TFRC电力变压器绕组频率响应测试仪
概述:
“TFRC电力变压器绕组频率响应测试仪”根据对变压器内部绕组特征参数的测量，采用目前世界发达国家正在开发完善的内部故障频率响应分析(FRA)方法，能对变压器内部故障作出准确判断。
变压器设计制造完成后，其线圈和内部结构就确定下来，因此对一台多绕组的变压器线圈而言，如果电压等级相同、绕制方法相同，则每个线圈对应参数(Ci、Li)就应该是确定的。因此每个线圈的频域特征响应也随之确定，对应的三相线圈之间其频率图谱具有一定可比性。
变压器在试验过程中发生匝间、相间短路，或在运输过程中发生冲撞，造成线圈相对位移，以及运行过程中在短路和故障状态下因电磁拉力造成线圈变形，就会使变压器绕组的分布参数发生变化。进而影响并改变变压器原有的频域特征，即频率响应发生幅度变化和谐振频点偏移等。并根据响应分析方法研制开发的“TFRC电力变压器绕组频率响应测试仪”，就是这样一种新颖的变压器内部故障无损检测设备。它适用于63kV～500kV电力变压器的内部结构故障检测。
“TFRC电力变压器绕组频率响应测试仪”是将变压器内部绕组参数在不同频域的响应变化经量化处理后，根据其变化量值的大小、频响变化的幅度、区域和频响变化的趋势，来确定变压器内部绕组的变化程度，进而可以根据测量结果判断变压器是否已经受到严重破坏、是否需要进行大修。
对于运行中的变压器而言，无论过去是否保存有频域特征图，通过比较故障变压器线圈间特征图谱的差异，也可以对故障程度进行判断。当然，如果保存有一套变压器原有的绕组特征图，更易对变压器的运行状况、事故后分析和维护检修提供更为精确有力的依据。
“TFRC电力变压器绕组频率响应测试仪”由微机及单片机构成高精度测量系统,结构紧凑，操作简单，具有较完备的测试分析功能，对照使用说明书或经过短期培训即可自行操作使用。（分析和操作方法在软件帮助部分有详细说明）
一、主要技术参数
1. 频点范围:
0.5～10kHz 分辨率为0.02kHz
10～100kHz 分辨率为0.2kHz
100～500kHz 分辨率为1kHz
※ 500k～1000kHz 分辨率为1kHz
2.幅度测量范围: -80dB～20dB
3.测量精度: 频点偏移 fni£2‰fNi(频域内的平均值)
幅度分辨率 0.01dB
4.重量:20kG (含包装箱及基本配置)
5.体积: 530×300×280mm (包括外铝合金箱)
二、仪器的使用方法
仪器结构:
“TFRC电力变压器绕组频率响应测试仪”主要是由主测量单元和微机构成,另外还配有隔离电源和两根专用测量电缆,以及信号注入头和测量头等相关配件。
仪器接线:
1.计算机和主测量单元的连接
计算机和主测量单元除了电源引线外，其相互之间用一条专用通讯电缆相接。电缆的一端为标准九芯插头，接在主测量系统背板上的串行口(SIO)上，电缆的另一端为标准USB插头，与计算机上的COM1标准USB口相连。计算机与测量单元接线见附图2.1。
2.主测量单元系统和被试品的联接
主测量单元系统与试品之间采用专用的50W同轴电缆联接，信号“输出” 经电缆通过信号注入头(红色)向被试品注入信号;由信号测量头(蓝色)从被试品获取信号，经电缆传输到“测量”端口。信号测量头为内部50W匹配头。被试品外壳与测试电缆的屏蔽层必须可靠连接并接地，大型变压器一般以铁芯接地套管引出线与油箱的连接点，作为公共接地点，变压器外壳接地。
图2.2
试验接线见图2.2。本测量系统配有专用测量接头，对于被试变压器无论采用通用螺杆式导杆引出的出线端子或“靠背式”端子均可采用所配的M12螺杆和环形适配头连接; 信号注入端和信号引出端的测量接头的屏蔽外壳应可靠接于被试变压器外壳，被试变压器外壳必须良好接地。
3.计算机和打印机
计算机和打印机之间采用通用打印机电缆联接，一般在现场测量过程中不需要联接和启动打印机。
4.被试品接线图
(1).YO接线(图2.3)
由中性点O注入,出线端A、
B、C分别测量。 分别代表
A、B、C 三相的数据
(2).D11接线(图2.4)
A注入，C测量,代表A相
B注入，A测量,代表B相
C注入，B测量,代表C相
对 D接线，如能解开应考
虑解开分别测量。
(3).Y接线(图2.5)
A注入，B、C测量，比较B、C两相
B注入，A、C测量，比较A、C两相
C注入，B、A测量，比较B、A两相
根据测量分析要求，非被试绕组(高压侧或低压侧端子)应采用对应测量绕组的该相绕组 最近一点接地。例如，测量高压A相，则低压a相头接地，并注意不能短接；测量低压，则高压绕组中性点应接地。在测量过程中，改接线时应关闭主测量单元的电源。测试时仪器侧应保持悬浮,不接地,以保证信号电流的正确流向。
三、软件操作
TRFC仪除接线外的所有操作均在计算机上完成。
检查试验接线正确无误后，启动计算机电源开关，待微机进入正常运行后，再启动主测量单元电源，其电源指示灯应正常显示。如果只对已测量的数据进行分析和打印工作，可不连接和启动主测量单元，只启动计算机就可完成;计算机启动后，双击TRFC执行图标，即进入工作程序。
测量软件
