高壓側(cè)線圈和低壓側(cè)線圈相當(dāng)于電容的兩個(gè)極板。分別用本文方法和進(jìn)口Omicron儀器測(cè)量，進(jìn)行比較研究。

從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，本文方法能夠準(zhǔn)確測(cè)量樣品在各頻率點(diǎn)的電容值和介損值，測(cè)量誤差在0.07%范圍內(nèi)。介損值隨著頻率降低而平穩(wěn)增加，變化規(guī)律符合樣品的固有特質(zhì)。且該文方法操作簡(jiǎn)單，測(cè)量速度快。

4 結(jié)語(yǔ)

變頻介損測(cè)量方法能夠很好的避開傳統(tǒng)定頻測(cè)試方法遇到的工頻干擾問(wèn)題，能夠在全頻率范圍內(nèi)分析變壓器的介損曲線，是一種有效的分析變壓器故障的方法。

參考文獻(xiàn)

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