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中試控股技術研究院魯工為您講解：多倍頻測試儀（實力大廠）

ZSDBF-15KVA 多倍頻感應耐壓試驗裝置

觸摸方式調節電壓可實現本裝置的多倍頻試驗電壓輸出
步長可以實時調節，任意選擇1V、2V、5V、10V

參考標準：DL/T 848.4-2004

多倍頻感應耐壓試驗裝置：多倍頻感應耐壓試驗裝置實現各種被試品的預防性交流耐壓試驗和交接性交流耐壓試驗，中試控股滿足35kV及以下電壓等級互感器的感應耐壓試驗我中試控股的感應耐壓試驗裝置采用微機控制

中試控股結合先進的變頻及高速采樣技術設計制造，比傳統的三倍頻發生器效率高，輸出電壓穩定，測量精度高，重復性好，并且可以實現自動升壓、升壓至設定值后自動計時、計時完成后自動降壓的功能，操作極其簡單。

儀器采用背光式大屏幕液晶顯示，全中文操作界面，帶實時時鐘和微型打印機。儀器采用一體化結構，重量輕，便于攜帶。

ZSDF多倍頻電源試驗裝置輸出即為正弦波，波形失真度小,波形畸變率 ＜3％。不同于其他類型的變頻電源裝置，脈寬調制型變頻電源輸出為方波，輸出經過波形整形而成的正弦波。多倍頻電源試驗裝置體積小，波形好，裝配方便，操作簡便。

多倍頻電源試驗裝置的核心組件——變頻電源柜采用高性能微處理器控制，全中文菜單顯示，具有自動化程度高，保護迅速可靠，人機界面友好等優點。多倍頻電源試驗裝置雖安裝操作簡便，但誤操作仍會引起意外事故。因此在使用前請務必仔細閱讀本使用說明，以免對被試品及試驗裝置造成不必要的損壞。
電壓互感器（PT）是電力系統中的關鍵設備，絕緣缺陷，如匝、層間短路，支架放電和鐵芯穿芯螺絲懸浮放電等現象會嚴重影響設備的正常運行,甚至會發生十分危險的爆炸現象。

對PT進行感應耐壓試驗可以幫助工作人員及時發現問題，避免造成更嚴重的后果。中試高測生產的ZSDF-10型多倍頻感應耐壓試驗裝置采用微機控制，運用數字波形合成技術及現代電力電子技術設計制造，比傳統的三倍頻發生器工作效率高，輸出電壓穩定，測量精度高，重復性好。

對變壓器進行感應耐壓試驗，一般有兩個目的：一是檢查全絕緣變壓器的縱絕緣（繞組層間、匝間及段間）；二是檢查分級絕緣變壓器主絕緣和縱絕緣（主絕緣指的是繞組對地、相間及不同電壓等級繞組間的絕緣）。

在進行該項試驗時，一般選用三倍頻（或多倍頻）感應耐壓試驗裝置來進行試驗。

但是電力系統運行調試單位一般不配備正弦波的變頻電源，而是利用現場設備組合而成。那么如何組合這些設備，獲取試驗中的倍頻電源，一直困擾試驗人員的一大問題。下面，中試控股技術部結合多年的實戰經驗，為大家總結兩種獲取倍頻電源的方法，僅供大家參考。