进入软件后，从”测量”菜单中点击”开始测量”,先出现被试变压器情况登记窗，按屏幕提示将被试变压器的型号、编号、绕组类型、信号注入端、信号测量端的情况输入计算机。输入完毕后，按确定即可进行测量。
由于存盘文件名和上述输入信息有关，故请认真填写有关信息。
在测量中，系统会检测是否有与本次测量相关的数据记录，并可将其预显出来。在测量中，可随时中断测量。测量结束后，将出现“测量完成”窗口，可接着进行下一次测量。
文件管理系统
进入TRFC后，从”文件”菜单中选取”数据文件管理”,会出现一个数据资源浏览器，并有详尽的相关信息显示。可以选择和调用所需数据进入分析窗口进行分析，当数据目录被选中后，其所包含的曲线文件会显示在文件列表中。
分析窗口
进入分析窗口后，可用线性坐标或对数坐标显示波形，并可将曲线任意缩放。软件提供了多种分析方法，可显示当前曲线频率值、分贝值；显示当前频率范围内曲线的相关系数。
有四个窗口,其中最大的窗口为主窗口,从文件管理窗口中选取的文件将在此窗口中显示.下方及右方三个子窗口为补充窗口,可分别显示图中各点的频率、幅值相关系数以及各曲线的相关信息。
选中曲线后，在主窗口中按右键点击任何一点都可以显示该点的频率和幅值，按住右键不放,左右移动可显示各点的数值。
在主窗口中按住左键不放,向左或右移动鼠标至合适位置,放开鼠标左键,可放大所选频率范围内的图形。
其它操作，可按HELP的提示进行操作。
四、试验程序及注意事项:
1.首先检查变压器接地状况是否良好，套管引线应全部解开。
2.详细记录被试品的铭牌数据及原始工况有否异常，以及被试品变压器当前测试状况下的分接开关位置，并仔细输入被试品情况登记窗。
3.根据被试品的情况建立被试品数据文件的子目录；测试完成后应将测量的数据备份至该目录下，并注意进行整理工作。
4．数据存放格式：文件是以ASCII码的形式存放，用户可用各种文字编辑软件进行阅读和修改。
5.对刚退出运行的变压器进行测量，测量前应尽量让其散热降温；但在整个测量过程中应停止对其所施的降温手段，保持温度，以免测量过程中温度变化过大而影响测量结果的一致性。
6.现场测试时，为防止出现意外损坏仪器，请使用所配的电源隔离变压器。
五、试验图谱数据分析比较及其判断的一般原则
从变压器线圈的等值电路上可知，频率响应的频率范围各有所代表。在频率较低时，对地电容及饼间电容所形成的容抗较大，而感抗wL较小， 电路对外呈感性。所以如果线圈几何尺寸发生改变，造成电感量变化，则低频部分的谐振峰有变化。对于局部变形, 一般总电感量变化较小，所以低频部分反映不明显。而中频部分会对小的局部电容变化敏感，因为小面积的变形，改变了局部的谐振点，这些谐振发生在较高频率处。高频条件下，因为等值电路中的电感造成的电抗增大而减小对谐振点的贡献， 等值电路呈现容性， 而且饼间电容较大， 所以对地电容的改变对高频部分的频谱图影响较大， 所以引线及分接开关对地的位置距离等结构则在这个频段体现较强。另外， 如果线圈的结构完整， 从等值电路上看，在高频部分应是总趋势呈衰减减少。
从目前数据看,如果20kHz以下的频谱发生改变,则预示着电感变化或整体变形。所以中频(30kHz ～200kHz)部分的频谱改变表明线圈局部变化情况。
所以，频谱图在低频段出现差异时，一般表明线圈整体结构出现问题，可能会危及运行。应根据其它方面的测量手段来重点分析判断。
如果在中频和高频段频谱图发生差异，应具体的分析这种差异是否代表线圈引线的结线差异或分接开关引线长短的差异。这种差异有些是变压器设计制造中固有的，有些是由于引线对地距离改变造成的。
对于小容量变压器，低频段A、C相图谱可能比较B相出现略有向高频方向后移动情况，但谱线的变差和变化幅度应一致。这是设计差异的结果。
从宏观的角度去看变压器绕组，变压器三相线圈之间的结构是基本一致的，所以三相线圈之间的频谱图有可比性。但这种‘一致’是相对的。
从微观的角度去看变压器的绕组，三相之间的差异是绝对的。关键是分析这种差异所出现的位置以及这种差异在频谱图上所处的频段及差异量。
通过测量谐振点的频率及其改变,以及改变所发生在第几个谐振峰点，就可以分析变形面积； 计算 df/f (频率差和频率的比值)，可以粗略的估算变形程度； 对变形种类的认真分析， 对变压器的安全运行是有帮助的。
对相关分析的结果确定要慎重。相关分析是一种平均偏差分析的结果，对局部变形情况的反映是不敏感的。一般相关系数小于0.9, 则该变压器需认真对待。
以上是变压器绕组频谱分析比较重要的几点，但具体情况具体对待，希望在分析时多参考软件帮助部分的内容，并联系在培训期间所讲解的具体实例。
电力变压器变形测量与分析
电力变压器是供电系统中最主要的设备之一，它的正常与否将直接影响供电的安全。由于电网系统的容量增大，当变压器的出口端发生短路时，短路电流很大，线圈之间的电动力将会破坏内部结构，产生线圈变形。另外，变压器在出厂到达运行变电站及安装位置过程中，发生冲撞、振动，并超过一定值后是否使变压器的内部发生变形，变形程度是否影响到变压器的安全运行，这些都给变形测试提出了要求。
