国家电网公司变电检测管理规定(试行) 第27分册 绕组频率响应分析细则

第27分册  绕组频率响应分析细则

国家电网公司

二〇一七年三月

前  言

为进一步提升公司变电运检管理水平，实现变电管理全公司、全过程、全方位标准化，国网运检部组织26家省公司及中国电科院全面总结公司系统多年来变电设备运维检修管理经验，对现行各项管理规定进行提炼、整合、优化和标准化，以各环节工作和专业分工为对象，编制了国家电网公司变电验收、运维、检测、评价、检修管理规定和反事故措施（以下简称“五通一措”）。经反复征求意见，于2017年3月正式发布，用于替代国网总部及省、市公司原有相关变电运检管理规定，适用于公司系统各级单位。

本细则是依据《国家电网公司变电检测管理规定（试行）》编制的第27分册《绕组频率响应分析细则》，适用于35kV及以上变电站的变压器。

本细则由国家电网公司运维检修部负责归口管理和解释。

本细则起草单位：国网重庆电力。

本细则主要起草人：周孟戈、刘超君、陈伟、罗壬彤、陈正宇、杨华忠、籍勇亮、蒋浩、逄凯、李毅、熊浩。

绕组频率响应分析细则

1　试验条件

1.1　环境要求

除非另有规定，试验均在以下大气条件下进行，且试验期间，大气环境条件应相对稳定。

a)环境温度不宜低于5℃。

b)环境相对湿度不宜大于80%。

c)现场区域满足试验安全距离要求。

1.2　待试设备要求

a)待试设备处于检修状态。

b)设备外观清洁、无异常。

c)设备上无其他外部作业。

d)铁心待试设备铁心必须与外壳可靠接地。

1.3　人员要求

试验人员需具备如下基本知识与能力：

d)现场作业人员应身体健康、精神状态良好。

e)熟悉现场安全作业要求，并经《安规》考试合格。

f)了解多种电力设备的型式、用途、结构及原理。

g)熟悉绕组频率响应分析检测的试验设备、仪器、仪表的原理、结构、用途及使用方法，并能排除一般故障。

h)具备必要的电气知识和高压试验技能，能正确完成绕组频率响应分析检测试验项目的接线、操作及测量，了解被试设备有关技术标准要求，能正确分析试验结果。

i)熟悉影响绕组频率响应分析试验结果的因素及消除方法。

j)熟悉变压器内部结构。

k)经过上岗培训,考试合格。

1.4　安全要求

a)应严格执行国家电网公司《电力安全工作规程（变电部分）》的相关要求。 

b)高压试验工作不得少于两人。试验负责人应由有经验的人员担任，开始试验前，试验负责人应向全体试验人员详细布置试验中的安全注意事项，交待邻近间隔的带电部位，以及其他安全注意事项。

c)应有专人监护，监护人在测试期间应始终行使监护职责，不得擅离岗位或兼职其他工作。

d)试验现场应装设遮栏或围栏，遮栏或围栏与试验设备高压部分应有足够的安全距离，向外悬挂“止步，高压危险！”的标示牌，并派人看守。

e)应确保操作人员及试验仪器与电力设备的高压部分保持足够的安全距离，且操作人员应使用绝缘垫。

f)试验装置的金属外壳应可靠接地，高压引线应尽量缩短，并采用专用的高压试验线。

g)试验前必须认真检查试验接线，使用规范的短路线，仪表的开始状态应正确无误。

h)断开设备接头时，拆前应做好标记，并保证引线与被试设备有充分的距离。

i)试验前，应通知有关人员离开被试设备，并取得试验负责人许可，方可试验；试验过程中应有人监护并呼唱。

j)变更接线或试验结束时，应首先断开试验电源，放电，并将升压设备的高压部分放电、短路接地。

k)试验现场出现明显异常情况时（如异音、电压波动、系统接地等），应立即停止试验工作，查明异常原因。

l)高压试验作业人员在全部加压过程中，应精力集中，随时警戒异常现象发生。

m)试验结束时，试验人员应拆除自装的接地短路线，并对被试设备进行检查，恢复试验前的状态，经试验负责人复查后，进行现场清理。

1.5　试验仪器要求

a)扫频检测范围：扫频范围应为1kHz～1MHz，可分成若干频段分别检测。

b)扫频检测方式：采用线性分布的扫频检测方式。

c)扫描频率精确度：信号源输出正弦波信号的频率精度应不大于0.01%。

d)扫描频率间隔：扫描频率的间隔应小于2kHz。

e)阻抗匹配方式：检测仪器应具备一个正弦波激励信号输出端和两个的信号检测端。其中，正弦波信号源US的输出阻抗RS应为50Ω，且输出端应通过同轴屏蔽电缆直接与待试设备绕组的激励端连接；两个信号检测端的输入阻抗不应低于1MΩ，且应通过同轴屏蔽电缆分别连接到待试设备绕组的激励端和响应端，并在被测绕组的响应端连接50Ω的匹配电阻R。所使用的同轴屏蔽电缆的波阻抗应为50Ω，电缆长度宜为15-20m。