利用兩臺電動機組取得倍頻電源

異步倍頻發生器示意圖

Q——啟動器；M1——鼠籠電動機；M2——繞線式電動機；

TR——調壓器 ；T——升壓變壓器（其中C相反接，使三相電壓矢量相加）；

FY——利用變壓器高壓套管電容構成的分壓測量系統

    用一臺三相異步鼠籠電動機，驅動一臺三相轉子為繞線式的異步電動機，如上圖

所示。先啟動鼠籠式電動機M1至額定轉速，然后用與鼠籠式電動機相序相反的三相電

源，經調壓器TR對繞線式異步電動機M1定子勵磁，便在定于中產生與其轉子旋轉方向

相反的旋轉磁場。由于驅動繞線式電動機轉子的速度與旋轉磁場的速度接近，但旋轉方向

相反，于是便在繞線式轉子繞組中感應出兩倍于系統頻率的電壓，其數值大小可由調壓器

調整定子勵磁電壓而定。該電機輸出的倍頻電壓，經升壓后便可作100Hz的兩倍工頻電

源，進行變壓器的感應耐壓試驗。但在起動過程中，必須先啟動鼠籠式電動機，再合上調

壓器，由零逐漸升壓，反之，則可能使聯接靠背輪扭斷。

ZSDBF-15KVA 多倍頻感應耐壓試驗裝置技術指標

工作條件                  環境溫度：-10℃～50℃     相對濕度：30%～90%

供電電源                  三相AC380V±10%或AC220±10%    50 Hz±5 Hz

                          如用AC220供電，功率減半

輸出頻率                  30Hz～200Hz   調節細度0.1 Hz

輸出電壓                  0～400V正弦波

輸出功率                  15KW

最大輸出電壓              400V

最大輸出電流              35A

電壓最小分辨率            0.01V

電流最小分辨率            0.001A

電壓電流精度              ±1%

外形尺寸（mm）            570（長）×400（寬）×350（高）

中試控股儀器重量                  約44kg

現在感應耐壓試驗裝置(別稱多倍頻感應耐壓測試儀)也被使用到很多不同的行業之中，并且也發揮著非常重要的作用，因此很多人在購買時也會說感應耐壓試驗裝置被廣泛使用的原因是什么？

它的方式非常簡單，將傳統的耐壓試驗裝置安裝好了之后還需要自動輸入數據，并且也需要對其進行調試才能夠達到一個非常好的使用結果，但是采購的感應耐壓實驗裝置之后就能夠節約很多的時間。

因為它是感應裝置能夠通過自己系統的功能，對所有的數據進行檢測，并且在檢測中也能夠達到一個非常高的標準，讓大家去解決設備的耐壓問題時也能夠找到一個比較好的方法。因為知道了設備的具體問題之后再去參考分析方法的可行性就會比較簡單，所以現在很多的行業在選擇一種耐壓實驗裝置時都會選擇感應耐壓試驗裝置。

多倍頻感應耐壓試驗裝置實現各種被試品的預防性交流耐壓試驗和交接性交流耐壓試驗，中試控股滿足35kV及以下電壓等級互感器的感應耐壓試驗；

中試控股考驗交聯橡塑電力電纜、電力變壓器、GIS、互感器、絕緣子、發電機、開關等被試品絕緣承受各種過電壓能力及容性負載的交流耐壓試驗。

1 阻抗法和頻響法的測試原理和接線

阻抗法是通過測量工頻電壓下變壓器繞組的短路阻抗或漏抗來反映繞組的變形和移位及匝間開路和短路等缺陷。漏抗實質上是散布在變壓器繞組與繞組之間，繞組內部及繞組與油箱之間的漏磁通形成的感應磁勢的反映，因此對漏磁磁路的變化比較靈敏;短路阻抗則是漏抗和繞組電阻的平方和開方。由于一般大型變壓器繞組電阻比漏抗要小很多，因此阻抗可以反映漏抗的變化，而且，測量阻抗比測漏抗易于實現。在現場測試中，建議在低電壓下實施阻抗測量，電壓根據被測變壓器容量的大小一般取幾百V，為避開鐵芯非線性的影響，所加電流應>2A。被測變壓器低壓側短路，高壓側施壓，測量接線如圖1所示(以兩繞組變壓器為例)。

當所加電源的頻率逐步增高時，變壓器繞組分布參數的特性逐漸體現出來。實質上，變壓器繞組在高頻下是一個由分布電感和電容構成的線性無源兩端網絡，如圖2所示。圖中，Ls為線匝自感;M為匝間互感;Cs為匝間電容;Cg為線匝對地電容(忽略了損耗因素)。

頻響法即是從繞組一端對地注入掃頻信號源，測量繞組兩端的端口特性參數，如輸入阻抗、輸出阻抗、電壓傳輸比和電流傳輸比的頻域函數。通過分析端口參數的頻域圖譜特性，判斷繞組的結構特征。如果繞組發生變形，就會使繞組的分布電容和電感改變，反映到端口參數的頻譜發生變化。為了簡化，通常只測量一種端口參數。電壓傳輸比反映了等效網絡的衰減特性，是常測的參數之一[1]，測量接線實現如圖3所示。入端施加正弦掃頻電壓信號Ui，并測量輸出電流在采樣電阻R上的壓降U0，并計算U0/Ui，得到傳輸比隨頻率變化的圖譜。如果輸出電流I0很小，U0也很小，則U0/Ui很小，表明繞組內部發生了并聯諧振，頻譜曲線上出現頻谷;反之，則表明發生串聯諧振，頻譜曲線上出現頻峰。理論計算表明，在頻峰處，繞組上的駐波分布將呈現為整個半正弦波的分布;而在頻谷處，駐波呈現為奇數個1/4正弦波分布。