作为变形测试法，曾经提出过低压脉冲法、阻抗法及频率响应法。
低压脉冲法是将低压脉冲（100v）从一个线圈的端部注入，从另一个端口输出，根据波形变化来判断。
阻抗法即是根据某一频率下的电抗变化来判断。
频率响应法是将扫频信号送入线圈的一个端口，从另一端口输出响应，并将频率响应根据频率描绘成曲线来分析。
低压脉冲法和频率响应法实际上是从时域和频域两个方面对同一事物的两个不同侧面的描述。从数学上讲，这两个方法是有联系的、是等价的。但这两种方法从实际实施方法来说，在技术上是有很大差异，从发生波形的稳定性、可记录性及分辨率和目前技术水平来说，低压脉冲法可实施性要远小于频率响应法，所以，目前变形检测技术主要采用频率响应法。频响法的实际应用是随着微机技术的发展而逐渐成熟的。
从国外的一些资料看，也大部分采用频响法。目前欧州一些国家已将其列入发生突发短路后的必检项目。我国也已开展了一些这方面的工作。
值得指出的是：作为一种检测方法，它目前还比较粗糙，只是其它已经较为成熟的检测方法的一种补充，它不能取代其它方法。因为频率响应检测内部变形是一种间接测量，测量过程可能会出现各种意想不到的干扰和不稳定因素，测量结果对变形情况的反映也是一种间接的。目前此项技术的发展仍是较为粗糙的。所以作为一种变形的间接测量，它只是对变形情况和变压器故障判断的一种辅助手段，例如，油色谱发生变化，而变形测试未发现变形，并不能说明变压器没有故障。有些变压器是正在正常运行的，检测后发生变形，并不一定需要立即退出运行，应根据变形面积、变形程度、变形种类，具体情况、具体判断。
一、电力变压器线圈的等值电路和部分试验结果
电力变压器线圈一般都设计为饼式结构，其目的是为了考虑绝缘和耐压，同时各饼之间都有间隙，匝与匝之间有些也有小间隙，用于散热。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，各饼线圈自然也有电感。另外套管还有对地电容，引线及分接头以及分接引线都存在杂散对地电容，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：
其中：Cs为串联的饼间电容
Cg对地电容
Cb套管对地电容
Ls线圈电感
Ri信号发生器有源匹配电阻
Ro输出取样电阻（匹配电阻）
（IEEE Transactions on Power Apprature and system,Vo1.pas-97,no.6.Nov/Dec1978）
Vi为扫频电压，Vo为匹配电阻上的电压，它实际上代表了流经Ro的电流，则测量中，Vo/Vi的比值就代表了一种电抗的变化。
Vo/Vi=Ro*Io/Vi=Ro/ZF
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，用高频电位探针探测线圈各饼的对地电位时，在达到各个谐振峰时，有谐振频率f1，f2，f3……在达到各谐振点时电位探针测得的各饼的电位如图：
测准这种谐振频率对分析变形面积是很有帮助的，因为变压器线圈设计基本上是均匀的，电感量发生一点改变后，均匀性被破坏了，则谐振频率也将发生改变。
通过测量谐振点的频率及其改变以及改变所发生在第几个谐振峰点，就可以分析变形面积和变形量及变形种类。
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。
二、测试仪器的基本技术要求：
其主要技术参数如下：
1. 测试频率范围：0.5kHz~1MHz
2. 分辨率：
频率分辨率：最小为0.0005kHz
幅度分辨率：0.01dB
3. 输出电压幅度：10Vp-p
4. 测试电缆：50Ω
5. 测试头匹配阻抗：50Ω
6. 数据可记录
参数选择的理由：
①仪器最低工作频率的选择
对于变压器来说，在进行频谱特性测量时，由于注入电压很低，一般铁芯受激程度很低，所以可以不考虑铁芯对电流的贡献。变压器在设计时不会使其谐振点低于50Hz，因为参数太低变压器无法工作。所以测试仪器的最低工作频率可不低于500Hz。根据试验实测，最低频率不可高于3kHz，因为一般第一个谐振峰都出现在5-10kHz附近。
②仪器最高工作频率的选择
因为我们的测试工作大部分是现场或室外进行，所以仪器工作频率要避开现场的各类干扰。
我国无线电中波广播频率范围在535kHz~1.6MHz，短波广播2~20MHz，测量时，其它浮空的绕组的引出端头将会像天线一样接收空间电磁波信号，在谐振条件下，会干扰测量过程。
试验证明，当扫频频率在500kHz以上时，被测线圈的对地电容的不同将相当敏感。而变压器上的各接地体对三个套管的距离不同，在高频下的影响也不同。
测试过程中，试验接线人员在变压器上距套管的位置不同也会在高频条件下影响测试结果的重复性。
③频率粗细度的要求
从分析角度来说，频率精细度越细越好，但测量过程是不允许的，如果太粗，将会丢失信息，我们知道变压器绕组的第一谐振峰在5~10kHz以内，要发现2%以下的变化，最低频率分辨率应小于5kHz×0.02=100Hz
④幅度分辨要求有-80dB～20dB范围