f)检测精度：检测仪器应具备-100dB～20dB的动态检测范围，且在-80dB～20dB范围内的检测精度应小于±1dB。

g)选频滤波特性：检测仪器应具备选频滤波功能，通频带的宽度应小于选频滤波器中心频率的5%。

h)数据存储方式：应采用纯文本格式保存检测数据，以便数据的传递和比较。

2　试验准备

a)现场试验前，应详细了解设备的运行情况，据此制定相应的技术措施。

b)应配备出厂交接试验报告或出厂说明书、历次试验报告、标准作业卡；

c)现场具备安全可靠的试验电源。

d)检查环境、人员、仪器满足试验条件、配备适用的工具和连接导线等。

e)按相关安全生产管理规定办理工作许可手续。  

3　试验方法

3.1　一般规定

a)待试设备绕组变形检测应在所有直流试验项目之前或者在待试设备绕组充分放电以后进行，应根据接线要求和接线方式，逐一对待试设备的各个绕组进行检测，分别记录幅频响应特性曲线。

b)绕组扫频响应曲线与原始记录基本一致时，即绕组频响曲线的各个波峰、波谷点所对应的幅值及频率基本一致时，可以判定被测绕组没有变形。

c)检测前应断开与待试设备套管端头相连的所有引线，并使拆除的引线尽可能远离被测待试设备套管。对于套管引线无法拆除的待试设备，可利用套管末屏抽头作为响应端进行检测，但应注明，并应与同样条件下的检测结果作比较。

d)待试设备绕组的频率响应特性与分接开关的位置有关，建议在最高分接位置下测量，或者应保证每次测量时分接开关均处于相同的位置。

e)因测量信号较弱，激励信号和响应信号测量端应与待试设备绕组端头稳定、可靠联接，减小接触电阻。 

f)两个信号检测端的接地线均应可靠连接在待试设备外壳上的明显接地端（待试设备顶部的铁心接地端），接地线应尽可能短且不应缠绕。

3.2　试验接线

L、K及C分别代表绕组单位长度的分布电感、分布电容及对地分布电容，U1、U2分别为等效网络的激励电压和响应电压，US为正弦波激励信号源电压，RS为信号源输出阻抗，R为匹配电阻

图1 频率响应分析法的基本检测回路

测得的幅频响应曲线常用对数形式表示，即对电压幅值之比进行如下处理

H(f)=20log[U2(f)/U1(f)]

式中：H(f)——频率为f时传递函数的模|H(jw)|;

U2（f），U1（f）——频率为f时响应端和激励端电压的峰值或有效值|U2(jw)|和|U1(jw)|。

可按照图2所示的方式选定信号的激励（输入）端和响应（检测）端，以便对检测结果进行标准化管理。

图2 常用变压器的几种测量接线方式

3.3　试验步骤

a)对被试设备进行放电，待试设备试验接线并检查确认接线正确；正确记录分接开关的位置、激励端/输出端。

b)按选定接线方式分别测量并记录待试设备不同测端的幅频响应特性曲线。 

c)比较相同电压等级的三相绕组的幅频响应特性，若三相频响曲线较为一致，则可认为测试数据正确无误。若存在明显差异，则首先应检查测试接线方式是否符合规定的要求，测试电缆是否处于完好状态，检查接地是否良好，确认无误后再重测。

d)记录试验数据，接线方式，断开试验电源,放电后拆除试验接线。

3.4　注意事项

a)待试设备铁心、夹件必须与外壳可靠接地，测试仪器必须与待试设备外壳可靠接地。测试仪器输入单元和检测单元的接地线应共同联接在待试设备铁心接地处。无铁心外引接地的变压器则应将测试接地线可靠接地。