顯然，繞組的結構、大小、位置和引線不同，頻峰和頻谷的位置和高低也不同，頻譜也就不同，因此，不同繞組的頻譜圖譜肯定不同。但是，對于同類型的變壓器繞組，由于繞組結構的類似性，其測到的頻譜曲線必然有可比性。可用來幫助判斷和確定繞組的變形故障。

2 變壓器繞組變形故障模擬研究

選取1臺變壓器進行變形故障的模擬試驗研究，一種是局部的匝間壓縮，即軸向壓縮變形;一種是局部凹坑，屬幅向變形。并分別采用阻抗法和頻響法對兩種變形進行測量，目的是比較兩種方法對不同變形故障的靈敏性和有效性。變壓器為三相兩繞組，所測繞組為連續式。測試均在變壓器吊罩后進行，測試結果見表1。

測試方法為：

——阻抗法測低壓短路阻抗;

——電橋法測繞組漏感;

——BRTC變壓器繞組特征測試儀(即頻響測試儀)測繞組頻譜。

1) 測試工況1

變形前，測錄低壓短路阻抗，漏感和高壓三相繞組頻譜曲線，如圖4所示。

阻抗及電感測試工況1測試工況2測試工況3

C相短路阻抗/%8.088.086.96

阻抗變化率*/%/沒有變化-13.86

C相漏感/H0.01930.01940.0168

漏感變化率*/%/0.52-12.95

2) 測試工況2

軸向局部變形。在C相高壓線圈頂部抽掉匝間墊塊(見圖5中的標示圈)，壓緊頭5匝線圈。高壓繞組共80匝，因此，可認為有5%的變形。測錄低壓短路阻抗，漏感和高壓三相繞組頻譜曲線(見圖6)。

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3) 測試工況3

幅向變形。在C相高壓線圈底部用力敲兩處，凹坑深達1 cm左右(見圖7中的標示圈)，測錄低壓短路阻抗，漏感和高壓三相繞組頻譜曲線(見圖8)。

針對上述3種測試工況分析為：

a) 軸向變形后C相的頻譜曲線在第4個頻峰發生了較明顯的改變(箭頭指處)，頻峰向高頻方向偏移約40 kHz，幅值變化約4 dB，A和B相的頻譜基本不變。偏移頻峰位于300～400 kHz的中高頻域。根據頻率諧振峰與變形面積的關系，第1個頻峰發生改變，說明有整體變形;第4個頻峰發生改變，說明線圈可能存在1/4面積以下的局部變形;頻峰向高頻方向偏移，說明部分分布電感減小或分布電容減小。

b) 幅向變形對頻譜曲線的影響頗為顯著。第1個頻峰向高頻方向偏移約6 kHz，表明整體電感有較明顯的變化;中頻域的頻峰向中部發生大面積的擠壓，說明局部的變形相當顯著(箭頭指處)，導致了整體特性的變化。

c) 阻抗法對影響整體電感的變形較為靈敏，如幅向變形、軸向扭曲、匝間開路、短路等，但對匝、餅間的局部拉伸壓縮，線圈整體位移，分接開關觸頭燒蝕等不靈敏。頻響法對影響線圈電容和電感的變形都很靈敏，因此后者具有顯著的優越性。當然，阻抗法在長期的生產實踐中已建立嚴格的規范和標準，便于實施，易于判斷。建議在實際運用中，靈活結合兩種方法，作出準確的分析和判斷。

3 阻抗法和頻響法分析實例解析

以變壓器型號SFPSZ3—180 000/220，231/38.5/15.75為例，變壓器低壓出口側發生對地閃絡。常規試驗項目檢測發現：C2H2偏高，示內部有高能量放電;直流電阻測試表明低壓繞組b相偏大2倍，有斷股發生;低壓短路阻抗測試發現高壓加壓，低壓短路，測量短路阻抗發現b相相對其它相變化12.38%;低壓加壓，中壓短路，測量短路阻抗發現b相相對其它相變化-18.68%;高壓加壓，中壓短路，測量短路阻抗發現b相相對其它相變化-2.22%，說明漏感有較大變化。為了確認哪相繞組發生變形及可能變形的部位和程度，對低壓繞組進行了頻響實測，如圖9所示。