测量数据中，高压绕组线圈的最大阻抗可能超过50kΩ（高频阻抗）。因为我们所测量的是线圈阻抗的频响，所以末端必须匹配，如不匹配，信号在电缆中的折射将会使测量出现很大的误差。如果幅度分辨率不足60db，则线圈阻抗大于50kΩ部分的频响曲线都将是一条平线。
三、测试接线方式：
变压器变形测试是一个很细致的工作，所以要求试验过程必须认真。
除了外壳的接地线，要求变压器所有外部结线要解开，以免因引线的长短对测试结果有影响。
在正常条件下，带有分接开关的分接位置应放于最大，事故后检测时，分接开关应置于事故分接位置。
对于Yo接线的绕组
输出信号应从该变压器绕组中性点0注入，测量点分别在出线端A、B、C上。这种测量接线方法，可以将非测量相上接收到的干扰由信号发生器上的低阻抗来吸收。
对于Y接线
由于中性点未引出，测量应按以下方法接线
信号输出接于A，测量分别接在B、C相。(排除A相，比较B、C相)
信号输出接于B，测量分别接在A、C。
信号输出接于C，测量分别接在A、B。
对于△11接线
如果有可能将线圈解开测量，采用“头进尾出”的接线原则，如无法解开则应以下方法接线。
信号输出接于A，测量接于C，代表A相
信号输出接于B，测量接于A，代表B相
信号输出接于C，测量接于B，代表C相
自耦线圈接线
自耦线圈较低电压等级的绕组采用中性点0注入，中间电位输出引线Am、Bm、Cm分别测量。测量高电压等级绕组时，应由引线端Am、Bm、Cm分别注入信号，由高压出线端A、B、C对应分别测量。
测量过程中，其它非测量绕组应有确定的电位，必须采用最近一点接地的措施。
铁芯应接地，确保电容值稳定。
测量接地
测量过程中接地非常重要，它除了接地保护之外，主要是使高频电流的流向正确，否则测量结果将无法一致。
变压器外壳接地。测量接地线应用尽量短的线，从输出、输入端头接于变压器外壳上。仪器侧应浮空。
测量匹配
尽管频响测量在测量过程中不是采用脉冲行波，但是在测量时必需按行波进行考虑。因为信号的频率较高，其波长已经可以和电缆的长度相比较了。在未匹配时，输入电压波会在电缆端头产生折射，在和原电压波叠加后使信号变形，影响测量。
四、线圈变形种类以及变形在等值电路中的等效改变
我们知道线圈变形的原因主要有两种。一是运输途中剧烈地碰撞，二是发生近区短路时电磁力的破坏作用。但并非所有的变形都会立即危及运行，所以必须对变形的种类及变形面积、变形位置、变形程度进行一定的估计和分析，作为综合判断的手段之一。
线圈变形主要有以下几种形式：
整体变形
整体位移：这种变形是常见运输过程中的震动冲击力造成的，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峰点都存在，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芯，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，各谐频率峰都对应存在，只是平移。这种变形一般引线都分别被牵动，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峰向低频方向移动；同时第一谐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峰向高频方向移动；同时第一谐振峰还将伴随着幅值下降；中高频部分的曲线与正常相的频谱曲线相同。
局部变形
局部变形是指线圈的总高度未发生改变，或等效直径和线圈厚度尚未出现大面积的改变；只是部分线圈的尺寸分布均匀度改变，或部分线饼出现小程度等效直径的改变，线圈的总电感基本不变，所以故障相和非故障的频谱曲线在低频段的第一个谐振峰点处将重合，随着部分变形面积的大小，对应的后续几个谐振峰将发生位移。
局部压缩和拉开变形：这种变形一般认为是由于电磁作用力造成的，由于同方向的电流产生的斥力，在线圈两端被压紧时，这种斥力会将个别垫块挤出，造成部分被挤压，而部分被拉开。这种变形在两端压钉未动的条件下，一般不会牵动引线；这种变形一般只改变饼间的距离（轴向），在等值电路中体现在并联电感上的电容（饼间电容）的改变上。引线未被牵动的条件下，频谱的高频部分将变化很小。线圈整体并未被压缩，只有部分饼间距离拉开；部分饼间距离压缩。频率图上可以看到，有部分谐峰向高频方向移动，并伴随着峰值下降；而有部分谐振峰向低频方向移动，并伴随着峰值升高。变形面积和变形程度可以通过比较谐振峰点明显移动所处的位置（第几个峰），及谐振峰的移动量来估计分析。变形绕组所对应的图谱中，其谐振峰之间的频率差的均匀性变差，可以用此特征来区别。局部压缩和拉开变形程度较大时，低频与中频段有些谐振峰会重叠，个别峰会消失，有些谐振峰幅值升高。
匝间短路：如果线圈发生金属性匝间短路，线圈的整体电感将会明显下降，线圈对信号的阻碍大大减小。对应到频谱图，其低频端的谐振峰将会明显的向高频方向移动，对应的第一谐振峰消失。同时由于阻碍减小，频响曲线在低频段将会向衰减减小的方向移动，即曲线上移10—20db以上；另外由于Q值下降，频谱曲线上谐振峰谷之间的差异将减少。中频和高频段的频谱曲线与正常线圈的图谱重合。