b)测量前应断开与待试设备套管端头相连的所有引线，并使拆除的引线尽可能远离被测待试设备套管，以减少其杂散电容的影响。

c)应保证测量阻抗的接线钳与套管线夹紧密接触，如果套管线夹上有导电硅脂或锈迹，必须使用砂布或干燥的棉布擦拭干净。

3.5　试验验收

a)检查试验数据与试验记录是否完整、正确。

b)恢复被试设备和试验仪器设备到试验前状态。

4　试验数据分析和处理

根据试验规程进行判断，利用待试设备的历史测试数据，或者同型号、同批次的另一台待试设备的测试数据，来进行横向、纵向比较分析，然后作出较为可靠的诊断结论。

a)用频率响应法分析判断待试设备绕组变形，主要是对绕组幅频响应特性进行纵向或横向比较，并综合考虑待试设备遭受短路冲击的情况、待试设备结构、电气试验及油中溶解气体分析等因素。根据相关系数的大小，可较直观地反映出待试设备绕组幅频响应特性的变化，通常可作为待试设备绕组变形的辅助手段。用相关系数辅助判断待试设备绕组变形的方法见附录B。

b)待试设备绕组幅频响应特性曲线中波峰或波谷分布位置及数量的变化，是分析待试设备绕组变形的重要依据。待试设备绕组变形典型幅频特性曲线参见附录C。

c)当频响特性曲线低频段(1kHz～100kHz)的波峰或波谷发生明显变化，绕组电感可能改变，可能存在匝间或饼间短路的情况。对绝大多数待试设备来说，其三相绕组低频段的响应特性曲线应非常相似，如果存在差异应及时查明原因。

d)当频响特性曲线中频段（100kHz～600kHz）的波峰或波谷发生明显变化，绕组可能发生扭曲和鼓包等局部变形现象。

e)当频响特性曲线高频段（>600kHz）的波峰或波谷发生明显变化，绕组的对地电容可能改变。可能存在线圈整体移位或引线位移等情况。

5　检测原始数据和报告

5.1　原始数据

检测工作中，应保存绕组频率响应检测原始数据，存放方式如下：

a)建立一级文件夹，文件夹名称：变电站名＋检测日期（如：花庄变电站20150101）；

b)建立二级文件夹，文件夹名称：调度号（如：#1主变、#2主变）。； 

c)文件名：按照被试设备类型，分别保存所测试的图谱，如220kV花庄站#1主变高压侧OA/OB/OC相，中压侧OmAm/OmBm/OmCm相等。

d)当检测到异常时，应尽量在减少外界干扰的情况下，重复该相测试至少2次，且曲线无变化。存储不少于2组图谱，便于信号诊断分析。

5.2　检测报告

现场试验结束后，应在15个工作日内完成试验记录整理并录入PMS系统，报告格式见附录A。 

附　录　A

（规范性附录）

绕组频率响应试验报告

A.1　绕组频率响应分析试验报告

表A.1 绕组频率响应分析试验报告

（规范性附录）

用相关系数R辅助判断待试设备绕组变形

通过相关系数可以定量描述出两条波形曲线之间的相似程度，通常可以作为辅助手段用于分析待试设备的绕组变形情况，具体结果还应根据待试设备的运行情况及其它信息综合判断。

设有两个长度为N的传递函数幅值序列X(k)、Y(k)、，k=0,1…，N-1，且X(k)、Y(k)为实数，相关系数R可按照下列公式计算

B.1　计算两个序列的标准方差

 ；

B.2　计算两个序列的协方差

B.3　计算两个序列的归一化方差系数

=

B.4　按照如下公式计算出符合工程需要的相关系数

B.5　根据表B.1判断绕组变形程度

表B.1 绕组变形程度判断表

附　录　D

（规范性附录）

绕组变形典型幅频特性曲线

图C.1SFPSZ7-120000/220变压器低压绕组变形时和修复后的幅频响应曲线

图C.2SFPSZ7-150000/220变压器低压绕组变形时和修复后的幅频响应曲线

图C.3SFPS8-31500/110变压器低压绕组变形时的幅频响应曲线

图C.4SFPSZ7-150000/220变压器低压绕组变形时的幅频响应曲线

图C.5SF9-31500/110变压器低压绕组变形时的幅频响应曲线

图C.6SF7-63000/110变压器低压绕组变形时的幅频响应曲线

图C.7SFZ-31500/110（H）变压器低压绕组变形时的幅频响应曲线

图C.8SSPSO3-120000/220变压器高压绕组变形时的幅频响应曲线

图C.9SFSLZ7-50000/110变压器低压绕组变形时的幅频响应曲线