圖譜分析表明，a相和c相頻譜曲線嚴格吻合，b相頻譜第一個頻峰左移約4 kHz(箭頭指處)，說明整體電感增大，與阻抗法的判斷相符。中高頻段頻響幅值略有升高，頻峰向高頻方向略有偏移(箭頭指處)，說明分布電感略有減小，對地電容可能改變，判斷可能性較大的是幅向變形。因此診斷建議僅更換b相線圈。

后更換線圈解體發現，線圈由兩根銅線并繞，共3段，每段22匝，線圈受力向內收縮，導致幅向扭曲，有一凸緣擠出約20 cm，61～62匝處開路有數股。更換b相線圈后復測低壓繞組三相頻譜如圖10所示，基本吻合。

a.頻譜測試技術的應用為電力變壓器繞組變形的不解體檢測和診斷提供了新的思路和方法。

b.模擬變壓器的試驗研究表明，頻響法測試診斷變壓器繞組變形比阻抗和漏抗法更為靈敏，能反映出影響繞組整體電感及對整體電感影響不大的變形，同時包含了變形故障類型、程度、部位等多種信息。阻抗法只能反映對繞組整體電感影響較大的變形，但由于長期的應用趨于成熟，并有標準可循。

c.頻譜的分析診斷技術目前仍停留在物理概念分析和測試實踐經驗的總結上，有待診斷理論上的突破。一般而言，低頻段頻率諧振峰的改變表明線圈有整體變形，中頻段諧振峰的改變表明有局部變形，而高頻段的變化表明線圈引線位置變化或整體位移。但更多的情形是復合變形。因此，在現場測試診斷時，建議綜合應用阻抗法和頻響法，并參考相關的試驗數據，以作出迅速而準確全面的分析和判斷。1 概述

變壓器的零序電流保護、變壓器間隙電流保護與變壓器零序電壓保護一起構成了反應零序故障分量的變壓器零序保護，是變壓器后備保護中的重要組成部分，同時也是整個電網接地保護中不可分割的一部分。中試控股進行本文介紹變壓器的零序電流保護的一些特點。

2 零序電流互感器安裝位置對保護的影響

零序電流的產生，對保護所體現的故障范圍會有很大的影響(對于自耦變壓器，零序電流只能由變壓器斷路器安裝處零序電流互感器產生，本文不做討論)。下面按故障點的不同展開如下分析(見圖1)

由上面的三種故障情況我們可以看到，變壓器斷路器處零序電流保護只能對安裝處母線兩側的故障進行區分，變壓器中性點處的零序電流保護只能對變壓器高壓側與低 壓側故障進行區分。如果采用斷路器處的零序電流保護，則與線路的零序保護概念上基本是相同的，只不過零序方向可以根據電流互感器的極性選擇指向主變或指向 母線，指向母線則保護的范圍只是斷路器電流互感器安裝處開始，需與線路零序保護配合且范圍較小；指向主變，則要同主變另一側的出線接地保護相配合，比較麻 煩。如果采用主變中性點處的零序電流保護，則保護的范圍比斷路器處零序電流保護寬一些，同樣根據主變中性點零序電流互感器的極性接線可以將中性點零序電流 保護分為指向本側母線或對側母線，一般采用指向本側母線，整定配合較清晰方便。我局目前運行的都是主變中性點零序電流保護，斷路器處零序電流保護只有在旁 路斷路器帶主變運行時才可能碰到，但如上面提到，對于主變其他側有出線接地保護的因為整定配合的困難，此時旁路的零序電流保護宜退出，如為了對主變引線段 進行保護，也可對旁路零序電流保護段進行適當保留。

3 變壓器中性點電流互感器極性試驗

一 般情況下，零序功率方向要求做帶負荷測試，但對于接于變壓器中性點套管電流互感器的零序保護，其極性顯然是無法用電流二次回路短接人為制造零序電流來檢驗 接線極性正確與否的，因而整組極性試驗就顯得極為重要。可以利用直接勵磁沖擊，在電流互感器線圈二次側產生的直流響應，用直流毫安或微安表觀察指針的擺動 來確定極性關系，具體做法見圖2。