线圈断股：线圈断股时，线圈的整体电感将会略有增大。对应到频谱图，其低频端的谐振峰将会向低频方向略有移动，幅值上的衰减基本不变；中频和高频段的频谱曲线与正常线圈的图谱重合。
金属异物：在正常线圈中，如果在线饼中存在金属异物，虽然对低频总电感影响不大，但饼间电容将增大。频谱曲线的低频部分谐振峰将向低频方向移动，中高频部分曲线的幅值将有所升高。
引线位移：引线发生位移时，不影响电感，所以频谱曲线的低频段应完全重合，只在200~500kHz部分的曲线发生改变，主要是衰减幅值方面的变化。引线向外壳方向移动则频谱曲线的高频部分向衰减增大方向移动，曲线下移；引线向线圈靠拢，则频谱曲线的高频部分向衰减减小方向移动，曲线上移。
轴向扭曲：轴向扭曲是在电动力作用下，线圈向两端顶出，在受到两端压迫时，被迫从中部变形，若原变压器的装配间隙较大或有撑条受迫移位，则线圈在轴向扭成S状；这种变形由于两端未变动，所以只改变了部分饼间电容和部分对地电容。饼间电容和对地电容都将减小，所以频谱曲线上将发生谐振峰向高频方向移动，低频附近的谐振峰值略下降，中频附近的谐振峰点频率略有上升，而且300kHz~500kHz的频谱曲线基本上保持原趋势。
线圈辐向变形：在电动力作用下，一般内线圈是向内收缩，由于内撑条的限制，线圈可能发生辐向变形，其边缘呈现锯齿状，这种变形将使电感略有减小，对地电容也略有改变，所以在整个频率范围内的谐振峰均向高频方向略移动。外线圈的辐向变形主要是向外膨胀，变形线圈总电感将增加，但内外线圈间的距离增大，线饼对地电容减小。所以频谱曲线上第一个谐振峰和谷将向低频方向移动，后面的各峰谷都将向高频方向移动。内线圈发生幅向收缩时，对应图谱曲线的第一谐振峰将向高频方向移动，并伴随着幅值升高。
分接开关烧蚀（各档位检查）：带有分接开关的线圈，如果触点烧蚀面较大，在高频小电流通过时，由于油膜的影响，会出现小电流下的接触问题，其开关等值电路可以认为是一个低阻值电阻和一个电容的并联，这个电路插在电感电路上时，与各支路电感电容谐振，会产生很多的谐振峰。由于电阻的存在，无法形成大的谐振，使谐振曲线上产生很多毛刺，特别曲线在40dB以下时。谐振曲线的总轮廓与正常曲线基本重合。
五、变形分析
从前几节的分析可以知道，测量数据的处理是分析线圈变形相、变形面积、变形量、变形种类。
变形分析的总原则：
从变压器线圈的等值电路上可知道，频率响应的频率范围各有所代表。在频率较低时，对地电容及饼间电容所形成的容抗较大，而感抗ωL较小，所以如果电感线圈发生改变，造成电感量变化，则低频部分的谐振峰有变化。从目前数据看，如果50kHz以下的频谱发生改变，则预示着电感变化或整体变形。对于局部变形，一般总电感量变化较小，所以低频部分反映不明显。而中频部分会对小的局部电容变化敏感，因为小面积的变形，改变了局部的谐振点，这些谐振发生在较高频率处。所以中频（30kHz~200kHz）部分的频谱改变表明线圈局部变化情况。高频条件下，因为等值电路中的电感造成的电抗增大而减小对谐振点的贡献，等值电路中以电容的影响为主，而且饼间电容较大，所以对地电容的改变对高频部分的频谱图影响较大，所以引线及分接开关对地的位置距离等结构则在这个频段体现较强。另外，如果线圈的结构完整，从等值电路上看，在高频部分应是总趋势呈衰减减少。
从宏观的角度去看变压器绕组，变压器三相线圈之间的结构是基本一致的，所以三相线圈之间的频谱图有可比性。但这种‘一致’是相对的。
从微观的角度去看变压器的绕组，三相之间的差异是绝对的，关键是分析这种差异所出现的位置以及这种差异在频谱图上所处的频段及差异量。
所以，频谱图在低频段出现差异时，一般表明线圈整体结构出现问题，可能会危及运行。应根据其它方面的测量手段来重点分析判断。
如果在中频和高频段频谱图发生差异，应具体的分析这种差异是否代表线圈引线的结线差异或分接开关引线长短的差异。这种差异有些是变压器设计制造中固有的，有些是由于引线对地距离改变造成的。
当分析出有些变形时，应根据这种变形发生的线圈及对绝缘的危害判断是否需要立即退出运行。例如，局部的小程度的轴向压缩或拉开变形发生在低压绕组时，可以认为不会立即危害运行；而如果发生在高压绕组，则可能会引起饼间绝缘距离不够危及运行安全。又例如，某些变压器线圈之间发生小程度偏芯时，线圈之间的绝缘强度不够会造成局部放电、油色谱改变，引起瓦斯动作等。而有些变压器因为线圈间的绝缘强度裕度比较大，较小程度的偏芯不会危及变压器运行。
所以变压器线圈变形分析应根据频谱图上的谐振峰的改变以及其它变压器常规试验结果、变压器具体结构来进行。具体情况，具体分析。避免造成误判，导致不必要的损失。
附件一：测量匹配问题：
从行波的角度来分析匹配和未匹配的不同。
1. 匹配条件下：
见图：从变压器绕组向电缆看，匹配电阻和电缆波阻抗的等值Z=Ro/Zo
Zo为电缆波阻抗
因为Ro=Zo，输出电压U为未接
电缆波阻抗时的一半。
从电缆看测量仪：因为仪器输入端呈高阻，可以认为是开路状态，电压波在此时为正全反射，测量仪所接收的电压为传输到端口的电压的2倍，刚好是匹配电阻Ro在未接电缆波阻抗时的电压值。
从测量电缆往变压器绕组看过去绕组可以认为高阻抗，电缆端口相当于只有测量电阻Ro，由于Ro与Zo匹配，则再没有折射或反射波出现。所以测量过程可以说是比较正常的，测量电压就是测量匹配电阻上的电压。
2. 未匹配条件下：
从变压器绕组看电缆，由于未匹配，看上去等值阻抗就为Z=Zo，传输到电缆的电压为绕组电抗与电缆波阻抗的分压。
而从电缆到测量仪输入端口时，由于高阻，在端口产生正全反射，测量电压加倍。当反射波从电缆传回到变压器端口时，又由于没有匹配电阻，将在端口再次产生正全反射，这样再传到测量仪端口再产生全反射。经多次反射后，测量仪所测量的是这样一个经过多次反射后的电压。由于电缆有一定的长度L，不同的频率点就会产生驻波，由于驻波的出现，也会使测量时出现所不希望的变异，这样变异在同一台仪器上会因为测量电缆的差异而出现在不同的频率点上，也会因变压器的等值绕组电抗不同而改变。对不同的仪器，将会因为一些其它的差异变化更大。
从上比较可以看到，即使是在稳定的正弦波扫频条件下，测量端不匹配，对正常测量是致命的影响。
附件二：空芯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芯电感L
L=KL*N2*Dcp*10E—6（H） 见下图
其中：
Dcp为线圈的平均直径，N为线圈圈数，H为线图高度，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。如果线圈失园，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时，厚度减小，电感量会略有增加。
附件三：变压器突发短路时线圈受力情况分析
变压器在承受短路电流时，由于短路电流及漏磁通的作用，内外线圈将受到轴向和辐内的电动力，其受力情况见下图：
外线圈在轴向向外顶出，内线圈在轴向受压缩力，在辐向，外线圈受力向外扩张，内线圈受力向内挤压。
从受力情况看，内线圈更容易受力失稳变形。
现场运用实例
四川内江供电局大洲坝变电站
2#主变绕组变形测试分析报告
1 试验目的：2#主变绕组变形试验分析
2 试验内容：测试变压器高压侧三相、低压侧三相绕组的频谱 特性，并作三相之间的相互比较。
3 主变铭牌：
3.1 主变型号：SFZ11------40000/110
3.2 制造厂家：
3.3 生产日期：
3.4 出厂序号：
3.5 投运日期：
4 试验依据：《变压器变形试验作业指导书》Q/QDY ZYGY10—2000
5 试验方法：
5.1 使用仪器：TFRC电力变压器绕组特性测试仪
5.2 应用频响分析法检测线圈频谱特性，并作三相之间的相互比较。
5.3 测量接线：
|
相 序 |
高 压 侧 |
相 序 |
低 压 侧 |
|
A |
O点注入 A相输出 |
A |
A相注入 C相输出 |
|
B |
O点注入 B相输出 |
B |
B相注入 A相输出 |
|
C |
O点注入 C相输出 |
C |
C相注入 B相输出 |
5.4 试验条件：主变处于不带电状态，两侧连线脱开，分接开关档位处于运行档。
5.5 实验时间：2006年7月7日星期五
6 测量结果图谱分析：
6.1 高压侧绕组变形分析：
从测量图谱可以看到各谐振峰频率点都基本重合，由此可以分析出高压绕组基本没有发生变形；从相关系数来看RAB =0.98，RAC =0.99，RBC=0.99相关性也很好。
6.2 低压绕组变形分析：
从测量图谱可以看到各谐振峰频率点都基本重合，由此可以分析出低压绕组基本没有发生变形；从相关系数来看RAB =0.97，RAC =0.99，RBC=0.98相关性也很好。
7 结论：
大洲坝站2#主变高压绕组没有变形；中压绕组也没有变形，如果其他预试检测结果没有出现异常，可以带电运行。
四川内江电业局资中凉水井220kV变电站
2#主变绕组变形测试分析报告
4 试验目的：2#主变吊罩检修前绕组变形试验分析
5 试验内容：测试变压器高压侧三相、中压侧以及低压侧 三相绕组的频谱特性，并作三相之间的相互比较。
6 主变铭牌：
3.1 主变型号：SFPSZ7------120000/220
3.2 制造厂家：沈阳变压器厂
3.3 生产日期：年 月
3.4 出厂序号：
3.5 投运日期：
4 试验依据：《电力变压器绕组变形的频率响应分析法》 DL/T911----2004
5 试验方法：
5.1 使用仪器：TFRC电力变压器绕组特性测试仪
5.2 应用频响分析法检测线圈频谱特性，并作三相之间的相互比较。
5.3 测量接线：
|
相序 |
高 压 侧 |
相序 |
中 压 侧 |
相序 |
低 压 侧 |
|
A |
O点注入 A相输出 |
Am |
O点注入 Am相输出 |
a |
a相注入
c相输出 |
|
B |
O点注入 B相输出 |
Bm |
O点注入 Bm相输出 |
b |
b相注入 a相输出 |
|
C |
O点注入 C相输出 |
Cm |
O点注入 Cm相输出 |
c |
c相注入
b相输出 |
5.4 试验条件：主变处于不带电状态，三侧连线脱开，无油。
6 测量结果图谱分析：
6.1 高压侧绕组变形分析：
从测量图谱可以看到各谐振峰频率点都基本重合（图中0、1、2、3、4点皆为干扰），由此可以分析出高压绕组基本没有发生变形；从相关系数来看RAB =0.99，RAC =0.98，RBC=0.99相关性也很好。
6.2 中压绕组变形分析：
从中压绕组测量图谱来看，各谐振峰频率点都基本重合，由此可以分析出中压绕组基本没有发生变形；从相关系数来看RAB =0.99，RAC =0.98，RBC=0.98相关性也很好。
6.3 低压绕组变形分析：
从低压绕组测量图谱来看，如图中0、1、2点所示C相曲线与A，B两相曲线相比较谐振峰的幅值明显不一致，可以看出其高度也较其它两相高或低；从相关系数来看RAB =0.99，RAC =0.87，RBC=0.88，低于0.9，相关性不好。由此我们可以判断低压绕组C相在幅向上有变形，由于有撑条，可能绕组在内面会有局部成波浪形变形，变形程度吊罩后，肉眼应该能看到；从图中3点来看，引线应该也被牵动了。
8 结论：
五原站2#主变高压绕组没有变形；中压绕组也没发现变形；低压绕组C相有幅向变形，且引线也有移位。因变形现象发生在低压绕组，且没有发现整体失稳，所以我们从频谱分析来判断应该还没有影响运行，但应结合其他项目的预试检测结果综合判断后，在检修中应该重点关注。
9 试验时间：2006年10月11日
10 试验人员：
贵州六盘水供电局杉树林变电站
1#主变绕组变形测试分析报告
7 试验目的：1#主变绕组变形试验分析
8 试验内容：测试变压器高压侧三相、中压侧三相绕组的频谱 特性，并作三相之间的相互比较。
9 主变铭牌：
3.1 主变型号：SFSZL1------31500/110
3.2 制造厂家：沈阳变压器厂
3.3 生产日期：1979年7月
3.4 出厂序号：
3.5 投运日期：
4 试验依据：《变压器变形试验作业指导书》Q/QDY ZYGY10—2000
5 试验方法：
5.1 使用仪器：TFRC电力变压器绕组特性测试仪
5.2 应用频响分析法检测线圈频谱特性，并作三相之间的相互比较。
5.3 测量接线：
|
相 序 |
高 压 侧 |
相 序 |
中 压 侧 |
|
A |
O点注入 A相输出 |
Am |
O点注入 Am相输出 |
|
B |
O点注入 B相输出 |
Bm |
O点注入 Bm相输出 |
|
C |
O点注入 C相输出 |
Cm |
O点注入 Cm相输出 |
5.4 试验条件：主变处于不带电状态，三侧连线脱开。
6 测量结果图谱分析：
6.1 高压侧绕组变形分析：
从测量图谱可以看到各谐振峰频率点都基本重合，由此可以分析出高压绕组基本没有发生变形；从相关系数来看RAB =0.98，RAC =0.94，RBC=0.94相关性也很好。
6.2 中压绕组变形分析：
从中压绕组测量图谱来看，如图中0点所示B相曲线与A，C两相曲线相比较第三个谐振峰明显向高频方向移动，且如图中1点，2点所示也有这种现象出现，由此我们判断主变B相中压绕组有轻微的变形，从相关系数来看在0.5—500kHZ频域内RAB =0.85，RAC =0.96，RBC=0.89，B相曲线与A，C两相曲线相关系数低于0.9，由此我们也可以看出B相中压绕组有变形，根据经验我们判断中压B相绕组在幅向和轴向都有不同程度的局部变形。
11 结论：
杉树林站1#主变高压绕组没有变形；中压绕组有轻微局部变形，暂时还没有影响运行，结合其他预试检测结果综合判断，监测运行
河南三门峡供电局五原变电站
3#主变绕组变形测试分析报告
10 试验目的：3#主变绕组变形试验分析
11 试验内容：测试变压器高压侧三相、中压侧以及低压侧 三相绕组的频谱特性，并作三相之间的相互比较。
12 主变铭牌：
3.1 主变型号：SFPSZ1------120000/220
3.2 制造厂家：西安变压器电炉厂
3.3 生产日期：1988年8月
3.4 出厂序号：
3.5 投运日期：
4 试验依据：《电力变压器绕组变形的频率响应分析法》 DL/T911----2004
5 试验方法：
5.1 使用仪器：TFRC电力变压器绕组特性测试仪
5.2 应用频响分析法检测线圈频谱特性，并作三相之间的相互比较。
5.3 测量接线：
|
相序 |
高 压 侧 |
相序 |
中 压 侧 |
相序 |
低 压 侧 |
|
A |
O点注入 A相输出 |
Am |
O点注入 Am相输出 |
a |
a相注入
c相输出 |
|
B |
O点注入 B相输出 |
Bm |
O点注入 Bm相输出 |
b |
b相注入 a相输出 |
|
C |
O点注入 C相输出 |
Cm |
O点注入 Cm相输出 |
c |
c相注入
b相输出 |
5.4 试验条件：主变处于不带电状态，三侧连线脱开，无油。
6 测量结果图谱分析：
6.1 高压侧绕组变形分析：
从测量图谱可以看到各谐振峰频率点都基本重合，由此可以分析出高压绕组基本没有发生变形；从相关系数来看RAB =0.99，RAC =0.96，RBC=0.98相关性也很好。
6.2 中压绕组变形分析：
从中压绕组测量图谱来看，如图中0点所示C相曲线与A，B两相曲线相比较第一个谐振峰明显向高频方向移动，且如图中1点，2点所示第二、三谐振峰向低频方向移动，由此我们判断主变C相中压绕组整体电感偏低，也就是绕组高度比A、B两相为高，且大约有50%的面积有拉开变形的现象，从相关系数来看在0.5—500kHZ频域内RAB =0.92，RAC =0.71，RBC=0.81，C相曲线与A，B两相曲线相关系数低于0.9，由此我们也可以看出B相中压绕组有变形，根据经验我们判断中压C相绕组轴向有一定程度的局部拉开变形，但从C相比其它两相整体高度差异来分析，这些应该是生产工艺带来的差异；图中3点所示A相绕组引线与其它两相相比，比较靠近铁芯，也是生产工艺带来的差异。
6.3 低压绕组变形分析：
从低压绕组测量图谱来看，如图中0点所示C相曲线与A，B两相曲线相比较第一个谐振峰明显向高频方向移动，可以看出其高度也较其它两相为高，应该也是工艺性差别。从相关系数来看RAB =0.98，RAC =0.95，RBC=0.95，相关性比较好。
12 结论：
五原站3#主变高压绕组没有变形；中压绕组C相有轴向生产工艺性局部拉开变形，整体高度高于其它两相；低压绕组也有生产工艺性变形，整体高度也高于其它两相。因变形现象发生在中、低压绕组，且没有发现整体失稳，局部压缩以及线圈的幅向变形等现象，所以我们从频谱分析来判断应该还没有影响运行，但应结合其他项目的预试检测结果综合判断，尤其应加强变压器油色谱的检测，监测运行。
13 试验时间：2006年9月18日
14 试验人员：
220kV寨章１号主变压器线圈变形试验分析
1 试验目的： #1主变压器绕组变形试验分析。
2 试验内容：测试高压侧三相、中压侧三相、低压侧三相绕组的频谱特性，并作三相
之间的相互比较。
3 主变铭牌：
3．1 #1主变型式：SFSZ9—50000/110
3．2 生产日期：
3．3 投运日期:
3．4 制造厂家:
3．5 出厂序号：
4 试验依据：<<变压器变形试验作业指导书>> Q/QDY、ZY GY10—2000
5 试验方法：(使用仪器：TFRC电力变压器绕组特性测试仪，武汉高压研究所)
5．1应用频响分析法检测线圈频谱特性，并作三相之间的相互比较。
5．2测量接线：
高压侧 中压侧 低压侧
A相 O注入 A输出 Am相 Om注入 Am输出 a相 a 注入 c输出
B相 O注入 B输出 Bm相 Om注入 Bm输出 b相 b 注入 a输出
C相 O注入 C输出 Cm相 Om注入 Cm输出 c相 c 注入 b输出
5．3试验条件：
#1主变处于不带电状态，三侧连线脱开。
5．4试验时间：
2005年12月26日
6 测量结果见附图。
7 试验分析：
7．1 110kV三相相关系数 RAB = 0.99 RAC = 0.99 RBC = 0.99
相关性很好。
7．2 35kV三相相关系数 Rab = 0.98 Rac = 0.99 Rbc = 0.98
相关性很好。
7．3 10kV三相相关系数 Rab = 0.98 Rac = 0.99 Rbc = 0.98
相关性很好。
8 结论：
8．1 110kV绕组无变形，35kV绕组无变形，10kV绕组无变形。
110KV台盘站1#主变压器绕组变形试验分析报告
一．试验目的：建立1#主变压器绕组频响特性原始档案
二．试验内容：测试高压侧、中压侧、低压侧三相绕组的频响特性，并作三相间的相互比较
三．主变压器铭牌：
1． 1#主变压器型式 SFSZ9-63000/110
2． 制造厂家
3． 生产日期
4． 出厂序号
5． 投运日期
四．试验方法：
1． 试验原理 应用频响分析法检测线圈频响特性，并作三相间的比较
2． 试验仪器 TFRC电力变压器绕组特性测试仪
3． 试验接线
|
高压侧 |
注入端 |
输出端 |
中压侧 |
注入端 |
输出端 |
低压侧 |
注入端 |
输出端 |
|
A |
O |
A |
Am |
Om |
Am |
a |
a |
c |
|
B |
O |
B |
Bm |
Om |
Bm |
b |
b |
a |
|
C |
O |
C |
Cm |
Om |
Cm |
c |
c |
b |
五．试验条件：1#主变压器处于不带电状态，高、中、低压三侧连线均脱开
六．试验时间：2005年12月26日
七．测量结果：
1．高压三相绕组频响图谱
2．中压绕组三相频响图谱
3．低压绕组三相频响图谱
七．试验分析：
1． 110KV三相曲线间的相关系数 RAB=0．92， RAC=0．96， RBC=0．94
相关性好。
2． 35KV 三相曲线间的相关系数 RAmBm=0．96，RAmCm=0．96，RBmCm=0．98
相关性好
3．10KV 三相曲线间的相关系数 Rab=0．90， Rac=0．94， Rbc=0．97
相关性好
八．结论：110KV绕组无变形，35KV绕组无变形，10KV绕组无变形。
